CH678249A5

CH678249A5 -

Info

Publication number: CH678249A5
Application number: CH2578/88A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Stuerwald; Stefan Wieczorek
Original assignee: Skf Textilmasch Komponenten
Priority date: 1987-08-07
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1991-08-15
Also published as: DE3726295C2; IT8821635A0; DE3726295A1; IT1226363B; JPS6485593A; US4891566A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dreh-zahiregeiung von mitteis eines Umrichters mit veränderbarer Ausgangsfrequenz und Ausgangsspannung gespeister Asynchronmotoren mit lastabhängigem Schlupf, insbesondere zur Regelung der Drehzahl von durch je einen Asynchronmotor angetriebener Spindeln einer Textilmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art lassen sich die durch den lastabhängigen Schlupf bedingten Drehzahlunterschiede der einzelnen Asynchronmotoren nicht vermeiden. Da solche Drehzahlunterschiede beispielsweise bei Spindeln von Textilmaschinen erheblich und deshalb störend sein können, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art zu schaffen, das es mit einfachen Mitteln erlaubt, die Drehzahlunterschiede so weit zu reduzieren, dass sie nicht mehr störend sind.

Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1,

Dieses Verfahren beruht auf der Überlegung, dass man für die Steuerung des Umrichters in ausreichend kurzen Zeitabständen den augenblicklichen Mittelwert der unterschiedlichen Rotationsfrequenzen als Steuersignal zur Verfügung hat, wenn man in entsprechend kurzen Zeitabständen von einem repräsentativen Teil der Asynchronmotoren die Rotationsfrequenz bestimmt und denjenigen Wert als Steuersignal für den Umrichter auswählt, der zu den kleinsten Drehzahlabweichungen führt, in der Regel wird dies der Mittelwert der ermittelten Rotationsfrequenzen sein. Um den als Steuersignal für den Umrichter auszuwählenden Frequenzwert nicht berechnen zu müssen, werden die einzelnen Messwerte in grössenmässiger Ordnung erfasst. Da die Frequenzermittlung bei allen Motoren gleichzeitig erfolgt, liegt als erster Wert derjenige für die höchste Rotationsfrequenz, als zweiter Wert derjenige für die zweithöchste Rotationsfrequenz usw. vor. Sobald diese Messwertreihe bis zum n-ten Wert, also beispielsweise bis zu dem vierten Messwert, vorliegt, wird dieser Messwert an die Umrichtersteuerung weitergegeben. Es braucht also nicht gewartet zu werden, bis die Rotationsfrequenzen aller zu der ausgewählten Gruppe gehörenden Motoren bestimmt worden ist. Dadurch kann die Zeit bis zum Beginn des nächsten Messvorganges wesentlich verkürzt werden, was einen erheblichen Vorteil darstellt.

Wieviel Motoren die ausgewählte Gruppe umfassen muss, hängt davon ab, mit welcher Genauigkeit die höchste Rotationsfrequenz bestimmt werden muss und wie gross die Stufen zwischen der höchsten und der niedrigsten Rotationsfrequenz sein dürfen, um mit ausreichender Genauigkeit den repräsentativen Frequenzwert ermitteln zu können.

Sofern damit gerechnet werden muss, dass wenigstens einer der Motoren der ausgewählten Gruppe zeitweilig stillsteht, wie dies bei Textilmaschinen der Fall ist, kann das Verfahren so lange unverändert durchgeführt werden, als die ausgewählte

Gruppe noch die erforderliche Anzahl von Mess-werten zu liefern vermag. Allerdings wird hierbei die Qualität der Ermittlung des repräsentativen Frequenzwertes mit geringer werdender Zahl laufender Motoren reduziert. Laufen weniger Motoren als Messwerte erforderlich sind, bis die Messung abgebrochen werden kann, dann kann das Verfahren dahingehend modifiziert werden, dass während eines Messvorganges Messwerte der laufenden Motoren mehrfach erfasst werden, bis die erforderliche Anzahl von Messwerten vorliegt.

