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Verfahren zum Speichern und Weiterverarbeiten digitaler Informationen für industrielle Steuerungen und Wegregelungen
Durch Anwendung der digitalen Wegregelung, die den Istwert einer Werkzeuganstellung selbsttätig und in dynamisch vorteilhafter Weise auf einen einstellbaren Sollwert bringt, kann die Wirtschaftlichkeit von
Fertigungsvorgängen beträchtlich verbessert werden. Zur Durchführung von Arbeitsvorgängen sind mehrere
Werkzeuganstellungen erforderlich. Zum Auswalzen einer Bramme sind z. B. etwa 20 Walzenanstellungen oder Stiche nötig, wobei die Bemessung im wesentlichen von dem zu walzenden Material und seiner Tem- peratur abhängt. Die einzelnen aufeinanderfolgenden Stiche werden zu einem Programm zusammenge- fasst, das den besonderen technologischen Erfahrungen entspricht.
Aus der grossen Zahl von möglichen
Programmen werden je Arbeitsschicht etwa 25 Programme benötigt, aus denen das jeweils erforderliche
Programm durch einfachen Tastendruck angewählt werden und in einer sehr kurzen Anstellzeit bereit stehen soll.'
Die zur Steuerung von Fertigungsvorgängen angewendeten Programmspeicher, z. B. die Kreuzschie- nenverteiler und die Schalterkombinationen aus Dekadenschaltern, haben eine für viele Zwecke nicht ausreichende Kapazität und eine zu lange Anstellzeit. Es ist deshalb die elektronische Speicherung von Informationen angewendet worden, z. B. geeignete Schaltungen aus Widerständen, Kondensatoren, Dioden und Transistoren, die in einzelneSteuerbausteine bzw. Baugruppen nach logischen Funktionen zusammengefasst sind.
Diese Speicher haben eineAnstellzeit, die wesentlich kürzer ist, sie können aber aus wirtschaftlichen Gründen die Speicherung der Programme einer ganzen Arbeitsschicht nicht übernehmen, da dabei der Aufwand an Steuerbausteinen zu gross werden würde.
Wird dagegen als Programmspeicher ein Magnetkernspeicher angewendet, so ergibt sich bei geringem Volumen eine grosse Speicherkapazität. Ein Magnetringkernspeicher z. B. hat gegenüber andern Speichern, z. B. dem Magnettrommelspeicher oder Magnetbandspeicher, den Vorzug ruhender Bauart und grosser Betriebssicherheit. Diese Vorteile werden mit verhältnismässig niedrigen Kosten erreicht.
Ein Magnetkernspeicher aus z. B. sechs Matrizen mit je 1260 Ferritkernen in einem Rahmen von etwa lÖcmkannsämtlicheProgramrne, diefüreineArbeitsschichtgebrauchtwerden, einschliesslich derer- fcrderlichenSteuersignale aufnehmen und hat dabei so geringe räumliche Abmessungen, dass er zusammen mit den Bauteilen für die Informationseingabe und -ausgabe bequem in einem Steuerschrank normaler Grösse untergebracht werden kann.
Die Wirtschaftlichkeit dieses Speichers lässt sich durch ein vorteilhaftes Steuerungsverfahren, auf welches sich die Erfindung bezieht, noch vergrössern.
Das sich in einzelne, zeitlich aufeinanderfolgende Schritte gliedernde Verfahren zum Speichern und Weiterverarbeiten digitaler Informationen für industrielle Steuerungen und Wegregelungen besteht erfindungsgemäss darin, dass die einzelnen, in Lochkarten gespeicherten Steuer- bzw. Regelprogramme zu- nächst in zwangloser Folge mittels eines Lochkartenlesegerätes eines durch Steuerglieder (z.
B. Tasten) eines Programmauswahlregisters abfragbaren Magnetkernspeichers als Pufferspeicher eingegeben und in diesem gespeichert werden und dass zu beliebiger Zeit danach durch Anwahl des Auswahlregisters eine oder mehrere gewünschte Programmfolgen für die Arbeitsgänge aus der Vielzahl der gespeicherten Programme zusammengesetzt werden, wobei nach Eingabe der Sollprogrammfolge in das Auswahlregister ein dem
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Speicher und dem Register zugeordnetes Vergleichsgatter bei Koinzidenz der im Speicher und Register stehenden Zahlen zur Abgabe eines Steuersignals veranlasst wird, das diese Zahlen einem Leseregister weitergibt, dessen Informationsinhalt an die Steuer- bzw. Regelorgane weitergeleitet und ausserdem in den Speicher zurückgegeben wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. An Hand der Beispiele werden weitere Vorteile hervorgehoben : Fig. 1 zeigt eine Lochkarte der üblichen Abmessungen mit eingelochtem Programm, Fig. 2 das Blockschaltbild der Programmspeicherung, Fig. 3 die Programmspeicherung im Blickschaltbild einer Wegregelung.
