Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Übertragung einer Position. Bei Servoantrieben ist es Stand der Technik, die an der Motorwelle von einem Absolutwertgeber erfasste Position an eine Steuerung weiterzureichen. In den Servoantrieben wird hierzu eine so genannte Encoder-Simulation vorgesehen, die das Signal des Absolutwertgebers in Inkrementalgebersignale umsetzt. Die Steuerung wertet die inkrementellen Gebersignale aus und bildet hieraus einen Positionswert. Hierbei werden insbesondere Änderungen des Absolutwertgebersignals in eine Impulsfolge entsprechender Dauer umgesetzt. Um jedoch nach der Aktivierung des Antriebs dessen Startposition zu ermitteln, ist üblicherweise eine Referenzpunktfahrt vorgesehen.
Bei Erreichen der bekannten Position des Referenzpunkts erfährt die Steuerung einen Referenzimpuls, sodass mit Auftreten dieses Referenzimpulses der Antrieb die vorbekannte Position einnimmt, die in der Steuerung hinterlegt wird. Eine Referenzpunktfahrt zur Bestimmung der aktuellen Startposition ist jedoch zeitaufwändig. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Übertragung einer Position weist einen Absolutwertgeber auf, dessen Absolutsignal einer Inkrementalgebernachbildung zugeführt ist. Diese setzt das Absolutsignal in ein Inkrementalsignal um, das in einer Steuerung verarbeitet wird. Mit dem Auftreten eines Startsignals wird das Inkrementalsignal so lange im Sinne einer Übertragung der Absolutposition verarbeitet, bis ein Fertigsignal das Ende der Übertragung der Absolutposition anzeigt oder eine vorgegebene Zeitdauer - beginnend mit dem Auftreten des Startsignals - verstrichen ist. Durch die gezielte Vorgabe von Start- und Fertigsignal kann auf eine Referenzpunktfahrt zur Bestimmung der Startposition, beispielsweise eines Antriebs, verzichtet werden.
Die beschriebene Erfindung ermöglicht die Übertragung der Absolutposition von einem oder mehreren Absolutwertgebern in eine übergeordnete Steuerung. Auf die schon bestehende standardisierte Schnittstellenverbindung zwischen Inkrementalgebernachbildung und Steuerung kann zurückgegriffen werden. Die noch notwendigen Steuersignale "Startsignal, Fertigsignal" lassen sich in einer speicherprogrammierbaren Steuerung sehr einfach programmieren und auswerten.
Abhängig von der Frequenz des Inkrementalsignals lässt sich vereinfachend eine Zeitdauer vorgeben, innerhalb derer erwartet werden kann, dass die Übertragung der Absolutposition abgeschlossen ist. Auf eine Erzeugung des Fertigsignals kann verzichtet werden.
In einer zweckmässigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Inkrementalgebernachbildung einen Regler enthält, dessen Reglerausgangssignal einem Oszillator zugeführt ist, dessen Ausgangssignal das Inkrementalsignal ist. Dieses wird einem Zähler zugeführt, der ein Zählersignal abgibt. Dem Regler ist die Differenz von Absolutposition und Zählersignal als Eingangsgrösse zugeführt. Das Fertigsignal wird dann an die Steuerung abgegeben, wenn die Differenz zwischen Absolutposition und Zählersignal zu Null wird. Mit dem Startsignal wird die Absolutposition auf den Regler gegeben. Wegen der auftretenden Soll-Ist-Differenz am Reglereingang veranlasst die Reglerausgangsspannung den Oszillator zur Abgabe eines pulsierenden Inkrementalsignals. Dieses wird sowohl an die Steuerung als auch an den Zähler der Inkrementalgebernachbildung weitergeleitet.
Dieser Zähler, der mit dem Empfang des Startsignals in einen definierten Anfangszustand gebracht wurde, wird entsprechend dem Inkrementalsignal hochgezählt. Wenn Absolutposition und Zählersignal übereinstimmen, ist die Absolutposition auch in eine entsprechende Anzahl von Impulsen des Inkrementalsignals umgesetzt. Dadurch hat sowohl der Zähler der Inkrementalgebernachbildung als auch der der Steuerung die Startposition übernommen. Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen die Fig. 1, 2 und 4 jeweils ein Blockschaltbild, die Fig. 3a bis 3d zugehörige Signalverläufe einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein Absolutwertgeber 10 gibt eine Absolutposition 12 an eine Inkrementalgebernachbildung 14 ab. Diese erzeugt ein Inkrementalsignal 16 und ein Fertigsignal 22, die eine Steuerung 18 verarbeitet. Die Steuerung 18 gibt ein Startsignal 20 an die Inkrementalgebernachbildung 14 ab.
