DE4336698C2 - Servoregler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Servoregler mit einem Motor, einem Positionsmeldeteil mit einer Positionsmeldeeinrichtung zum Erfassen der Drehlage des Motors und zum Erzeugen eines Lageausgangssignals, mit einem Steuerteil mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Motors als Folge eines eingehenden Befehlssignals und eines auf dem Lagesignal der Positionsmeldeeinrichtung basierenden Signals und mit einer Stromversorgung für Normalbetrieb.

Aus der EP 0 148 269 A2 ist bereits ein Servoregler mit einem Motor, der ein Positionsmeldeteil mit einer Positionsmelde­ einrichtung zum Erfassen der Drehlage des Motors und zum Erzeugen eines Lagesignals und ein Steuerteil mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Motors als Folge eines eingehenden Befehlssignals und eines auf dem Lagesignal der Positionseinrichtung basierenden Signals umfaßt, bekannt. Dieser Servoregler umfaßt weiterhin eine Stromversorgung für den Normalbetrieb, der dadurch verbessert werden soll, daß er mit unterschiedlichen Steuerprogrammen betrieben werden kann. Einrichtungen oder Vorkehrungen für einen Stromausfall sind nicht angegeben.

Die in der DE 30 44 658 C2 beschriebene Notstromversorgung ist nicht für einen Servoregler ausgelegt, sondern soll an einen beliebigen Verbraucher anschließbar sein. Ob und wie die beschriebene Notstromversorgung auch an einem Servoregler anschließbar ist, bleibt offen.

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 2 zeigt einen bekannten Servoregler mit Notstromversorgung nach dem Stand der Technik. Gemäß dieser Zeichnung sind ein Motor 1, z. B. ein Servomotor, und eine Drehstromversorgung 13 in üblicher Anordnung mit einem Wechselrichterteil 14 verbunden. Diese Anordnung wird in Verbindung mit einem Positionsmeldeteil 31 und einem Geschwindigkeitssteuerteil 32 in nachstehend erläuterter Weise betrieben.

Innerhalb des Positionsmeldeteils 31 befindet sich ein Positionsmelder 2, der zur Erfassung der Drehlage des Motors mit dem Servomotor 1 verbunden ist. Ein Positionsdatengenerator 3 dient zur Erzeugung von Positionsdaten, die die absolute Drehlage angeben, beispielsweise die absolute Stellung des Servomotors 1 aufgrund des vom Positionsmelder 2 ausgegebenen Meldesignals.

Ein Alarmdatengenerator 4 dient zur Erzeugung von Alarmdaten, die angeben, ob der Positionsmelder 2 und der Positionsdatengenerator 3 fehlerfrei arbeiten können. Zur Umsetzung von parallelen Daten in serielle Daten ist ein Parallel-Serien-Wandler 5 vorgesehen, während zur Umschaltung zwischen den vom Positionsdatengenerator 3 ausgegebenen Positionsdaten und den vom Alarmdatengenerator 4 ausgegebenen Alarmdaten als Eingangsinformation für den Parallel-Serien-Wandler 5 aufgrund eines Umschaltsignals ein Umschaltkreis 6 vorgesehen ist.

Ein Differenzverstärker 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung empfängt das Ausgangssignal vom Wandler 5 und überträgt es nach Umwandlung als Ausgangssignal in Form eines Differenzsignals zu einem Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung im Geschwindigkeitssteuerteil 32. Die Ausgangsklemmen des Differenzverstärkers 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und die Eingangsklemmen des Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung sind durch ein Leitungspaar 38, 39 miteinander verbunden.

Ein Serien-Parallel-Wandler 9 wandelt die vom Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung ausgegebenen Daten in parallele Daten um. Ein Datenprozessor 10 erzeugt im Ansprechen auf die parallelen Daten mehrere Signale. Zunächst erzeugt der Prozessor 10 einen Anforderungskode bzw. eine diesem vergleichbare Information, die dem Schaltsignal des Umschaltkreises 6 zugrundeliegt. Zweitens erzeugt er ein Steuersignal, mit welchem der Servomotor 1 aufgrund eines eingehenden Befehlssignals bzw. eines Geschwindigkeitsbefehlssignals und des vom Serien-Parallel-Wandler 9 ausgegebenen Wandlersignals geregelt wird.

Das Geschwindigkeitsbefehlssignal kann auf der Signalleitung 11 zugeführt werden. Außerdem erzeugt der Prozessor auf der Leitung 12 ein Positionsrückmeldesignal zur Übertragung nach außen und ein Signal zur Rückmeldung zum Positionsmeldeteil 31. Der Prozessor 10 kann auch ein Signal auf der Leitung 15 dem Wechselrichterteil 14 zuführen, um die Wechselrichtung des Stromausgangs der Drehstromversorgung 13 auf ein impulsbreitenmoduliertes (PWM-moduliertes) Drehstrom-Ausgangssignal zu steuern.