Die Lochkarte kann mit einem üblichen Locher programmiert und die gelochten Informationen können mit einem Lesegerät in den Speicher gegeben werden. Vorteile bietet ein Locher, der selbst mit einer Leseeinrichtung ausgerüstet ist und schnelles Duplizieren von programmierten Karten ermöglicht. Die Karte wird in dem gut lesbarer "1 aus 10"-Code gelocht, jede Spalte hat also 10 Stellen 0 - 9 für die zu lochende Zahl und zwei weitere Stellen 11 und 12 für Steuerinformationen zur Verfügung. Jede Karte hat 80 Spalten. An der Spitze steht die Nummer des Programms, in Fig. 1 ist dies die dreistellige Zahl 153.
In der gleichen Spalte mit der letzten Stelle (3) ist ein Steuerimpuls 11 gelocht.
Die Steuerung der Walzen- bzw. Werkzeuganstellung bzw. Stichhöhe beginnt zur Erzielung einer befriedigenden Genauigkeit mit einer vierstelligen Zahl, z. B. 2100, die von Stich zu Stich kleiner wird ; es folgen die Zahlen 1780,1530, 1320,1150, 1000, 880, 770,670, 570,480, 400, 330, 270, 220, 170.
130, 90 und 65. Diese Zahlen für die Sollwerte der Stiche liegen auf einer stetig abfallenden Kurve, die z. B. nach einer Hyperbel oder Parabel verlaufen kann. In der gleichen Spalte mit der letzten Stelle jeder Zahl ist ein Steuerimpuls 12 gelocht. Die Steuermarken 11 und 12 dienen zur Verriegelung. Diese Art der Karten-Programmierung weist zwei wesentliche Besonderheiten auf. Es wird bei kleineren als vierstelligen Zahlen keine Null vor der ersten Stelle gelocht, und der Steuerimpuls wird in derselben Spalte wie die letzte Stelle jeder Zahl gelocht. Auf diese Weise reichen die vorhandenen 80 Spalten der Karte auch für Programme mit grösserer Stichanzahl noch aus. Die Informationen der in das Lesegerät gesteckten Programmkarten werden bei Drücken der Lesetaste des Gerätes nacheinander in den Programmspeicher geschrieben, wobei das Lesegerät den Schreibtakt freigibt.
Zwischen das Lochkarten-Lesegerät L und den Magnetringkernspeicher M ist ein Codewandler C eingeschaltet, der die Impulse im "1 aus 10"-Code in Impulse des für digitale Steuerungen bzw. Wegregelungen vorteilhaften"Aiken"-Code umwandelt. Die Fig. 2 zeigt links vom Magnetringkernspeicher M das Lochkarten-Lesegerät L und den Codewandler C, rechts das Programm-Auswahlregister PR und das Vergleichsgatter V. In das Auswahlregister PR wird die Nummer des gewünschten Programms getastet.
In der kontaktlosen Steuerung ist ein Taktgeber vorgesehen, bestehend aus einem Generator und einer Binärstufe. Dieser Takt wird beim Drücken der Starttaste eingeschaltet ; damit werden die einzelnen Stellen des Magnetringkernspeichers abgefragt, bis der Takt an derjenigen Stelle angekommen ist, die mit der angewählten Programmnummer übereinstimmt. Bei Koinzidenz zwischen den gewählten und den eingeschriebenen Ziffern wird der Lesetakt abgeschaltet. Mit dem Koinzidenzsignal kann auch gleichzeitig der erste Stich abrufbereit angestellt werden.
Durch Druck auf eine Starttaste"Vorrücken"wandert die Steuerzahl für den anstehenden Stich aus dem an den Ausgang des Speichers M geschalteten Leseregisters LR in die digitale Wegregelung DW. Die geleseneninformationen werdensomit an diedigitaleWegregelungDW weitergeleitet und ausserdem rückwärts in das Lese-Schreibregistec LR des Magnetringspeichers M wieder eingeschrieben. Von den sechs Matrizen des Magnetringspeichers M nehmen vier Matrizen die Kennzahlen für den Stich, die übrigen zwei die Steuersignale 11 und 12 der Lochkarte auf. Der Speicherblock ist dabei so geschaltet, dass die Zeichen in Reihe, die Informationselemente eines Zeichens parallel ein-und ausgespeichert werden können.
Statt des im Speicher M anstehenden Stiches kann jederzeit ein von Hand eingetasteter Stich oder ein Stich aus einem ändern Programm in die Regelung gegeben werden oder ein anstehenderstich übersprungen, also ausgelassen werden, wie dies z. B. bei Probewalzungen mitunter erforderlich ist.
