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Schneller und genauer Gleichlauf auf den Maschinenleitwert in einem frei programmierbaren Vielachsensystem mit verteilter Automatisierung und isochronem Bussystem

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012094D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 5 (2003-05-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-May-25
Document File: 2 page(s) / 65K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In einer Anlage oder einer Maschine mit mehr als einer angetriebenen Achse, z.B. bei einer Foerderbandanlage oder einer Zugmaschine, ist die Abstimmung der Drehgeschwindigkeit der unterschiedlichen Achsen oder Raeder aufeinander von grosser Bedeutung. Um einen Gleichlauf zu beschreiben, kann eine den Gleichlauf eindeutig charakterisierende Groesse festgelegt werden. Wenn eine solche Groesse zur Regelung der Drehbewegung der Achsen einer Maschine genutzt wird, bezeichnet man sie als Maschinenleitwert. Diesem Zweck kann z.B. die Fortschrittsgeschwindigkeit eines Foerderbandes oder die Umfangsgeschwindigkeit eines Rades mit bestimmtem Durchmesser dienen. In einem frei programmierbaren System mit verteilter Automatisierung und Vielachsengleichlauf bezogen auf den Maschinenleitwert sollen die in den verschiedenen, frei programmierbaren Automatisierungseinheiten gerechneten Folgeachsen dem ueber einem Maschinengeber erfassten Maschinenleitwert moeglichst schnell, genau und flexibel einstellbar folgen. Dieses Problem stellt sich z.B. an einer Maschine, die infolge eines modularen Maschinenaufbaues oder einer grossen Anzahl von Achsen, Sensoren oder Aktoren ueber mehrere frei programmierbare Steuerungseinheiten automatisiert werden soll. Bei Vielachsengleichlauf in einem verteilten Automatisierungssystem mit mehreren Steuerungsmodulen werden der Maschinenleitwert und die Gebersignale an derjenigen Einheit aufgenommen und ausgewertet, an die der Geber lokal angeschlossen ist. In einem neuen Kommunikationszyklus wird dieses Signal dann ueber einen Datenbus an die einzelnen programmierbaren Komponenten uebertragen (vgl. Abb. 1). Dies dauert insgesamt mehrere Zyklen und ist bei hohen Anforderungen bezueglich des Gleichlaufs und der Istwertfolge nicht ausreichend. Bei sehr hohen Anforderungen bezueglich der Gleichlauffolge auf den Maschinenleitwert werden die Leitwertsignale direkt ueber Hardware-Schnittstellen an jede frei programmierbare Automatisierungseinheit angeschlossen, was externe Signalvervielfacher und eine Signalleitung fuer jedes Modul bedingt und damit Hardware-Aufwand und Kosten bedeutet.

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S

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Schneller und genauer Gleichlauf auf den Maschinenleitwert in einem frei programmierbaren Vielachsensystem mit verteilter Automatisierung und isochronem Bussystem

Idea: Raimund Kram, DE-Erlangen; Martin Brux, DE-Erlangen; Joachim Ebermann, DE-Chemnitz

In einer Anlage oder einer Maschine mit mehr als einer angetriebenen Achse, z.B. bei einer Foerderbandanlage oder einer Zugmaschine, ist die Abstimmung der Drehgeschwindigkeit der unterschiedlichen Achsen oder Raeder aufeinander von grosser Bedeutung. Um einen Gleichlauf zu beschreiben, kann eine den Gleichlauf eindeutig charakterisierende Groesse festgelegt werden. Wenn eine solche Groesse zur Regelung der Drehbewegung der Achsen einer Maschine genutzt wird, bezeichnet man sie als Maschinenleitwert. Diesem Zweck kann z.B. die Fortschrittsgeschwindigkeit eines Foerderbandes oder die Umfangsgeschwindigkeit eines Rades mit bestimmtem Durchmesser dienen. In einem frei programmierbaren System mit verteilter Automatisierung und Vielachsengleichlauf bezogen auf den Maschinenleitwert sollen die in den verschiedenen, frei programmierbaren Automatisierungseinheiten gerechneten Folgeachsen dem ueber einem Maschinengeber erfassten Maschinenleitwert moeglichst schnell, genau und flexibel einstellbar folgen. Dieses Problem stellt sich z.B. an einer Maschine, die infolge eines modularen Maschinenaufbaues oder einer grossen Anzahl von Achsen, Sensoren oder Aktoren ueber mehrere frei programmierbare Steuerungseinheiten automatisiert werden soll.

Bei Vielachsengleichlauf in einem verteilten Automatisierungssystem mit mehreren Steuerungsmodulen werden der Maschinenleitwert und die Gebersignale an derjenigen Einheit aufgenommen und ausgewertet, an die der Geber lokal angeschlossen ist. In einem neuen Kommunikationszyklus wird dieses Signal dann ueber einen Datenbus an die einzelnen programmierbaren Komponenten uebertragen (vgl. Abb. 1). Dies dauert insgesamt mehrere Zyklen und ist bei hohen Anforderungen bezueglich des Gleichlaufs und der Istwertfolge nicht ausreichend. Bei sehr hohen Anforderungen bezueglich der Gleichlauffolge auf den Maschinenleitwert werden die Leitwertsignale direkt ueber Hardware-Schnittstellen an jede frei programmierbare Automatisierungseinheit angeschlossen, was externe Signalvervielfacher und eine Signalleitung fuer jedes Modul bedingt und damit Hardware-Aufwand und Kosten bedeutet.

Um diese Aufgabenstellung in einem verteilten Automatisierungssystem mit Vielachsengleichlauf und frei programmierbaren Komponenten zu loesen, wird folgendes vorgeschlagen:

[g183] Es wird ein System mit isochronem Bus zur Datenuebergabe realisiert. Dies bedeutet, dass die

Kommunikation ueber den Datenbus in festen und gleichen Taktscheiben bzw. Zyklen ablaeuft. Die Ablaufsysteme der einzelnen, frei programmierbaren Komponenten werden auf die Taktzyklen dieses Busses synchronisiert, d.h. deren Zykluszeiten fuer die Berechnung von Sollwerten werden au...