Ein Parallel-Serien-Wandler 17 ist angeschlossen, der ein Ausgangssignal vom Prozessor empfängt, das für das Positionsmeldeteil 31 bestimmt ist. Der Wandler 17 funktioniert in der Weise, daß er einen Anforderungskode bzw. ein paralleles Datenausgangssignal vom Datenprozessor 10 in serielle Daten umwandelt. Am Ausgang des Wandlers 17 befindet sich ein Differenzverstärker 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung für die Übertragung des umgewandelten Ausgangssignals vom Parallel-Serien-Wandler 17 als Differenzsignal an einen Differenzempfänger 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung im Positionsmeldeteil 31. Die Ausgangsklemmen des Differenzverstärkers 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und die Eingangsklemmen des Differenzempfängers 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung sind durch ein Leitungspaar 41, 42 miteinander verbunden.

Ein Dekodierer 20 zum Dekodieren des Anforderungssignals dient zur Dekodierung des eingehenden Ausgangssignals vom Differenzverstärker 19 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und zum Abgeben eines Schaltsignals zum Umschalten des Schaltkreises 6.

In der vorstehend erläuterten Anordnung sind drei Stromversorgungen zu erkennen, von denen zwei sich innerhalb des Geschwindigkeitssteuerteils 32 befinden. Eine erste Stromversorgung 22 liefert auf der Leitung 104 eine Ausgangsspannung, die zum Zeitpunkt eines Stromausfalls verringert wird. Eine zweite Stromversorgung 23 dient als Notstromversorgungsteil bei Stromausfall. Eine dritte Stromversorgung 26 stellt die Stromversorgung für den Normalbetrieb für das Positionsmeldeteil 31 dar und kann zum Zeitpunkt eines Stromausfalls eine geringere Spannung liefern.

Im Positionsmeldeteil 31 befindet sich eine Diode 24, deren Anode mit dem positiven Pol des Notstromversorgungsteils 23 für Stromausfall im Geschwindigkeitssteuerteil 32 über eine Leitung 40 verbunden ist. Die Kathode der Diode 24 ist mit einer Speiseleitung 50 des Positionsmelders 2 und des Positionsdatengenerators 3 verbunden. Die Anode einer weiteren Diode 25 ist mit dem positiven Pol der Stromversorgung 26 verbunden, während deren Kathode mit der Speiseleitung 50 des Positionsmelders 2 und des Positionsdatengenerators 3 verbunden ist.

Die Dioden 24 und 25 veranlassen entweder das Notstromversorgungsteil 23 für Stromausfall oder die Stromversorgung 26 zur Abgabe der Stromversorgungsspannung auf die Speiseleitung 50 des Positionsmelders 2 und des Positionsdatengenerators 3, je nachdem, ob die Spannung am Notstromversorgungsteil oder an der Stromversorgung zum Zeitpunkt des Stromausfalls höher ist.

Die Stromversorgung 22 ist über die Leitung 104 mit einer Serienschaltung von drei Widerständen verbunden. Ein Ende eines ersten Widerstands 27 ist mit einer Stromversorgungsleitung 104 verbunden, während dessen anderes Ende an einer der Eingangsklemmen des Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung an der Leitung 39 angeschlossen ist. Bei einem zweiten Widerstand 28 ist ebenfalls ein Ende mit der Eingangsklemme des Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung an der Leitung 39 angeschlossen, während dessen anderes Ende mit der anderen Eingangsklemme des Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung an der Leitung 38 verbunden ist. Ein dritter Widerstand 29 weist ein Ende auf, das mit der Eingangsklemme des Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung an der Leitung 38 verbunden ist, während sein anderes Ende an Masse liegt.

Mit dem Bezugszeichen 30 ist ein Antivalenzglied angegeben, das parallel zum Widerstand 28 geschaltet ist, wobei einer seiner Eingänge mit der Eingangsklemme des an der Leitung 38 angeschlossenen Differenzverstärkers 8 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung verbunden ist, während sein anderer Eingang mit der Eingangsklemme des an der Leitung 39 angeschlossenen Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung verbunden ist. Das Ausgangssignal auf "niedrigem" Pegel des Antivalenzglieds 30 ist ein Hinweis auf eine Störung, z. B. einen Kabelbruch, die an den Leitungen 38, 39 aufgetreten ist, welche den Differenzverstärker 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und den Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung miteinander verbinden.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung und der Darstellung in Fig. 2 ergibt, umfaßt das Positionsmeldeteil 31 den Positionsmelder 2, den Positionsdatengenerator 3, den Alarmdatengenerator 4, den Parallel-Serien-Wandler 5, den Umschaltkreis 6, den Differenzverstärker 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung, den Differenzempfänger 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung, den Dekodierer 20 zum Dekodieren des Anforderungssignals, die Dioden 24 und die Diode 25. Die Stromversorgung 26 dient dabei als Reserveteil für das Positionsmeldeteil 31.

