[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Synchronisation von
Prozessen, die von separaten Prozessoren ausgeführt werden und auf den Systemtakt
einer zentralen Einheit abgestimmt sind. Anwendung findet diese Vorrichtung bzw. das
Verfahren bei abgeschlossenen Prozessen an verschiedenen Komponenten einer papierverarbeitenden
Maschine
[0002] Üblicherweise ist es aus Vorrichtungen bzw. Verfahren bekannt, dass über einen Bus
ein spezielles Protokoll geschickt wird, wodurch die verschiedenen Prozessoren mit
dem Leitsystem synchronisiert werden. Derartige Systeme belasten die Prozessoren zeitlich
und setzen dazu eine spezielle Hardware voraus.
[0003] Insbesondere schlägt die EP 0 747 216 B1 vor, verschiedene Einheiten, die mit Winkelstellungssignalen
versorgt werden müssen mittels zweier Bussysteme zu verbinden. Dabei erhält jede Einheit
mittels des einen Bussystems ständig den aktuellen Winkelwert und mittels des anderen
Bussystems eine Information zu einem vorzunehmenden Schaltvorgang. Der Winkelsollwert,
bei dem der Schaltvorgang ausgelöst werden soll, ist in einem Speicher der jeweiligen
Einheit abgelegt.
[0004] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
dem entsprechenden Verfahren die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Mitteln eine Synchronisation
vieler Prozesse herbeizuführen.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und 10.
Weiterbildungen ergeben sich durch die abhängigen Ansprüche 2-9 und 11-18.
[0006] Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht davon aus, dass eine zentrale Einheit die Koordination
von verschiedenen in der Peripherie befindlichen weiteren Einheiten übernimmt. Dabei
kommt der zentralen Einheit die Aufgabe zu, alle an der Peripherie ablaufenden Prozesse
zu synchronisieren. Dazu wird ein zentral erzeugter Systemtakt auf einer freien Leitung
eines Feld-Busses, z. B. CAN-BUS, an sämtliche am Prozess beteiligten Einheiten geleitet.
Um die Störanfälligkeit des Systemtaktes gering zu halten, bzw. ein Übersprechen dieses
Taktsignals auf andere Signalleitungen zu verhindern, wird die Frequenz des Systemtakts
relativ niedrig gewählt. Das Taktsignal bewegt sich somit in einem Frequenzbereich,
wodurch eine Verteilung des Taktsignals über längere Distanzen möglich ist. Weiterhin
ist es möglich, den ankommenden Systemtakt durch geeignete Filtermaßnahmen zu entstören.
[0007] Üblicherweise ist es erforderlich, dass für einen Prozess in der peripheren Einheit
ein schnellerer Takt benötigt wird, als der Systemtakt. Deshalb schlägt die erfindungsgemäße
Vorrichtung vor, in der peripheren Einheit den ankommenden Systemtakt entsprechend
den Erfordernissen zu multiplizieren. Dieser dann erzeugte sogenannte Modultakt weist
die gewünschte Auflösung auf, bzw. ist vorteilhafter Weise auf die gewünschte Auflösung
einstellbar. Somit herrscht an der peripheren Einheit immer der Takt vor, der für
den jeweiligen Prozess erforderlich ist.
[0008] Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht einen in die peripheren Einheiten integrierten
Taktgeber vor, der durch den Systemtakt synchronisiert wird. Zwischen den jeweiligen
Synchronisationsintervallen durch den Systemtakt läuft der Taktgeber frei. Um den
Modultakt an der peripheren Einheit frequenzstabil zu halten, schlägt eine erfindungsgemäße
Variante vor diesen mittels Quarz zu stabilisieren. Entsprechend einer einkalkulierten
Drift, die sich durch die Güte des stabilisierenden Quarzes ergibt, kann der Zeitabstand
des Synchronisationsintervalls bestimmt werden.