Da nicht ausgeschlossen werden kanns dass gleichzeitig alle Motoren der ausgewählten Gruppe stillstehen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass dann an die Umrichtersteuerung die Rotationsfrequenz eines zusätzlich vorgesehenen Motors weitergegeben wird.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe löst eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 5.

Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht nicht nur darin, dass der erforderliche Aufwand gering ist. Wesentlich ist ferner, dass sich sehr kurze Messzyklen erreichen lassen, so dass in äusserst kurzen Zeitabständen an die Umrichtersteuerung der neueste, repräsentative Frequenzwert weitergeleitet werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Schaltungsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 6 und 7.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, dessen Schaltung die einzige Figur zeigt.

Bei einer nicht dargestellten Spinnmaschine mit 500 Spindeln, von denen jede mittels eines Asynchronmotors angetrieben wird, erfolgt die Energieversorgung dieser Asynchronmotoren mittels eines Umrichters, der eine veränderbare Ausgangsfrequenz sowie eine veränderbare Ausgangsspan-nung hat. Ausgangsfrequenz und Ausgangsspannung werden über eine Umrichtersteuerung eingestellt. Damit der iastabhängige Schlupf der Asynchronmotoren durch eine Spannungsregelung bei konstanter Frequenz konstant gehalten werden kann, ist es notwendig, der Umrichtersteuerung ständig einen Frequenzwert als Sollwert vorzugeben. Dieser Frequenzwert muss, damit die Abweichungen der Motoren von der Solldrehzahl möglichst gering ist, dem Mittelwert zwischen der höchsten und der niedrigsten Rotationsfrequenz entsprechen.

Von den 500 Spindeln sind im Ausführungsbeispiel sechs Spindeln als sogenannte Leitspindeln ausgewählt. Man kann davon ausgehen, dass wenigstens eine dieser Leitspindeln ungefähr eine Rotationsfrequenz hat, die annähernd gleich der augenblicklichen höchsten Rotationsfrequenz ist, die eine der Spindeln hat. Ausserdem ist eine Unterteilung des Bereiches zwischen der höchsten und der niedrigsten Rotationsfrequenz in sechs bis acht Stufen normalerweise ausreichend, um den Mittelwert der Rotationsfrequenz mit ausreichender Genauigkeit zu erhalten. Den sechs Leitspindeln oder

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ihren Motoren ist je ein digitaler Frequenzgeber zugeordnet. Es handelt sich hierbei um Impulsgeber mit einer der Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit proportionalen Anzahl von Impulsen. Die Rotationsfrequenzen dieser acht Leitspindeln sind mit fi bis f6 bezeichnet.

Wie die Figur zeigt, ist jeder dieser digitalen Frequenzgeber mit dem Eingang eines Impulszählers verbunden. Diese Impulszähler sind mit 1 bis 6 gekennzeichnet. Sie sind alle gleich ausgebildet und vermögen im Ausführungsbeispiel maximal 256 Impulse zu zählen. Der 256. Impuls löst einen Ausgangsimpuls aus. Da alle Impulszähler 1 bis 6 gleichzeitig zu zählen beginnen, gibt derjenige Impulszähler als erster einen Ausgangsimpuls ab, der der Leitspindel mit der höchsten Rotationsfrequenz zugeordnet ist. Derjenige Impulszähler, welcher der Leitspindel mit der zweithöchsten Rotationsfrequenz zugeordnet ist, gibt als nächster einen Ausgangsimpuls ab. Danach folgt der Ausgangsimpuls des der Leitspindel mit der dritthöchsten Rotations-frequenz zugeordneten Impulszählers usw.

Um so weit wie möglich zu vermeiden, dass sich die Ausgangsimpulse zeitlich überlappen, ist jedem Impulszähler 1 bis 6 ein IC nachgeschaltet, welcher aufgrund der ansteigenden Flanke des Ausgangsimpulses des Impulszählers einen extrem kurzen Ausgangsimpuls erzeugt. Diese ICs sind alle gleich ausgebildet und mit 7 bis 12 gekennzeichnet.