Außerdem umfaßt das Geschwindigkeitssteuerteil 32 den Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung, den Serien-Parallel-Wandler 9, den Datenprozessor 10, den Parallel-Serien-Wandler 17, den Differenzverstärker 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung, die Stromversorgung 22, die Notstromversorgung 23, die Widerstände 27, 28 und 29 sowie das Antivalenzglied 30.

Das Bezugszeichen 34 gibt eine Leitung für den Anschluß einer Erdschlußleitung 35 des Positionsmeldeteils 31 und einer Erdschlußleitung 36 des Geschwindigkeitssteuerteils 32 an.

Die Leitungen 34, 38 bis 42, die für den Anschluß des Positionsmeldeteils 31 und des Geschwindigkeitssteuerteils 32 dienen, sind im allgemeinen lang, damit das Positionsmeldeteil 31 und das Geschwindigkeitssteuerteil 32 getrennt voneinander angeordnet werden können.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise erläutert. Zunächst wird eine Folge von Arbeitsschritten anhand eines in Fig. 3 dargestellten Ablaufdiagramms beschrieben, bei welcher der Servomotor 1 entsprechend den vom Positionsdatengenerator 3 ausgegebenen Positionsdaten gesteuert wird.

Im Schritt S1 erzeugt der Datenprozessor 10 den Anforderungskode, welcher dem Positionsmelder 31 Befehle übermittelt, die Positionsdaten zum Serien-Parallel-Wandler 9 zu übertragen. Dieser Anforderungskode wird anschließend zu dem Parallel-Serien-Wandler 17 ausgegeben, worauf der Ablauf zum Schritt S2 weiterschaltet.

In der Zwischenzeit wird der vom Parallel-Serien-Wandler 17 in serielle Daten umgewandelte Anforderungskode über den Differenzverstärker 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung, die Leitungen 41, 42 und den Differenzempfänger 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung dem Dekodierer 20 zum Dekodieren des Anforderungssignals zugeführt. Anschließend gibt der Dekodierer 20 das Schaltsignal an den Umschaltkreis 6 aus, so daß die vom Positionsdatengenerator 3 ausgegebenen Positionsdaten dem Parallel-Serien-Wandler 5 zugeführt werden.

Danach wird das vom Parallel-Serien-Wandler 5 in serielle Daten umgesetzte Positionssignal als Eingangssignal über den Differenzverstärker 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung, die Leitungen 38, 30 und den Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung dem Serien- Parallel-Wandler 9 zugeführt. Im Anschluß daran werden die in serielle Daten umgesetzten Positionsdaten durch den Serien- Parallel-Wandler 9 in ein paralleles Positionssignal umgesetzt und von diesem ausgegeben.

Im Schritt S2 wird bei der Ausführung eine vorgegebene Zeitspanne abgewartet, die für die Vorgänge im Schritt S1 zwischen Erzeugung und Ausgabe des Anforderungskodes vom Datenprozessor 10 an den Parallel-Serien-Wandler 17 und für die Ausgabe der Positionsdaten vom Serien-Parallel-Wandler 9 erforderlich ist, woraufhin die Verarbeitung zum nächsten Schritt S3 weiterschaltet.

Im Schritt S3 liest der Datenprozessor 10 die vom Serien-Parallel-Wandler 9 ausgegebenen Positionsdaten PF(n), und die Verarbeitung schaltet zum nächsten Schritt S4 weiter.

Da es sich bei den angeforderten Daten um die Positionsdaten handelt, schaltet der Verarbeitungsablauf im Schritt S4 zum nachfolgenden Schritt S5 weiter.

Im Schritt S5 wird bestimmt, ob die Positionsdaten PF(n) im Schritt S3 erstmals gelesen wurden oder nicht. Ist dies nicht der Fall, schaltet der Programmablauf zum nachfolgenden Schritt S6 weiter. Wurden sie zum ersten Mal gelesen, schaltet das Programm zum Schritt S7 weiter.

Im Schritt S6 stellt der Datenprozessor 10 die Geschwindigkeit des Servomotors 1 anhand von PF(n) fest, die durch eine Differenz zwischen dem neu gelesenen Wert PF(n) und dem zuvor gelesenen Wert PF(n-1) und durch einen Lesezyklus bzw. eine Differenz zwischen der vorherigen und der neuen Tageszeit, zu der gelesen wird, angezeigt wird.

Das Steuersignal des Servomotors 1 wird auf der Grundlage dieses Geschwindigkeitssignals und des eingegebenen Geschwindigkeitsbefehlssignals ausgegeben, woraufhin der Ablauf zum Schritt S7 weiterschaltet.