[0009] Die Erzeugung eines lokalen Modultaktes bringt den Vorteil, dass bei Ausfall des
in der zentralen Einheit erzeugten Systemtaktes nicht die Gefahr besteht, dass Prozesse
unkontrolliert ablaufen und zu Unfällen führen, da eine Abstimmung der unabhängig
laufenden Prozesse nicht mehr möglich ist. Dazu ist die Vorgehensweise so, dass ein
Ausbleiben des Systemtaktes durch den Prozessor in der peripheren Einheit erkannt
wird, der daraufhin den Prozess anhand des lokalen Modultaktes kontrolliert bis zum
Stillstand herunterfährt. Die erforderliche Zeitspanne zwischen Ausbleiben des Systemtaktes
und dem kontrollierten Herunterfahren des Prozesses ist so kurz, dass das bereits
erwähnte Abdriften des Modultaktes vom Systemtakt zu keiner nennenswerten Problematik
führt. Das heißt alle Prozesse, die an den verschiedenen peripheren Einheiten ablaufen
und durch den Systemtakt zueinander synchronisiert werden, werden durch den vor Ort
erzeugten Modultakt kontrolliert zum Stillstand gebracht.
[0010] Ein erfindungsgemäßes Verfahren schlägt weiterhin vor, dass in regelmäßigen Abständen,
beispielsweise nach jedem hundertsten Systemtakt ein so genannter Synchronisationsintervall
erfolgt. Mit diesem Vorgang erfolgt an die periphere Einheit eine Zeitansage 37, welche
die periphere Einheit auf die Absolutzeit abgleicht. Bei dem Synchronisationsintervall
erhalten alle peripheren Einheiten für einen Zeitabgleich auf Absolutzeit, einen sogenannten
Zeitstempel. Durch die Verteilung dieser Information kann jede periphere Einheit ihre
Prozesse auf die laufende Maschine abstimmen, das heißt, laufende Prozesse können
durch korrigierende Maßnahmen auf Synchronität gehalten werden, oder beginnende Prozesse
können zum richtigen Zeitpunkt, bzw. zur richtigen Winkelstellung der Maschine gestartet
werden.
[0011] Weiterhin erhalten alle peripheren Einheiten z.B. mittels CAN-Bussystem folgende
Werte und den Erfassungszeitpunkt der Werte, die zur Steuerung einer papierverarbeitenden
Maschine relevant sind:
Drehzahl v(t)
Beschleunigung a(t)
aktuelle Winkelstellung ϕ(t)
gegebenenfalls weitere Werte von Gebern, wie z.B. Papierankunftssignale eines Anlegers.
[0012] Mit der gleichzeitigen Mitteilung des Erfassungszeitpunkts des Wertes ist die periphere
Einheit in der Lage, durch eine Extrapolation den übermittelten Wert auf jeden beliebigen
Zeitpunkt zwischen zwei übermittelten Werten zu berechnen. Das heißt, bereits durch
die Zeitverzögerung in der Übermittlung der Werte ergibt sich das Problem, dass bei
Erhalt der Werte, diese schon nicht mehr aktuell sind. Durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung, bzw. das Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass es beinahe unerheblich
ist, wie lange die Übermittlung der Werte dauert, da der aktuelle Wert immer ermittelt
werden kann.
[0013] Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, dass der Startzeitpunkt eines anlaufenden Prozesses
zwischen zwei übermittelten Werten durch die oben erwähnte Extrapolation exakt errechnet
werden kann. Beispielsweise erhält die periphere Einheit mit der Übermittlung der
Werte die aktuelle Winkelstellung der Maschine z.B. ϕ= 270°, die Geschwindigkeit,
v = 8000 Umdrehungen/Stunde, die Beschleunigung a = 0 . Der Teilnehmer soll bei einer
Winkelstellung von ϕ = 278° ein Ereignis auslösen, bzw. einen Prozess starten. Anhand
der erhaltenen Werte kann der Teilnehmer die Zeit errechnen, bis die Maschine die
Winkelstellung von ϕ = 278° erreicht hat. Anhand der eigenen Zeitbasis, bzw. dem Modultakt
der bei Erhalt des letzten Systemtakts auf diesen synchronisiert wurde, kann das zu
erfolgende Ereignis ausgelöst werden, ohne dass dazu eine zeitsynchrone Anweisung
der zentralen Einheit erfolgen muss. Ein solches winkelabhängiges Ereignis kann von
jeder peripheren Einheit ausgelöst werden, ohne dass dazu eine direkte Verkabelung
mit einem zentralen Inkrementalgeber notwendig ist. Dieses spart einerseits Verkabelungsaufwand
und sorgt andererseits für eine geringere Störanfälligkeit.