Wie die Zeichnung zeigt, sind die Ausgänge der ICs an eine aus fünf ODER-Gattern 13 bis 17 bestehenden ODER-Schaltungen angeschlossen. Dabei sind die Ausgänge der beiden ICs 7 und 8 an die beiden Eingänge des ODER-Gatters 13 und dessen Ausgang an den einen Eingang des ODER-Gatters 14 angeschlossen. Der andere Eingang ist mit dem Ausgang des ICs 9 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 14 ist mit dem einen Eingang des ODER-Gatters 15, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des ICs 10 verbunden. Entsprechend sind die Verbindungen zwischen den ICs 11 und 12 sowie den ODER-Gattern 15 bis 17 ausgeführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 17 ist mit dem Eingang eines Impulszählers 18 verbunden.

Der Impulszähler 18 vermag drei, bei acht Leitspindeln vier Eingangsimpulse zu zählen. Beim dritten Impuls tritt im Ausführungsbeispiel an seinem Ausgang 18a ein Impuls auf, der auch als Reset-Im-puls für ihn und die Impulszähler 1 bis 6 dient. Daher ist dieser Ausgang 18a mit dem Reset-Eingang der Impulszähler 1 bis 6 verbunden. Aufgrund der logischen Verknüpfung der Ausgangssignale der ICs 7 bis 12 mittels der durch die ODER-Gatter 13 bis 17 gebildeten Logik erreichen nacheinander diejenigen Ausgangsimpulse der ICs 7 bis 12 den Impulszähler 18, welche den drei höchsten Rotationsfrequenzen zugeordnet sind. Der Impulszähler 18 erzeugt deshalb dann einen Ausgangsimpuls, wenn der dritthöchste Wert der Rotationsfrequenz der Leitspindeln vorliegt. Da der Ausgangsimpuls des Impulszählers 18 ihn und die Impulszähler 1 bis 6 zurückstellt, wird durch diese Ausgangsimpulse ein neuer Zählvorgang eingeleitet, bei dem erneut alle Impulszähler 1 bis 6 gleichzeitig zu zählen beginnen.

Der Ausgang 18a des Impulszählers 18 ist mit dem einen Eingang je eines Zeitgliedes 19 bis 24 verbunden. Ein zweiter Eingang des Zeitgliedes 19 ist mit dem Ausgang des ICs 7 verbunden. Entsprechend sind die zweiten Eingänge der Zeitglieder 20 bis 24 mit den Ausgängen des ICs 8 bis 12 verbunden. Beim Auftreten eines Ausgangsimpulses des Impulszählers 18 liefert dasjenige Zeitglied einen Ausgangsimpuls, das mit demjenigen IC verbunden ist, der den den Ausgangsimpuls des Impulszählers 18 auslösenden Impuls abgegeben hat.

Der Ausgang jedes der Zeitglieder 19 bis 24 ist mit dem einen Eingang eines UND-Gatters verbunden. Diese UND-Gatter sind mit 25 bis 30, ihre mit den Zeitgliedern 19 bis 24 verbundenen Eingänge mit 25a bis 30a gekennzeichnet. Der zweite Eingang jedes UND-Gatters 25 bis 30 ist mit dem Ausgang desjenigen Impulsgebers verbunden, dem der vorgeschaltete Impulszähler zugeordnet ist. Der zweite Eingang ist deshalb mit f1, f2, f3, f4, f5 bzw. f6 gekennzeichnet. Die UND-Gatter 25 bis 30 bewirken, dass diejenige Rotationsfrequenz f1 bis f6 durchgeschaltet wird, die denjenigen Impuls geliefert hat, welcher den Ausgangsimpuls des Impulszählers 18 bewirkt hat.