Dabei ist zu beachten, daß zur Eingabe des Positionsrückmeldesignals zu einem (nicht dargestellten) Positionssteuerteil, welches das Positionsbefehlssignal empfängt und das Geschwindigkeitsbefehlssignal ausgibt, der Datenprozessor 10 eine vorgegebene Einregelung bei den aus dem Serien-Parallel-Wandler 9 ausgelesenen Positionsdaten PF(n) vornimmt und im Schritt S6 dann das Positionsrückmeldesignal auf die Signalleitung 12 ausgibt.

Nachstehend wird nun eine Folge von Arbeitsschritten erläutert, bei der der Datenprozessor 10 die vom Alarmdatengenerator 4 ausgegebenen Alarmdaten liest.

In diesem Fall steuert im Schritt S1 gemäß Fig. 3 der vom Datenprozessor 10 erzeugte Anforderungskode den Positionsmelder 31 so an, daß dieser die Alarmdaten an den Serien-Parallel-Wandler 9 übermittelt.

Anschließend schaltet der vom Dekodierer 20 zum Dekodieren des Anforderungssignals ausgegebene Schaltbefehl den Umschaltkreis 6 so um, daß die vom Alarmdatengenerator 4 ausgegebenen Alarmdaten dem Parallel-Serien-Wandler 5 zugeführt werden.

Anschließend wird in der Ausführung die vorgegebene Zeitspanne in Schritt S2 abgewartet, woraufhin in Schritt 53 die Alarmdaten vom Datenprozessor 10 gelesen werden.

Im Schritt 54 schaltet die Verarbeitung zum Schritt S7 weiter, da es sich bei den angeforderten Daten um die Alarmdaten handelt.

Im Schritt S7 wird bestimmt, ob die Alarmdaten anzeigen, daß sich der Positionsmelder 2 und der Positionsdatengenerator 3 im Normalzustand befinden oder nicht. Zeigen die Alarmdaten an, daß der Positionsmelder 2 und der Positionsdatengenerator 3 im Normalbetrieb arbeiten, schaltet die Ausführung zum Schritt 59 weiter. Geben die Alarmdaten an, daß sich der Positionsmelder 2 oder der Positionsdatengenerator 3 in einem gestörten Zustand befinden, schaltet die Ausführung zum Schritt S8 weiter.

Im Schritt S8 wird angezeigt, daß am Positionsmelder 2 oder am Positionsdatengenerator 3 eine Störung aufgetreten ist, woraufhin die Ausführung angehalten wird.

Bei Auftritt eines Stromausfalls sinkt zwar die Ausgangsspannung der Stromversorgung für den Normalbetrieb 26, doch gewährleistet die Notstromversorgung 23, daß der Speiseleitung 50 des Positionsmelders 2 und des Positionsdatengenerators 3 über die Leitung 40 und die Diode 24 die nötige vorgegebene Versorgungsspannung zugeführt wird. Dementsprechend arbeitet bei Auftreten eines Stromausfalls der Positionsdatengenerator 3 störungsfrei, und wenn der Strom wieder fließt, kann der Servomotor 1 in der Stellung positioniert werden, in der er sich unmittelbar vor dem Stromausfall befand.

Dabei ist zu beachten, daß die Diode 25 verhindert, daß zum Zeitpunkt eines Stromausfalls Strom zur Stromversorgung 26 zurückfließt.

Weshalb die Notstromversorgung 23 sich nicht im Positionsmeldeteil 31 befinden kann, hat mehrere Gründe. Zunächst muß das Positionsmeldeteil 31 größenmäßig klein sein, da es in der Nähe des Servomotors 1 angebracht und zusammen mit dem Servomotor 1 innerhalb der Mechanik in einem sehr kleinen Einbauraum untergebracht werden muß. Zum anderen befindet sich das Positionsmeldeteil 31 in der Regel innerhalb der Mechanik, und bei dem üblichen Betriebsumfeld ist der Zugriff darauf nicht einfach. Befindet sich die Notstromversorgung 23 im Positionsmeldeteil 31, so läßt sie sich nur mit Schwierigkeiten verändern. Zum dritten ist das Positionsmeldeteil 31 normalerweise in der Nähe des Servomotors 31 angeordnet, wo die Umgebung sehr heiß ist, so daß für die Notstromversorgung 23 keine geeigneten Umgebungsbedingungen gegeben sind.

Außerdem sollte beachtet werden, daß die Widerstandswerte der Widerstände 27, 28, 29 so gewählt sind, daß das Ausgangssignal mit "niedrigem" Pegel den Ausgangsklemmen des Antivalenzglieds 30 zugeführt werden, wenn eine Störung, beispielsweise ein Kabelbruch an den elektrischen Verbindungen zwischen den Ausgangsklemmen des Differenzverstärkers 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und den Eingangsklemmen des Differenzempfängers 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung, auftritt. Der Regler ist so ausgelegt, daß er bei Umschaltung dieses Ausgangssignal auf "niedrigen Pegel" den Betrieb anhält und eine Warnmeldung erzeugt.