[0014] Ist es aus welchen Gründen auch immer zum Zeitpunkt des Systemtakts nicht möglich
die Istwerte des Motors einzulesen, können diese auch zu einem beliebigen Zeitpunkt
eingelesen werden. Anschließend werden durch Extrapolation die Istwerte auf den Zeitpunkt
zurück oder nach vorne gerechnet, zu dem ein Systemtakt vorgelegen hat, bzw. vorliegt.
[0015] Für die synchrone Steuerung von Zusatzantrieben die separat vom Hauptantrieb ablaufen,
schlägt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Variante vor:
[0016] Der Zusatzantrieb wird mit einem eigenen Sollwertgenerator ausgestattet. Dieser Sollwertgenerator
errechnet die Sollwerte für den Zusatzantrieb. Entsprechend der dynamischen Anforderungen
des Zusatzantriebs, werden Abtastzyklen definiert, bei denen die Istwerte des Zusatzantriebes
eingelesen und anhand verschiedener Regelalgorithmen neue Sollwerte vorgeben werden.
Die Istwerte des Hauptantriebs werden zu diskreten Zeitpunkten (aus Gründen der Busbelastung)
versendet, deren Frequenz aber geringer ist als die Abtastzyklen des Zusatzantriebes.
Durch den jeweils mitversendeten Erfassungszeitpunkt der Istwerte des Hauptantriebs
kann der weitere Verlauf der Istwerte des Hauptantriebes am Zusatzantrieb für jeden
beliebigen Zeitpunkt rechnerisch ermittelt werden (Interpolation/Extrapolation).
[0017] Eine zusätzliche Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bzw. des Verfahrens
besteht darin, dass verschiedene zueinander synchron laufende Motoren nicht nach den
Istwerten eines Hauptantriebs, sondern auf eine zentralen Befehlsvorgabe geregelt
werden. Das heißt, von der zentralen Einheit werden Befehle für sämtliche am Prozess
beteiligten Antriebe vorgegeben. Laufen Antriebe in einem Drehzahlverhältnis z.B.
halbtourig, dritteltourig oder auch doppelttourig, sorgt ein Sollwertgenerator in
der peripheren Einheit für die Erzeugung entsprechend angepasster Sollwerte. Alle
Motorregler arbeiten jetzt nach demselben Algorithmus und lesen die Istwerte der Motoren
immer zum exakt gleichen Zeitpunkt ein. Dieser Zeitpunkt entspricht dem Systemtakt.
Dadurch wird erreicht, dass alle Motoren auf eine virtuelle elektronische Welle geregelt
werden.
[0018] Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert
werden.
Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Blockdiagramm der Vernetzung verschiedener Prozessoren,
- Fig. 2
- ein Blockdiagramm über eine Multiplikationseinheit,
- Fig. 3a
- ein Zeitdiagramm des Systemtakts,
- Fig. 3b
- ein Zeitdiagramm eines Zählvorgangs,
- Fig. 3c
- ein Zeitdiagramm der Feinauflösung des Modultakts,
- Fig. 3d
- ein Zeitdiagramm der Feinauflösung des Modultakts,
- Fig. 3e
- ein Zeitdiagramm der Feinauflösung des Modultakts,
- Fig. 4
- ein Zeitdiagramm über den Verlauf des Systemtakts,
- Fig. 5
- Fig. 1 mit zusätzlicher Motoransteuerung.