Fig. 3 zeigt die Programmspeicherung im Blockschaltbild der Wegregelung. Vom Steuerpult P gehen Verbindungskabel zumSpeicherschrank M, zumDigital-Analcgschrank DA und zum Motor B. Der Digital- Analogschrank DA, der den Sollwert-Istwert-Differenzzähler, den Digital-Analogwandler, die Regler und die Gittersteuersätze enthält, ist über den Stromrichterschrank St mit dem Motor B bzw. mit dem an den Motor angebauten Impulsgeber verbunden. Das Steuerpult P steht ausserdem noch mit dem Steuerschrank Sch für Stromrichter-Trafo und -Drossel in Verbindung.
Der als Geschwindigkeitsumsetzer arbeitende Magnetringspeicher wird vor Arbeitsbeginn program-
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miert. Während des Arbeitsvorganges tritt in der durch den Speicher erfolgenden Steuerung keine mecha- nische Bewegung irgendwelcher Bauteile auf. Die Anwahl und der Abruf der gespeicherten Informationen geschieht durch Tastendruck.
In der Lochkarten-Kartei können beliebig viele Programme vorrätig gehalten werden. Die K arten wer- den nur zum Programmieren des Magnetringspeichers benutzt, der als Zwischenspeicher oder Pufferspeicher die Programme für eine volle Arbeitsschicht aufnimmt. Die Lochkarten bleiben ein Hilfsmittel der Arbeitsvorbereitung. Das in ihnen gespeicherte und auf den Pufferspeicher übertragene Programm braucht vom Steuerpult aus nur durch Befehlstasten angestellt zu werden.
Statt Lochkarten können auch Lochstreifen zur Programmierung des Pufferspeichers verwendet werden.
Über eine Fernschreibverbindung können dann von zentraler Stelle aus die Papierstreifen gelocht werden, die am Fertigungsort zum Programmieren des Pufferspeichers abgetastet werden. Der Lochstreifen-Abta- ster hat im Vergleich mit dem Lochkarten-Abtastgerät den Vorteil eines geringeren Preises.
Viele Betriebe benutzen bereits die Lochkartentechnik für die Betriebsorganisation oder sind an das Fernschreibnetz angeschlossen. Das Programmieren des Pufferspeichers kann also mit bereits vorhandenen Geräten durchgeführt werden. Die Programmspeicherung mit Magnetringspeichern ist eir weiterer wesentlicher Schritt auf dem Wege zu einer möglichst vollkommenen Automatisierung von Herstellungsverfahren.
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Method for storing and processing digital information for industrial controls and path regulation
By using the digital path control, which automatically and dynamically brings the actual value of a tool adjustment to an adjustable setpoint, the economic efficiency of
Manufacturing processes can be improved considerably. There are several to perform operations
Tool adjustments required. For rolling a slab z. B. about 20 roll adjustments or passes are necessary, the dimensioning essentially depends on the material to be rolled and its temperature. The individual successive stitches are combined into a program that corresponds to the particular technological experience.
From the large number of possible
Programs are required per work shift about 25 programs, from which the required in each case
Program can be selected by simply pressing a button and should be ready in a very short start-up time. '
The program memory used to control manufacturing processes, e.g. B. the crossbar distributors and the switch combinations of decade switches have insufficient capacity for many purposes and too long a turn-on time. Electronic storage of information has therefore been used, e.g. B. suitable circuits of resistors, capacitors, diodes and transistors, which are combined in individual control modules or assemblies according to logical functions.
These memories have a set-up time that is significantly shorter, but for economic reasons they cannot take over the storage of the programs for an entire work shift, since the outlay on control modules would become too great.
If, on the other hand, a magnetic core memory is used as the program memory, a large memory capacity results with a small volume. A magnetic ring core memory z. B. has compared to other stores, e.g. B. the magnetic drum storage or magnetic tape storage, the advantage of dormant design and great operational reliability. These advantages are achieved at a relatively low cost.
A magnetic core memory from z. B. six matrices with 1260 ferrite cores each in a frame of about 10 cm can accommodate all programs that are needed for a work shift, including the necessary control signals, and has such small spatial dimensions that it can be conveniently accommodated in a normal-sized control cabinet together with the components for information input and output can.
The economy of this memory can be increased still further by an advantageous control method to which the invention relates.
The method for storing and further processing of digital information for industrial controls and path regulation, which is divided into individual, chronologically successive steps, consists, according to the invention, in that the individual control or regulation programs stored in punch cards first of all in an unconstrained sequence by means of a punch card reader. z.
B. keys) of a program selection register queryable magnetic core memory are entered as a buffer memory and stored in this and that at any time afterwards by selecting the selection register one or more desired program sequences for the operations from the multitude of stored programs are put together, after entering the target program sequence in the Selection register a dem
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When the numbers in the memory and the register coincide, the memory and the register assigned comparison gate are caused to issue a control signal which forwards these numbers to a read register, the information content of which is passed on to the control or regulating organs and also returned to the memory.