Außerdem ist es unvorteilhaft, das Positionsmeldeteil 31 von der Stromversorgung 22 über die Leitungen von der Stromzuführleitung 104 des Geschwindigkeitssteuerteils mit der Notstromversorgungsspannung zu versorgen, ohne die Stromversorgung 26 des Positionsmeldeteils 31 heranzuziehen.

Der mit einer solchen kostensparenden Maßnahme verbundene Nachteil läßt sich anhand von Fig. 2 beschreiben.

Sind das Positionsmeldeteil 31 und das Geschwindigkeitssteuerteil 32 im Abstand voneinander angeordnet, so wird der Spannungsabfall größer, der durch die Leitung für den Anschluß der Stromversorgung 22 des Positionsmeldeteils 31 und der Stromversorgung des Geschwindigkeitssteuerteils 32, sowie durch die Leitung 34 für den Anschluß der Erdschlußleitung 35 des Positionsmeldeteils 31 und der Erdschlußleitung 36 des Geschwindigkeitssteuerteils 32 verursacht wird. Tritt zwischen der Erdschlußspannung des Positionsmeldeteils 31 und der Erdschlußspannung des Geschwindigkeitssteuerteils 32 eine Differenz auf, so kann das Ausgangssignal auf "niedrigem Spannungspegel" vom Antivalenzglied 30 auch dann ausgegeben werden, wenn die elektrischen Verbindungen zwischen dem Differenzverstärker 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und dem Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung ungestört sind. Dementsprechend läßt sich durch Weglassen des Stromversorgung 26 eine Kostensenkung nicht erreichen.

Der in vorstehend erläuterter Weise aufgebaute Servoregler setzt eine Leitung voraus, die ausschließlich für den Anschluß des Geschwindigkeitssteuerteils und des Positionsmeldeteils verwendet wird, um eine Notstromversorgung sicherzustellen, was hohe Kosten verursacht.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Servoregler zu schaffen, der für den Anschluß eines Steuerteils und eines Positionsmeldeteils keine spezielle Leitung voraussetzt, um zum Zeitpunkt eines Stromausfalls eine Notstromversorgung zuzuschalten.

Diese Aufgabe wird mit einem Servoregler nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach einem Kerngedanken der Erfindung ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, welche zwischen der Stromzufuhr von einer Notstromversorgung, die zum Zeitpunkt des Stromausfalls auf einer vorgegebenen Spannung gehalten wird, und der Übertragung eines anderen Signals über die Leitung zwischen dem Steuerteil und dem Positionsmeldeteil umschaltet.

Zu diesem Zweck ist schließlich auch ein Stromversorgungswächter vorgesehen, welcher die Spannung einer Stromversorgung, die auf einen Wert unter den vorgegebenen Spannungswert zum Zeitpunkt eines Stromausfalls verringert ist, überwacht und den Umschalter zur Umschaltung in der Weise veranlaßt, daß der Strom von der Notstromversorgung über die Leitung weitergeleitet wird, wenn die Stromversorgungsspannung unter den vorgegebenen Spannungswert absinkt.

Ein Servoregler nach dem Kerngedanken der Erfindung umfaßt einen Servomotor, ein Positionsmeldeteil mit Positionsmelder zum Erfassen der Drehlage des Servomotors, ein Steuerteil mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Servomotors über ein eingegebenes Befehlssignal und ein Signal, dem das Lageausgangssignal des Positionsmelders zugrundeliegt.

Bei dieser Anordnung werden erste Leitungen zur Übertragung des auf dem Lageausgangssignal des Positionsmelders aus dem Positionsmeldeteil an das Steuerteil aufbauenden Signals sowie zweite Leitungen verwendet, die vom Steuerteil ein Signal an das Positionsmeldeteil übertragen können.

Der Servoregler kann weiterhin eine Rückführeinrichtung umfassen, welche umgekehrt ein vom Steuerteil oder vom Positionsmeldeteil an das jeweils andere Teil über die ersten oder zweiten Leitungen übermitteltes Übertragungssignal zurückzuführen, sowie eine Beurteilungseinrichtung, welche beurteilt, ob an den ersten oder an den zweiten Leitungen ein Anschlußfehler vorliegt oder nicht, je nachdem, ob das rückgeführte Signal mit dem Übertragungssignal übereinstimmt oder nicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Servoregler erfolgt bei Erfassung eines Stromausfalls durch den Stromversorgungswächter eine Umschaltung durch eine Schalteinrichtung im laufenden Betrieb, so daß der Strom von einer Notstromversorgung über die Leitung weitergeleitet wird, die ansonsten zur Signalübertragung zwischen dem Steuerteil und dem Positionsmeldeteil verwendet wird.