[0019] Fig. 1 zeigt eine Vernetzung von zwei Prozessoren 1a,b. Die Prozessoren 1a,b stellen
zusammen mit einer Schnittstelle 2a,b und daran angeschlossenen Ein-/Ausgangskarten
3a,b und Motorsteuerkarten 4a,b jeweils eine Einheit 5a,b dar. Die jeweiligen lokalen
Komponenten, wie Prozessor 1a und Schnittstelle 2a, bzw. 1b und 2b sind mittels VME-Bussystem
6 miteinander verbunden. Auf der Schnittstelle 2a befindet sich weiterhin ein Systemtakt
7. Dieser Systemtakt 7 wird mittels freier Leitung 9 z.B. eines CAN-Bussystems 10
an die in der Peripherie befindlichen Ein-/Ausgangskarte 3a und die Motorsteuerkarte
4a weitergeleitet. Die Anzahl der Ein-/Ausgangskarten 3a, bzw. die Anzahl der Motorsteuerkarten
4a ist dabei unerheblich. Über eine zusätzliche Leitung 9, die als freie Leitung dem
CAN-Bussystems 10 zuzuordnen ist, wird der Systemtakt an die Schnittstelle 2b der
Einheit 5b weitergegeben. Auf der Schnittstelle 2b befindet sich eine Systemtaktaufbereitung
8 die beispielsweise einen Filter oder einen Verstärker enthält. Von der Schnittstelle
2b wird der Systemtakt 7 auch an die der Einheit 5b zugehörige Ein-/Ausgangskarte
3b und der Motorsteuerkarte 4b mittels Leitung 9 zugeleitet. Die auch als Teilnehmer
bezeichnete Ein-/Ausgangskarte 3b bzw. Motorsteuerkarte 4b können durch Teilnehmer
16a,b deren Verwendung nicht definiert ist erweitert werden. Ebenso kann auch die
Anzahl der Schnittstellen 2a,b je Einheit 5a,b größer sein, als in diesem Ausführungsbeispiel
aufgezeigt. Der Systemtakt 7 wird weiterhin über das lokale VME-Bussystem 6a,b allen
lokalen zur Einheit 5a,b gehörenden Komponenten 1a,b bzw.2a,b zur Verfügung gestellt.
Über eine Leitung 9d sind weitere Einheiten 5n an den Systemtakt 7 anbindbar.
[0020] An der Ein-/Ausgangskarte 3a,b und der Motorsteuerkarte 4a,b werden Aufgaben ausgeführt,
die eine Zeitauflösung benötigen, die feiner ist als sie der Systemtakt 7 zur Verfügung
stellt. Deshalb werden in diesen Karten 3a,b 4a,b zusätzliche Multiplikationseinheiten
11 benötigt. Die Multiplikationseinheit 11 hat die Aufgabe die Auflösung entsprechend
der erforderlichen Gegebenheiten zu multiplizieren. Dieses kann beispielsweise anhand
einer Ausführung gemäß Fig.2 erfolgen.
[0021] Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Multiplikationseinheit 11 wie sie auf den verschiedenen
Ein/ Ausgabekarten 3a,b und Motorsteuerkarten 4a,b vorhanden ist. In einem Frequenzgenerator
12 wird ein Takt mit einer Frequenz von beispielsweise 1 MHz erzeugt. Zur Frequenzstabilisierung
ist diesem ein Quarz 13 zugeordnet. An den Frequenzgenerator 12 ist ein Zähler 14
angeschlossen. Mit dem Systemtakt 7 wird der Zähler 14 gestartet bzw. zurückgesetzt.
Weist der Systemtakt 7 beispielsweise eine Taktfrequenz von 1 kHz auf, zählt der Zähler
innerhalb einer Periode des Systemtaktes 7 von 0-999 und wiederholt diesen Vorgang
ständig. Genauer beschrieben heißt das, dass die Pulse des Frequenzgenerators 12 für
den Fall, dass sie synchron zu dem Systemtakt 7 sind sozusagen durchgeschaltet werden.
Besteht keine exakte Synchronität zwischen den Pulsen des Frequenzgenerators 12 und
dem Systemtakt 7 kann es dazu führen, dass der letzte der 1000 Pulse entweder etwas
gekürzt wird, wenn der Zähler 14 frühzeitig zurückgesetzt wird, oder dieser etwas
länger ansteht, da der Zähler 14 seinen Zählvorgang bei 999 einstellt. An einem Ausgang
wird der synchronisierte Modultakt 15 der Ein/Ausgabekarte, 3ab bzw. Motorsteuerkarte
4ab zur Verfügung gestellt.
[0022] In Fig. 3a bis 3e sind mehrere Diagramme dargestellt, die den Systemtakt 7 (Fig.
3a) die Rampenfunktion des Zählers 14 (Fig. 3b) und eine Feinauflösung des Modultakts
15 (Fig. 3c,d,e) zeigen. Das Diagramm nach Fig. 3a zeigt den Systemtakt 7, wobei im
Diagramm gemäß Fig. 3b die Rampenfunktion des Zählers 14 immer mit der abfallenden
Flanke 30 des Systemtakts 7 gestartet wird. Wie bereits vorhergehend erwähnt, zählt
der Zähler 14 innerhalb einer Periode, die jeweils zwischen den abfallenden Flanken
30 des Systemtakts 7 liegt, von 0-999. Die Rampenfunktionen 33,34,35 zeigen unterschiedliches
Verhalten welches durch die Diagramme gemäß Fig. 3c,d,e erklärt werden kann. So ist
in Fig. 3c zu erkennen, dass der letzte Zählimpuls 999 schmaler ist als die vorhergehenden.