Die Ausgänge der UND-Gatter 25 bis 30 sind mit je einem Eingang eines NOR-Gatters 31 verbunden, da im Ausführungsbeispiel für die Ansteuerung der Umrichtersteuerung das inverse Frequenzsignal benötigt wird. Der Ausgang des NOR-Gatters 31 liefert so lange an die nachgeschaltete, nicht dargestellte Umrichtersteuerung den durchgeschalteten Frequenzwert, bis bei einer nachfolgenden Messung ein anderer Frequenzwert als Steuergrösse ermittelt worden ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Drehzahlregelung von mittels eines Umrichters mit veränderbarer Ausgangsfrequenz und Ausgangsspannung gespeisten Asynchronmotoren mit lastabhängigem Schlupf, insbesondere zur Regelung der Drehzahl von durch je einen Asynchronmotor angetriebenen Spindeln einer Textilmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass in ständiger Wiederholung und bei stets gleichzeitigem Zählbeginn mit von der Rotationsfrequenz abhängigem Zähitakt von einer aus der Gesamtzahl der vorhandenen Asynchronmotoren ausgewählten Gruppe von Asynchronmotoren gegen einen für jede Zählung gleichen Endwert hin gezählt wird und die Rotationsfrequenz desjenigen Asynchronmotors als Steuergrösse an die Umrichtersteuerung dann weitergegeben wird, wenn ein n-ter Endwert erreicht ist, wobei n ein vorgegebener Wert ist, der kleiner ist als die Zahl der die ausgewählte Gruppe bildenden Asynchronmotoren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert n zumindest ungefähr gleich der halben Anzahl der die ausgewählte Gruppe bildenden Asynchronmotoren ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anzahl rotierender Asynchronmotoren der ausgewählten Gruppe, die kleiner ist als der vorgegebene Wert n, solange die Messung der Rotationsfrequenz der rotierenden

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Asynchronmotoren wiederholt wird, bis der n-te Endwert erreicht ist.

4. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Umrichtersteuerung weitergegebene Rotationsfrequenz durch den an einem zusätzlich vorgesehenen Asynchronmotor erfassten Messwert ersetzt wird, sofern alle Asynchronmotoren der ausgewählten Gruppe stillstehen.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) jedem Asynchronmotor der ausgewählten Gruppe ein digitaler Frequenzgeber zugeordnet ist,

b) jedem digitalen Frequenzgeber ein aufgrund eines Rückstellsignals auf den Wert 0 zurückstellbarer erster Impulszähler (1 bis 6) nachgeschaltet ist, die alle beim Erreichen eines für alle Impulszähler (1 bis 6) gleichen Zählerstandes an einem Ausgang einen Impuls abgeben,

c) die Ausgänge der Impulszähler (1 bis 6) durch eine ODER-Schaltung (13-17) miteinander verknüpft sind,

d) an den Ausgang der ODER-Schaltung (13 bis 17) ein zweiter Impulszähler (18) angeschlossen ist, der mit dem Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes einen Ausgangsimpuls abgibt,

e) an denjenigen Ausgang (18a) des zweiten Impulszählers (18), an dem der Ausgangsimpuis auftritt, der Reset-Eingang (18b) des zweiten Impulszählers (18) und aller ersten Impulszähier (1 bis 6) sowie der eine Eingang je eines UND-Gatters (25-30) angeschlossen ist, deren anderer Eingang mit je einem der Frequenzgeber verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem ersten Impulszähler (1 bis 6) und der ihm nachgeschalteten ODER-Schaltung (13 bis 17) je eine Impulsverkürzungsschaltung (7 bis 12) vorgesehen ist und dem mit dem Ausgang (18a) des zweiten Impulszählers (18) verbundenen Eingang (25a bis 30a) jedes UND-Gatters (25 bis 30} ein ZeitgUed (19 bis 24) mit zwei Eingängen vorgeschaltet ist, von denen der eine mit dem Ausgang (18a) des zweiten Impulszählers (18) und der andere mit dem Ausgang (1a bis 6a) des zugeordneten ersten Impulszähler (1 bis 6) verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der UND-Gatter (25 bis 30) mit je einem Eingang der NOR-Schaltung (31) verbunden sind.

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