Die Differenz von der Absolutposition 12 und einem Zählersignal 30 eines Zählers 28 ist als Eingangsgrösse einem Regler 24 zugeführt. Der Regler 24 gibt das Fertigsignal 22 und ein Reglerausgangssignal 23 ab. Das Reglerausgangssignal 23 ist einem Oszillator 26 zugeführt, der das Inkrementalsignal 16, das auch dem Zähler 28 als Eingangsgrösse dient, erzeugt. Das Startsignal 20 wird von dem Oszillator 26 und dem Zähler 28 als Eingangsgrösse benötigt.
Gemäss Fig. 4 sind eine erste und eine zweite Inkrementalgebernachbildung 14a, 14b vorgesehen, denen jeweils eine erste und eine zweite Absolutposition 12a, 12b zugeführt wird und die jeweils ein erstes und zweites Inkrementalsignal 16a, 16b an die Steuerung 18 abgeben. Die Steuerung 18 stellt für die Inkrementalgebernachbildungen 14a, 14b jeweils das Startsignal 20 zur Verfügung. Der ersten Inkrementalgebernachbildung 14a ist ein erster Schalter 32a, der zweiten Inkrementalgebernachbildung 14b ein zweiter Schalter 32b zugeordnet. Die Schalter 32a, 32b sind in Reihe geschaltet. Das Ausgangssignal des zweiten Schalters 32b stellt das Fertigsignal 22 dar, das wiederum der Steuerung 18 als Eingangsgrösse dient.
Als Absolutwertgeber 10 kommen beispielsweise Resolver oder optische Geber zum Einsatz. So genannte Multiturn-Absolutwertgeber erlauben eine Auflösung auf mehrere Umdrehungen. Die Inkrementalgebernachbildung 14 des Absolutwertgebers 10 setzt die Absolutposition 12 in bekannter Weise in ein Inkrementalsignal 16 um. Die Inkrementalgebernachbildung 14 ist beispielsweise wie in Fig. 2 gezeigt aufgebaut.
Nachfolgend wird die Bestimmung des Startwerts der Absolut-Position 12 beschrieben. Der Absolutwertgeber 10 erfasst beispielsweise die Absolutposition 12 eines Antriebs. Die Anordnung befindet sich noch ausser Betrieb. Die Steuerung 18 erkennt und interpretiert ein Bediensignal in der Weise, dass ein Start der Vorrichtung gewünscht wird. Zum ersten Zeitpunkt t0 wechselt der logische Zustand des Startsignals 20 von Null auf logisch Eins. In der Steuerung 18 wird ein Rücksetzen des entsprechenden Positionszählers veranlasst. Zum ersten Zeitpunkt t0 wird der Zähler 28 zurückgesetzt und der Oszillator 26 gestartet. Das Zählersignal 30 weist zum ersten Zeitpunkt t0 den Wert Null auf. Der Absolutwertgeber 10 gibt entsprechend der Anfangsposition des Antriebs eine Absolutposition 12 ab, die vom Wert Null verschieden ist.
Auf Grund der Abweichung von Absolutposition 12 und Zählersignal 30 steuert der Regler 24 den Oszillator 26 in der Weise an, dass er eine Impulsfolge des Inkrementalsignals 16 abgibt. Bekanntermassen wird der Oszillator 26 zwei phasenverschobene Impulse ausgeben, wobei die Phasenverschiebung zum Zwecke der Drehrichtungserkennung des Antriebs ausgewertet wird. Für die Erfindung ist dies jedoch nicht von Bedeutung. Das Inkrementalsignal 16 veranlasst sowohl den Zähler 28 der Inkrementalgebernachbildung 14 als auch den Positionszähler der Steuerung 18 zum Hochzählen. Das Zählersignal 30 nimmt gemäss Fig. 3c linear zu. Solange noch eine Abweichung von Absolutposition 12 und Zählersignal 30 vorhanden ist, wird der Regler 24 den Oszillator 26 zur Abgabe einer Impulsfolge veranlassen.