Dieses ist damit erklärbar, dass die Frequenz des Modultakts 15 geringfügig langsamer
ist als das Tausendfache des Systemtakts 7. Der 999. Zählimpuls wird dann durch den
Systemtakt 7 korrigiert, wodurch eine Synchronisation erfolgt.
[0023] Das Diagramm nach Fig. 3d zeigt den Fall, dass der Modultakt 15 gegenüber dem Systemtakt
7 geringfügig schneller ist als das Tausendfache des Systemtakts 7. Dadurch, dass
der Zähler 14 seinen Zählerstand bei 999 nicht mehr erhöht, bleibt der letzte Zählimpuls
(999) solange stehen, bis ein Zurücksetzen des Zählers durch die abfallende Flanke
30 des Systemtakts 7 erfolgt. Ebenfalls erfolgt somit wieder eine Korrektur, bzw.
Synchronisation. Das Diagramm nach Fig. 3e stellt noch eine weitere Variante dar.
Nach Erreichen des Zählerstandes 999 wird der Zähler nicht von dem Systemtakt 7 zurückgesetzt,
weil dieser beispielsweise ausgefallen ist, sondern es erfolgt eine Zurücksetzung
des Zählers aufgrund einer Überschreitung eines vorgegebenen Zeitfensters 36. Dieses
Zeitfenster 36 wird bei einem definierten Zählerstand (z.B. 990) gestartet und endet
beispielsweise 10 µs nach dem Erreichen des Zählerstandes 999. Somit erfolgt eine
zwangsweise Zurücksetzung des Modultakts 15 was gleichzeitig zur Folge hat, dass die
durch den Modultakt 15 getakteten Prozesse vom Zeitpunkt des ersten Ausbleibens des
Systemtakts an, kontrolliert zum Stillstand gebracht werden.
[0024] Die Wirkung des Zeitfensters 36 kommt auch einer Filterung gleich. Beispielsweise
kann mittels UND-Gatter eine Verknüpfung des Zeitfensters 36 mit dem Systemtakt 7
erzielt werden, wodurch ein Durchschalten des Systemtakts 7 nur innerhalb des Zeitfensters
36 möglich ist. Störsignale, die sich auf der Leitung des Systemtakts 7 befinden werden
außerhalb des Zeitfensters 36 ignoriert.
[0025] Fig.4 zeigt ein Zeitdiagramm über den Verlauf eines Ausschnittes des Systemtaktes
7. Die Taktfrequenz des Systemtaktes 7 liegt beispielsweise bei 1 kHz und weist ein
ungleiches Tastverhältnis auf. Nach einer abfallenden Flanke 30 erfolgt bereits nach
beispielsweise 50 µs die ansteigende Flanke 31. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass
der Teilnehmer 2b,3ab,4ab beispielsweise 550 µs nach der abfallenden Flanke 30 einen
Messzyklus 32 starten kann, der im Regelfall im Highzustand des Systemtakts 7 liegt.
Mit dem gestartete Messzyklus 32 setzt der Teilnehmer 2b,3ab,4ab seine Aufmerksamkeit
darauf, zu erkennen wann der nächste Systemtakt 7 kommt. Alle 100ms, das heißt nach
jedem einhundertsten Systemtakt 7 erfolgt eine sogenannte Zeitansage 37. Diese Zeitansage
37 wird dadurch erkannt, dass 550 µs nach der abfallenden Flanke 30 kein Highzustand
des Systemtakts vorherrscht. Der Teilnehmer 2b,3ab,4ab erkennt somit, dass es sich
dabei um die Ankündigung der Zeitansage 37 handelt. Mit dieser Zeitansage 37 erhält
jeder Teilnehmer 2b,3ab,4ab eine exakte Angabe über die Zeit, die seit dem Einschalten
der Maschine vergangen ist (Absolutzeit). Der Vorteil besteht darin, dass nachträglich
eingeschaltete Teilnehmer, das heißt während dem die Maschine bereits läuft, von der
Absolutzeit der Maschine immer in Kenntnis gesetzt werden. Jeder Teilnehmer 2b,3ab,4ab
kann dann ein Ereignis ausführen, welches sich auf die Absolutzeit bezieht, ohne dass
er den Befehl dazu von der zentralen Einheit 5a erhalten muss.