Bei dem Servoregler wird das von dem Steuerteil oder dem Positionsmeldeteil zum jeweils anderen Teil über die ersten oder zweiten Leitungen, über welche die beiden Teile miteinander verbunden sind, übermittelte Übertragungssignal in umgekehrter Richtung zurückgeführt, und der Anschlußfehler an den ersten oder zweiten Leitungen wird in Abhängigkeit davon festgestellt, ob das rückgeführte Signal mit dem Übertragungssignal übereinstimmt oder nicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf den Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Servoreglers;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines bekannten Servoreglers nach dem Stand der Technik, und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Funktionsablaufs bei dem bekannten Servoregler nach dem Stand der Technik.

Im folgenden wird nun anhand der bei liegenden Zeichnung ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei ist Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches die Anordnung eines erfindungsgemäßen Servoreglers zeigt.

Aus dieser Zeichnung ist ersichtlich, daß die Bezugszeichen 1 bis 4, 6 bis 8, 11 bis 15, 17 bis 19, 22 bis 25, 34 bis 36, 38, 30, 42 und 104 jeweils Teile bezeichnen, die mit den in Fig. 2 dargestellten Teilen identisch sind, wobei diese Figur den herkömmlichen Regler zeigt. Das Geschwindigkeitssteuerteil wurde hier umgebaut und als Teil 114 vorgesehen, das an das Wechselrichterteil 14 angeschlossen ist, während das Positionsmeldeteil als umgebautes Teil 110 mit dem Motor 1 verbunden ist.

Zur Überwachung der Spannung auf einer Stromzuführleitung 102 ist ein Stromversorgungswächter 101 vorgesehen, während ein Stromversorgungswächter 103 die Spannung auf einer Stromzuführleitung 104 überwacht. Die beiden Wächter funktionieren unabhängig voneinander. Für die Verbindung zwischen der Stromzuführleitung 102 und der Stromzuführleitung 104 ist eine Leitung 105 vorgesehen, während mit den Bezugszeichen 106 und 107 jeweils ein Relais angegeben ist.

Der Stromversorgungswächter 101 schaltet die Stromzufuhr zu der (nicht dargestellten) Erregungswicklung des Relais 106 ab, wenn die Spannung auf der Stromzuführleitung 102 unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Außerdem schaltet der Stromversorgungswächter 103 die Stromzufuhr zur (nicht dargestellten) Erregungswicklung des Relais 107 ab, wenn die Spannung auf der Stromzuführleitung 104 unter den vorgegebenen Wert absinkt.

Der gemeinsame Kontakt (C-Kontakt) des Relais 106 ist mit dem gemeinsamen Kontakt (C-Kontakt) des Relais 107 über eine Leitung 43 verbunden. Außerdem steht der Ruhekontakt (NC-Kontakt) des Relais 107 mit dem positiven Pol der Notstromversorgung 23 in Verbindung, während der Arbeitskontakt (NO-Kontakt) des Relais 107 mit einer der Ausgangsklemmen des Differenzverstärkers 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung verbunden ist.

Der Arbeitskontakt (NO-Kontakt) des Relais 106 ist mit einer der Eingangsklemmen des Differenzverstärkers 19 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung verbunden, während der Ruhekontakt (NC-Kontakt) des Relais 106 an die Kathode der Diode 24 angeschlossen ist.

Es wird besonders darauf hingewiesen, daß gemäß Fig. 2, die den herkömmlichen Regler zeigt, die Verbindungsleitung 40 zwischen dem positiven Pol der Notstromversorgung 23 und der Diode 24, und die Verbindungsleitung 41 zwischen den Ausgangsklemmen des Differenzverstärkers 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und einer der Eingangsklemmen des Differenzempfängers 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung in Fig. 1 nicht verwendet werden. In vorstehend beschriebener Weise ist eine Leitung 43 zur Verbindung zwischen den gemeinsamen Kontakten der Relais 106 und 107 gemäß Fig. 1 vorgesehen.

Im Positionsmeldeteil 110 sind ein Dekodierer 108 zum Dekodieren des Anforderungssignals und ein Parallel-Serien-Wandler 109 vorgesehen. Besonders wird darauf hingewiesen, daß der Dekodierer 108 die zusätzliche Funktion hat, einen parallelen Anforderungskode an den Parallel-Serien-Wandler 109 auszugeben. Eine solche Funktion war bei dem Dekodierer gemäß Fig. 2, die den herkömmlichen Regler zeigt, nicht vorgesehen.