Zum zweiten Zeitpunkt t1 jedoch ist die Differenz von Absolutposition 12 und Zählersignal 30 zu Null geworden. Der Regler 22 erkennt die Übereinstimmung der beiden Signale und gibt ein Fertigsignal 22 an die Steuerung 18 ab. Der Zählerstand des Positionszählers der Steuerung 18 ist nun ein Mass für die Absolutposition 12, die auch mit dem Zählersignal 30 des Zählers 28 übereinstimmt. Somit ist die Anfangsposition des Absolutwertgebers 10 sowohl in der Inkrementalgebernachbildung 14 als auch in der Steuerung 18 vorhanden. Die Phasenlage der beiden Inkrementalsignale bestimmt, ob der Zähler 28 aufwärts oder abwärts gezählt wird.
Eine Übertragung der Anfangsposition ist auch dann möglich, wenn sich der Antrieb relativ langsam bewegt.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 schliesst die jeweilige Inkrementalgebernachbildung 14a, 14b den zugeordneten Schalter 32a, 32b dann, wenn Absolutposition 12a, 12b und das jeweilige Zählersignal 30 übereinstimmen. Sind alle Schalter 32a, 32b geschlossen, so erkennt die Steuerung 18 das Ende der Absolutpositionsübertragung und bildet beispielsweise ein Bereitschaftssignal für den weiteren Betrieb. Das Startsignal 20 könnte auch dazu verwendet werden, die Absolutposition 12 beispielsweise über das Schliessen eines Schalters der Inkrementalgebernachbildung 14 zuzuführen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ändert das Fertigsignal 22 nach einer vorgegebenen Zeitdauer seinen Signalzustand. Die Zeitdauer ist hierbei so gewählt, dass innerhalb dieser Zeitdauer - beginnend mit dem Auftreten des Startsignals 20 - mit einer vollständigen Übertragung der Absolutposition gerechnet werden kann. Eine entsprechende Timer-Funktion ist in der Steuerung 18 implementiert, sodass die Leitung zur Übertragung des Fertigsignals 22 zwischen Inkrementalgebernachbildung 14 und Steuerung 18 entfallen könnte.
Die Vorrichtung findet bevorzugte Verwendung bei der Positionsübertragung von Antrieben. Sie ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
The invention is based on a device for transmitting a position. In the case of servo drives, it is state of the art to pass the position on the motor shaft, detected by an absolute encoder, to a control system. For this purpose, a so-called encoder simulation is provided in the servo drives, which converts the signal from the absolute encoder into incremental encoder signals. The controller evaluates the incremental encoder signals and uses this to generate a position value. In particular, changes in the absolute encoder signal are converted into a pulse train of a corresponding duration. However, in order to determine the start position of the drive after activation, a reference point approach is usually provided.
When the known position of the reference point is reached, the control system receives a reference pulse, so that when this reference pulse occurs, the drive assumes the previously known position that is stored in the control system. However, a reference point run to determine the current starting position is time-consuming. Advantages of the invention
The device according to the invention for transmitting a position has an absolute value encoder, the absolute signal of which is fed to an incremental encoder simulation. This converts the absolute signal into an incremental signal, which is processed in a controller. With the occurrence of a start signal, the incremental signal is processed in the sense of a transmission of the absolute position until a finished signal indicates the end of the transmission of the absolute position or a predetermined period of time has passed - starting with the occurrence of the start signal. By specifying the start and finished signal, reference point travel to determine the start position, for example of a drive, can be dispensed with.
The described invention enables the absolute position to be transferred from one or more absolute encoders to a higher-level controller. The already existing standardized interface connection between incremental encoder simulation and control can be used. The control signals "start signal, ready signal" that are still necessary can be programmed and evaluated very easily in a programmable logic controller.
Depending on the frequency of the incremental signal, a time period can be specified in a simplified manner, within which the transmission of the absolute position can be expected to be completed. It is not necessary to generate the finished signal.
In an expedient development, it is provided that the incremental encoder simulation contains a controller, the controller output signal of which is fed to an oscillator, the output signal of which is the incremental signal. This is fed to a counter, which emits a counter signal. The difference between absolute position and counter signal is fed to the controller as an input variable. The finished signal is then sent to the control when the difference between the absolute position and the counter signal becomes zero. The absolute position is given to the controller with the start signal. Because of the target-actual difference occurring at the controller input, the controller output voltage causes the oscillator to emit a pulsating incremental signal. This is forwarded to both the control and the counter of the incremental encoder simulation.