[0026] Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm zur Steuerung von zwei Motoren. Fig. 5 ist gegenüber
Fig.1 dahingehend erweitert, dass zu der Motorsteuerkarte 4a,b je ein Motor 20a,b
und ein Inkrementalgeber 21a,b hinzugefügt wurden. Weiterhin ist der Schnittstelle
2a eine Eingabeeinrichtung 22 für Eingaben die durch den Bediener der Maschine erfolgen
können beigefügt. Der Motor 20a sei beispielsweise der Hauptmotor, der für die Drehbewegung
der Zylinder einer Druckmaschine zuständig ist. Dieser Motor 20a, wird folgendermaßen
gesteuert:
[0027] Mittels der Eingabeeinrichtung 22 gibt der Bediener der Maschine einen Wert für die
Drehzahl ein. Dieser Wert wird über das CAN-Bussystem 10 a der Motorsteuerkarte 4a
zugeführt, welche daraus die Ansteuerwerte (Stromsollwerte) für den Motor 20a ermittelt
und einstellt. Am Motor 20a befindet sich ein Inkrementalgeber 21a der entweder direkt
auf der Motorwelle des Motors 20a sitzt oder an einer geeigneten Stelle des durch
den Motor 20a angetriebenen Getriebes bzw. Zahnradzugs. Die Pulse des Inkrementalgebers
21a werden von der Motoransteuerkarte 4a eingelesen. Der Einlesevorgang erfolgt immer
zum Zeitpunkt eines Systemtakts 7. Aus diesen Pulsen werden in der Motorsteuerkarte
4a die Drehzahl, die Beschleunigung und die Winkelstellung des Motors 20a errechnet.
Diese errechneten Werte dienen zum einen der Regelung für den Motor 20a, zum anderen
werden diese Werte immer zusammen mit dem Erfassungszeitpunkt allen weiteren Teilnehmern
3a,b 4b mitgeteilt. Durch den mitgelieferten Erfassungszeitpunkt ist es unerheblich,
ob die Daten schnell übertragen werden, ob die Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt
übertragen werden oder ob alle Teilnehmer die Daten gleichzeitig übermittelt bekommen.
[0028] Diese Werte erhält auch die Motorsteuerkarte 4b, die beispielsweise durch den Prozessor
2b die Aufgabe bekommen hat den Motor 20b synchron zu dem Motor 20a zu betreiben.
Eine solche Aufgabe wird in der Motorsteuerkarte 4b durch einen sogenannten Befehlsinterpreter
umgesetzt. Die Motorsteuerkarte 4b bekommt nun in regelmäßigen Abständen die Werte
Drehzahl, Beschleunigung und Winkelstellung des Motors 20a übermittelt. Aus diesen
Werten werden nun die Sollwerte für den eigenen Motor 20b berechnet.
[0029] Der zeitliche Abstand zwischen zwei Übermittlungen der Werte Drehzahl, Beschleunigung
und Winkelstellung des Motors 20a mit der entsprechenden Angabe des Erfassungszeitpunkts
ist für eine Synchronhaltung zweier Motoren 20a,b möglicherweise zu groß, so dass
in der Zwischenzeit eine Interpolation erfolgt. Diese Interpolation wird auf der Motorsteuerkarte
4b vorgenommen und anhand dieser interpolierten Werte die Sollwerte für den Motor
20b errechnet.