In the drawing, exemplary embodiments for carrying out the method according to the invention are shown. Further advantages are highlighted using the examples: FIG. 1 shows a punched card of the usual dimensions with a perforated program, FIG. 2 shows the block diagram of the program storage, FIG. 3 shows the program storage in a visual diagram of a path control.
The punch card can be programmed with a conventional punch and the punched information can be stored in the memory with a reader. A hole punch that is equipped with a reading device and enables programmed cards to be duplicated quickly offers advantages. The card is punched in the clearly legible "1 out of 10" code, so each column has 10 digits 0 - 9 for the number to be punched and two additional digits 11 and 12 for tax information. Each card has 80 columns. At the top is the number of the program, in Fig. 1 this is the three-digit number 153.
A control pulse 11 is punched in the same column with the last digit (3).
The control of the roller or tool adjustment or stitch height begins to achieve a satisfactory accuracy with a four-digit number, z. B. 2100, which gets smaller from stitch to stitch; this is followed by the numbers 1780, 1530, 1320, 1150, 1000, 880, 770, 670, 570, 480, 400, 330, 270, 220, 170.
130, 90 and 65. These numbers for the nominal values of the stitches lie on a steadily falling curve, which z. B. can run after a hyperbola or parabola. A control pulse 12 is punched in the same column with the last digit of each number. The tax marks 11 and 12 are used for locking. This type of card programming has two main features. With numbers smaller than four digits, no zero is punched before the first digit, and the control pulse is punched in the same column as the last digit of each number. In this way, the existing 80 columns on the card are still sufficient for programs with a larger number of stitches. The information on the program cards inserted in the reader is written one after the other into the program memory when the reader button on the device is pressed, with the reader enabling the write cycle.
A code converter C is connected between the punched card reader L and the magnetic ring core memory M, which converts the pulses in the "1 out of 10" code into pulses of the "Aiken" code, which is advantageous for digital controls or path regulation. 2 shows the punch card reader L and the code converter C to the left of the magnetic ring core memory M, the program selection register PR and the comparison gate V to the right. The number of the desired program is keyed into the selection register PR.
A clock generator consisting of a generator and a binary stage is provided in the contactless control. This cycle is switched on when the start button is pressed; This means that the individual positions of the magnetic ring core memory are queried until the clock has arrived at the position that corresponds to the selected program number. If there is a coincidence between the dialed and the written digits, the reading pulse is switched off. With the coincidence signal, the first stitch can also be made ready for call at the same time.
By pressing a start button "Advance", the tax number for the pending stitch migrates from the read register LR connected to the output of the memory M into the digital position control DW. The read information is thus forwarded to the digital path control DW and is also written back into the read / write register LR of the magnetic ring memory M backwards. Of the six matrices of the magnetic ring memory M, four matrices receive the code numbers for the stitch, the remaining two the control signals 11 and 12 of the punch card. The memory block is connected in such a way that the characters can be stored in series and the information elements of a character can be stored in and out in parallel.
Instead of the stitch pending in memory M, a stitch entered by hand or a stitch from a different program can be entered into the control at any time, or a pending stitch can be skipped, i.e. left out, as is the case with B. is sometimes required for test rolling.
Fig. 3 shows the program storage in the block diagram of the path control. From the control desk P connecting cables go to the storage cabinet M, to the digital analog cabinet DA and to the motor B. The digital-analog cabinet DA, which contains the setpoint-actual value difference counter, the digital-analog converter, the controller and the grid control sets, is connected to the converter cabinet St with the Motor B or connected to the pulse generator attached to the motor. The control panel P is also connected to the control cabinet Sch for the converter transformer and choke.
The magnetic ring memory, which works as a speed converter, is programmed before work begins.
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mated. During the working process, no mechanical movement of any components occurs in the control that takes place in the memory. The stored information is selected and retrieved by pressing a button.
Any number of programs can be kept in stock in the punch card index. The cards are only used to program the magnetic ring memory, which as an intermediate memory or buffer memory holds the programs for a full work shift. The punch cards remain an aid to work preparation. The program stored in them and transferred to the buffer memory only needs to be started from the control panel with command buttons.
Instead of punched cards, punched strips can also be used to program the buffer memory.
The paper strips that are scanned at the production site for programming the buffer memory can then be punched from a central point via a telex connection. The punched tape scanner has the advantage of a lower price in comparison with the punched card scanner.
Many companies already use punch card technology for company organization or are connected to the telex network. The programming of the buffer memory can therefore be carried out with existing devices. Program storage with magnetic ring memories is a further essential step on the way to the most complete possible automation of manufacturing processes.