This counter, which was brought into a defined initial state when the start signal was received, is counted up in accordance with the incremental signal. If the absolute position and counter signal match, the absolute position is also converted into a corresponding number of pulses of the incremental signal. As a result, both the counter of the incremental encoder simulation and that of the controller have adopted the starting position. drawing
An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. 1, 2 and 4 each show a block diagram, FIGS. 3a to 3d show associated signal profiles of a device according to the invention. Description of the embodiment
An absolute encoder 10 delivers an absolute position 12 to an incremental encoder simulation 14. This generates an incremental signal 16 and a ready signal 22, which a controller 18 processes. The controller 18 outputs a start signal 20 to the incremental encoder simulation 14.
The difference between the absolute position 12 and a counter signal 30 of a counter 28 is fed to a controller 24 as an input variable. The controller 24 outputs the finished signal 22 and a controller output signal 23. The controller output signal 23 is fed to an oscillator 26, which generates the incremental signal 16, which also serves as an input variable for the counter 28. The start signal 20 is required by the oscillator 26 and the counter 28 as an input variable.
4, a first and a second incremental encoder simulation 14a, 14b are provided, each of which is supplied with a first and a second absolute position 12a, 12b and each of which emits a first and a second incremental signal 16a, 16b to the controller 18. The controller 18 provides the start signal 20 for the incremental encoder simulations 14a, 14b. A first switch 32a is assigned to the first incremental encoder simulation 14a, and a second switch 32b is assigned to the second incremental encoder simulation 14b. The switches 32a, 32b are connected in series. The output signal of the second switch 32b represents the finished signal 22, which in turn serves the control 18 as an input variable.
Resolvers or optical encoders, for example, are used as absolute encoders 10. So-called multiturn absolute encoders allow resolution to several revolutions. The incremental encoder simulation 14 of the absolute value encoder 10 converts the absolute position 12 into an incremental signal 16 in a known manner. The incremental encoder simulation 14 is constructed, for example, as shown in FIG. 2.
The determination of the starting value of the absolute position 12 is described below. The absolute encoder 10 detects, for example, the absolute position 12 of a drive. The arrangement is still out of order. The controller 18 recognizes and interprets an operating signal in such a way that a start of the device is desired. At the first time t0, the logic state of the start signal 20 changes from zero to logic one. A reset of the corresponding position counter is initiated in the control 18. At the first time t0, the counter 28 is reset and the oscillator 26 started. The counter signal 30 has the value zero at the first time t0. The absolute encoder 10 emits an absolute position 12 corresponding to the start position of the drive, which is different from the value zero.
Due to the difference between the absolute position 12 and the counter signal 30, the controller 24 controls the oscillator 26 in such a way that it emits a pulse train of the incremental signal 16. As is known, the oscillator 26 will output two phase-shifted pulses, the phase shift being evaluated for the purpose of detecting the direction of rotation of the drive. However, this is not important for the invention. The incremental signal 16 causes both the counter 28 of the incremental encoder simulation 14 and the position counter of the controller 18 to count up. The counter signal 30 increases linearly according to FIG. 3c. As long as there is still a deviation from the absolute position 12 and counter signal 30, the controller 24 will cause the oscillator 26 to emit a pulse train.
At the second point in time t1, however, the difference between absolute position 12 and counter signal 30 has become zero. The controller 22 recognizes the correspondence of the two signals and emits a ready signal 22 to the controller 18. The counter reading of the position counter of the controller 18 is now a measure of the absolute position 12, which also corresponds to the counter signal 30 of the counter 28. The starting position of the absolute encoder 10 is thus present both in the incremental encoder simulation 14 and in the controller 18. The phase position of the two incremental signals determines whether the counter 28 is counted up or down.
The starting position can also be transferred if the drive moves relatively slowly.
According to the exemplary embodiment in FIG. 4, the respective incremental encoder simulation 14a, 14b closes the assigned switch 32a, 32b when the absolute position 12a, 12b and the respective counter signal 30 match. If all switches 32a, 32b are closed, the controller 18 recognizes the end of the absolute position transmission and forms, for example, a ready signal for further operation. The start signal 20 could also be used to feed the absolute position 12 to the incremental encoder simulation 14, for example by closing a switch.
In an alternative embodiment, the ready signal 22 changes its signal state after a predetermined period of time. The time period is chosen so that within this time period - starting with the occurrence of the start signal 20 - a complete transmission of the absolute position can be expected. A corresponding timer function is implemented in the controller 18 so that the line for transmitting the finished signal 22 between the incremental encoder simulation 14 and the controller 18 could be omitted.
The device finds preferred use in the position transmission of drives. However, it is not restricted to this.