[0030] Weiterhin befindet sich auf der Motoransteuerkarte 4b eine Multiplikationseinheit
11 zur Erzeugung eines Modultakts 15 gemäß Fig.2. Die Auflösung des Modultakts 15
ist so bemessen, dass die auf der Motoransteuerkarte 4b ablaufenden Operationen (Interpolation
des Verlaufes des Motors 20a, Einlesen der Impulse des Inkrementalgebers 21b, Berechnen
der Istwerte des Motors 20b aus den Impulsen des Inkrementalgebers 21b, Errechnen
neuer Sollwerte für den Motor 21b, usw.) alle zeitoptimiert berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste
[0031]
- 1a,b
- Prozessor
- 2a,b
- Schnittstelle
- 3a,b
- Ein-/Ausgabekarte (Teilnehmer)
- 4a,b
- Motorsteuerkarte (Teilnehmer)
- 5a,b
- Einheit
- 5n
- weitere Einheit
- 6
- VME-Bussystem
- 7
- Systemtakt
- 8
- Systemtaktaufbereitung
- 9
- Leitung
- 10
- CAN-Bussystem
- 11
- Multiplikationseinheit
- 12
- Frequenzgenerator
- 13
- Quarz
- 14
- Zähler
- 15
- Modultakt
- 16a,b
- Teilnehmer
- 20a,b
- Motor
- 21a,b
- Inkrementalgeber
- 22
- Eingabeeinrichtung
- 30
- abfallende Flanke
- 31
- ansteigende Flanke
- 32
- Messzyklus
- 33
- Rampenfunktion
- 34
- Rampenfunktion
- 35
- Rampenfunktion
- 36
- Zeitfenster
- 37
- Zeitansage
1. Vorrichtung zur Synchronisation von an mehreren Einheiten ablaufenden Prozessen, wobei
eine zentrale Einheit mit weiteren Einheiten über einen Feld-Bus verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zentrale Einheit eine Einrichtung zur Erzeugung eines Systemtakts aufweist, dass
eine freie Leitung des Feld-Busses zur Verteilung des Systemtakts an die weiteren
Einheiten vorgesehen ist und dass an den weiteren Einheiten Vorrichtungen zur Multiplikation
des Systemtakts vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Systemtakt die Drehzahle n,die Beschleunigung a, die Winkelstellung ϕ und
gegebenenfalls weitere Werte der Maschine erfassbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erfassten Werte wie Drehzahl n, Beschleunigung a, Winkelstellung ϕ und gegebenenfalls
weitere Werte der Maschine mittels Bus System den weiteren Einheiten zuführbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Multiplikationseinheit eine Filtereinrichtung aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Multiplikationseinheit eine Einrichtung zur Erkennung einer Absolutzeitdurchsage
aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Multiplikationseinheit einen quarzstabilisierten Frequenzgenerator aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Multiplikationseinheit einen Modultakt für in den weiteren Einheiten stattfindende
Prozesse erzeugt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Modultakt entsprechend des in der weiteren Einheit stattfindenden Prozesses einstellbar
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bus-System zur Verteilung des Systemtakts ein lokales Bus-System ist.
10. Verfahren zur Synchronisation von an einer zentralen Einheit und an weiteren Einheiten
ablaufenden Prozessen, mit einem in zentraler Einheit erzeugten Systemtakt und in
den weiteren Einheiten erzeugten Modultakten,
dadurch gekennzeichnet,
dass der in der zentralen Einheit erzeugte Systemtakt zur Synchronisation des in den weiteren
Einheiten erzeugten Modultakts herangezogen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass in regelmäßigen Abständen eine Synchronisation der weiteren Einheiten auf eine Absolutzeit
erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der in den beteiligten Einheiten vorhandene Modultakt für dort stattfindende Prozesse
eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Ausfall des Systemtakts die durch die weiteren beteiligten Einheiten geleiteten
Prozesse durch den Modultakt geführt heruntergefahren werden.
14. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frequenz des Modultakts entsprechend der dort ablaufenden Operation eingestellt
wird
15. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Werte wie Drehzahl n, Beschleunigung a, Winkelstellung ϕ und gegebenenfalls weitere
Werte der Maschine gleichzeitig mit dem Systemtakt erfasst werden.
16. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Werte Drehzahl n, Beschleunigung a, Winkelstellung ϕ und gegebenenfalls weitere
Werte der Maschine zusammen mit dem Erfassungszeitpunkt an die weiteren Einheiten
weitergeleitet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Werte Drehzahl n, Beschleunigung a, Winkelstellung ϕ und gegebenenfalls weitere
Werte der Maschine nach der Übermittlung durch die zentrale Einheit für die Zeitdauer
bis zu Übermittlung der nächsten aktuellen Werte anhand eines Rechenmodells in den
beteiligten Einheiten ermittelt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach einer definierten Anzahl von unterteilten Systemtakten von der zentralen Rechnereinheit
eine Absolutzeit an die beteiligten Rechnereinheiten übermittelt wird.