Der Parallel-Serien-Wandler 109 erzeugt ein paralleles Signal, indem ein vom Dekodierer 108 zum Dekodieren des Anforderungssignals ausgegebener paralleler Anforderungskode zum Schaltausgangssignal des Umschaltkreises 6 addiert wird. Außerdem setzt der Wandler 109 dieses parallele Signal zur Weiterleitung über den Verstärker 7 und die Leitungen 38, 39 an das Geschwindigkeitssteuerteil 114 in serielle Daten um.

Innerhalb des Geschwindigkeitssteuerteils 114 befindet sich ein Serien-Parallel-Wandler 111, der die vom Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung über die Leitungen 38, 30 empfangenen seriellen Daten in parallele Daten umsetzt.

Besonders wird darauf hingewiesen, daß dieser Wandler 111 so ausgelegt ist, daß er die seriellen Daten, die im Unterschied zu dem Serien-Parallel-Wandler 9 gemäß Fig. 2 mit der Darstellung des herkömmlichen Reglers einen größeren Umfang haben, in parallele Daten umsetzen kann, da dieser Serien-Parallel-Wandler 111 die Serien-Parallel-Wandlung der Positionsdaten bzw. Alarmdaten, einschließlich des zusätzlichen Anforderungskodes, vornimmt.

Im Geschwindigkeitssteuerteil 114 ist ein Datenprozessor 112 vorgesehen. Im Vergleich zu der herkömmlichen Auslegung des in Fig. 2 dargestellten Datenprozessors 10 hat dieser Prozessor 112 die zusätzliche Funktion, den an den Parallel-Serien-Wandler 17 ausgegebenen Anforderungskode mit dem vom Serien-Parallel-Wandler 111 ausgegebenen Anforderungskode zu vergleichen und zu beurteilen, ob an den Leitungen 38, 30, 42, 43 ein Verbindungsfehler vorliegt.

Der Positionsmelder 2, der Positionsdatengenerator 3, der Alarmdatengenerator 4, der Umschaltkreis 6, der Differenzverstärker 7 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung, der Differenzempfänger 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung, die Dioden 24, 25, der Stromversorgungswächter 101, das Relais 106, der Dekodierer 108 zum Dekodieren des Anforderungssignals und der Parallel-Serien-Wandler 109 bilden zusammen das verbesserte Positionsmeldeteil 110. Dabei ist zu beachten, daß in diesem Positionsmeldeteil 110 die Stromzuführleitung 102 vorgesehen ist.

Außerdem bilden der Differenzempfänger 8 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung, der Parallel-Serien-Wandler 17, der Differenzverstärker 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung, die Notstromversorgung 23, der Stromversorgungswächter 103, das Relais 107, der Serien- Parallel-Wandler 111 und der Datenprozessor 112 ein verbessertes Geschwindigkeitssteuerteil 114. Dabei ist zu beachten, daß in diesem Geschwindigkeitssteuerteil 114 die Stromzuführleitung 104 vorgesehen ist.

Das Wechselrichterteil 14 bildet praktischerweise zusammen mit dem Geschwindigkeitssteuerteil 114 das Motorregelteil.

Bezüglich der Funktionsweise des Reglers zur Erkennung und Überbrückung eines Stromausfallproblems sind die Funktionen der Stromversorgungswächter 101 und 103 für die Stromausfallerkennung von Bedeutung. Der Dekodierer 108 zum Dekodieren des Anforderungssignals und der Parallel-Serien-Wandler 109 funktionieren in der Weise, daß sie auch eine Steuerrückmeldefunktion erfüllen. Der Datenprozessor 112 fungiert dabei als Bauteil, das das Auftreten eines Problemzustands beurteilt, während das Wechselrichterteil 14 und der Datenprozessor 112 zusammen als Steuerung zur Problemlösung dienen. In dieser Hinsicht sorgen die Relais 106 und 107 für die erforderliche Schaltfunktion, während die Leitungen 38 und 39 jeweils erste Leitungen bilden und die Leitungen 42 und 43 zweite Leitungen darstellen, die für die erforderlichen Verbindungen zwischen den beiden Hauptteilen sorgen.

Nachstehend wird nun die Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Wird dem Geschwindigkeitssteuerteil 14 Strom zugeführt und steigt die Spannung über einen vorgegebenen Spannungswert an, leiten die Stromversorgungswächter 101 und 103 Strom zu den Erregungswicklungen der Relais 106 und 107. Anschließend werden die gemeinsamen Kontakte (C) und die Arbeitskontakte (NO) der Relais 106 und 107 miteinander verbunden, und eine der Ausgangsklemmen des Differenzverstärkers 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung wird mit einer der Eingangsklemmen des Differenzempfängers 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung über die Leitung 43 verbunden. In diesem Fall dient die Leitung 43 zur Signalübertragung.

Wenn die Spannung auf den Stromzuführleitungen 102 und 104 infolge eines Stromausfalls usw. unter den vorgegebenen Spannungswert absinkt, unterbrechen die Stromversorgungswächter 101 und 103 die Stromzufuhr zu den Erregungswicklungen der Relais 106 und 107. Anschließend werden die gemeinsamen Kontakte (C) und die Ruhekontakte (NC) der Relais 106 und 107 verbunden, während die Spannung der Notstromversorgung 23 der Speiseleitung 50 des Positionsmelders 2 und des Positionsdatengenerators 3 über die Leitung 43 und die Diode 24 zugeführt wird.

In diesem Fall wird somit die Leitung 43 zur Weiterleitung der Energie von der Notstromversorgung 23 zum Positionsmelder 2 und Positionsdatengenerator 3 verwendet.

Nach dem Auftreten eines Stromausfalls hält die elektrische Ladung, die im Kondensator 51 gespeichert ist, die Spannung auf der Speiseleitung 50 so lange über dem vorgegebenen Spannungswert, bis die Schaltvorgänge der Relais 106 und 107 zur Notstromversorgung von der beispielsweise als Batterie ausgebildeten Notstromversorgung 23 abgeschlossen sind.

Dabei ist zu beachten, daß einerseits bei Auftreten eines Stromausfalls zwischen dem Differenzverstärker 18 zur Abgabe eines Signals auf eine Leitung und dem Differenzempfänger 19 zum Empfang eines Signals aus einer Leitung ein Signal nicht übertragen werden muß, und andererseits während des Stromausfalls die vorgegebene Spannung auch der Speiseleitung 50 des Positionsmelders 2 und des Positionsdatengenerators 3 zugeführt werden muß, da nach Wiederherstellung des Versorgungszustands in vorbeschriebener Weise der Servomotor 1 in die Lage positioniert wird, in der er sich unmittelbar vor dem Stromausfall befand.

Dabei wird deutlich, daß mit der vorstehend beschriebenen Erfindung ein Servoregler erzielt wird, bei dem es nicht erforderlich ist, eine Leitung ausschließlich für den Anschluß des Steuerteils und des Positionsmeldeteils vorzusehen, um zum Zeitpunkt eines Stromausfalls die Stromversorgung hilfsweise weiterzuführen, was zu einer Gewichts- und Kostenersparnis der gesamten Vorrichtung führt. Stellt der Stromausfallmelder einen Stromausfall fest, wird noch im laufenden Betrieb von der Umschalteinrichtung eine Umschaltung vorgenommen, so daß die Energie der Notstromversorgung über die Leitung zugeführt wird, die sonst zur Signalübertragung zwischen dem Steuerteil und dem Positionsmeldeteil dient.

Claims (6)

1. Servoregler mit einem Motor,

• - einem Positionsmeldeteil (110) mit einer Positionsmeldeeinrichtung zum Erfassen der Drehlage des Motors (1) und zum Erzeugen eines Lagesignals PC,
• - mit einem Steuerteil (114) mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Motors (1) als Folge eines eingehenden Befehlssignals und eines auf dem Lagesignal der Positionsmeldeeinrichtung basierenden Signals, und mit
• - einer Stromversorgung (22) für Normalbetrieb,

dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem folgendes aufweist:

• - erste Leitungen (38, 39), welche einen Datenübertragungsweg (43) festlegen zwischen dem Positionsmeldeteil (110) und dem Steuerteil (114), sowie
• - eine Notstromversorgung (23), die in dem Positionsmeldeteil (110) oder dem Steuerteil (114) vorgesehen ist und zum Zeitpunkt eines Stromausfalls eine vorgegebene Spannung aufrechterhält; ferner
• - eine Stromausfallmeldeeinrichtung (101, 103), welche einen Stromausfall erfaßt; und
• - eine Schalteinrichtung (106, 107) zum Umschalten zwischen der Übertragung eines Datensignals über den Datenübertragungsweg (43) im störungsfreien Versorgungszustand und der Übertragung der Energie von der Notstromversorgung (23) bei Stromausfall zum Zeitpunkt eines Stromausfalls über den Datenübertragungsweg (43) aufgrund des von der Stromausfallmeldeeinrichtung (101, 103) gelieferten Ausgangssignals.

2. Servoregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromausfallmeldeeinrichtung Stromwächter (101, 103) aufweist, die jeweils am Steuerteil (114) und am Positionsmeldeteil (110) vorgesehen sind und den Strompegel im entsprechenden Teil erfassen.

3. Servoregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren eine Einrichtung (51) zur vorübergehenden Stromversorgung vor dem Wirksamwerden der Schalteinrichtung (106, 107) aufweist.

4. Servoregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromausfallmeldeeinrichtungen (101, 103) unabhängig voneinander arbeiten.

5. Servoregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem eine Leitung (105′) zur Energiezuführung von der Stromversorgung (22) für Normalbetrieb im Positionsmeldeteil (110) oder im Steuerteil (114) zum jeweils anderen Teil aufweist.