CN104943357A - 用于降低印刷机中峰值负荷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用于控制具有控制计算机(2)和操作装置(9)的机器(7)中的电驱动装置(6)的方法。本发明的特征在于，借助于操作装置(9)将用于限制所述机器(7)运行中的最大许可功率消耗的预设输入到控制计算机(2)中。

Description

用于降低印刷机中峰值负荷的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制具有控制计算机和操作装置的机器中的电驱动装置的方法。

背景技术

大型的电驱动的机器(例如印刷机)对于电网原则上是高负荷的，因为该机器具有高的并且关于时间变化的功率消耗。为了使电网的这样的负荷最小化：所述负荷与对于这种机器的驱动器相应较高的电流成本相关联，在过去已遵循的方法是，至少降低负荷峰值。

这种方法由公开文献DE 10 2007 026 012A1得出。其中提出一种用于控制机器中电驱动装置的装置，所述装置具有控制电子器件，所述控制电子器件根据电驱动装置的所谓的运动曲线来预计算出用于运行机器所需的、由电驱动装置供给的电能。在此，运动曲线理解为通过电驱动装置造成的、机器中的驱动过程，所述驱动过程产生不同的功率要求。在公开文献中描述了依据印刷机的工作方法。在此设置的是，基于待期望的要求计算出电驱动装置的处于不久将来的运行条件。以这种方式和方法公知的是，在确定的时间点上需要确定的峰值功率。为了使来自电网的功率消耗均匀化，提出了：在具有较小功率要求的时间点上，从电网获取处于超过该功率要求的电能，将所述电能临时存储并且接着在峰值负荷要求时又从蓄电器中获取。以这种方式和方法将来自电网的功率消耗限制为平均功率消耗，所述平均功率消耗明显低于通过机器的最大峰值负荷。机器自身的电流供给装置(该电流供给装置将电网的交流电压转换成用于给机器中的驱动装置供电的直流电压)也可以相应较小地设计成初始所需的功率，其方式是，将在峰值功率的情况下所需的附加能量预先存储在直流电压中间电路中的相应的机器蓄电器中。

用于减少印刷机的功率消耗的另一个方法由公开文献DE 10 2007062 287A1得出。在此描述了一种用于制造印刷产品的方法，在该方法中，检测了用于制造印刷产品所需的印刷前级设备、印刷机和后处理机器的能量消耗或功率消耗，其中，参与的设备中的至少一个如此被驱动，使得减少了在制造印刷产品时的能量消耗或功率消耗。在此设置了，功率消耗被如此程度减小，使得用于制造印刷产品的最大许可生产时间不被超过。此外，附加地或可替换地可以的是，将印刷机的或者后处理机器的、用于完成当前印刷产品所不需要的设备停止运转或者转变到待命模式中。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于控制具有控制计算机和操作装置的机器中的电驱动装置的方法，所述方法在现存的任务的条件下将机器以减少的功率消耗的运行进行有意义地调适。

根据本发明，该任务通过专利权利要求1解决。本发明的有利的构型由从属权利要求和附图以及说明书得出。根据本发明的方法可以原则上在全部的电驱动的机器中使用并且优选地适用于在加工承印材料的机器中使用，所述机器通常具有超过100KW的高的最大电连接功率。因为本方法基本上以控制软件的形式来实现，所述方法也可以加装在现有的机器中。根据本发明设置了，通过机器的操作装置(该操作装置例如能以触摸屏形式实施)由机器的操作员将用于对机器运行中的最大许可功率消耗进行限制的预设定输入到该机器的控制计算机中。于是，可以给操作员将机器的由此得出的最大生产速度显示在触摸屏上。以这种方式和方法，机器的操作员可以预给定对于该操作员有意义地保持的最大许可功率消耗。以这种方式和方法，操作员可以使机器处于所谓的Eco运行中，在所述Eco运行中，机器不以最大可能的功率消耗和最高生产功率工作，而是在下述范围内工作，所述范围通过由操作员预给定的最大许可功率消耗来确定。因此，操作员可以例如自己决定：他是否已经准备好为了承担较长的生产时间而限制该机器的功率消耗。

在本发明的第一构型中设置了，借助于至少一个传感器来检测所述机器的当前状态的数据，并且所述数据在计算该运行中对于预选定的运行类型所需的功率消耗的情况下在控制计算机中应用。因此，通过至少一个传感器可能的是，检测该机器的当前状态并且在计算对于机器的预选定的运行类型或者机器的当前的生产任务所需的功率消耗的情况下使用。对于运行中用于预选定的运行类型或当前的生产任务所需的功率消耗的计算重要的是，能够用信号通知机器的操作员：由他选定的最大许可功率消耗基于机器的当前状态是否导致了运行中的限制。于是，操作员才可以决定：由他选定的最大许可功率消耗对他而言是否有意义。不限制机器运行并且特别是不限制生产速度的最大许可功率消耗对于操作员而言总是有意义的，因为他在此不担负在机器中生产时实际上功率损耗的风险。然而如果由于被限制的许可功率消耗的原因而应该必须限制该机器的生产速度，那么对于机器的操作员重要的是经历所述过程，因为操作员可以决定出有利于较小的许可功率消耗地限制该生产速度或者必要时可提高该最大许可功率消耗，以便避免生产速度的限制。

此外有利地设置，所述机器在运行中具有生产速度，并且在超过用于实现操作员期望的生产速度所需的功率消耗时，参照已输入的最大许可功率消耗如此限制该机器的生产速度，使得由操作员输入的最大许可功率消耗不被超过。在对机器进行这种设定时确保了，机器在完成当前生产任务时不超过由操作员预选定的、所输入的最大许可功率消耗。在这种情况中被允许的是，必要时必须降低该生产速度，以使得所输入的最大许可功率消耗不被超过。

在本发明的一个特别有利的构型中设置了，所述机器是加工承印材料的机器，并且印刷任务的任务数据和/或机器设定由控制计算机检测并且用于计算对于印刷任务所需的功率消耗。在所述情况中，不只是考虑机器的当前状态，而是附加地也共同考虑用于加工的机器上现存的印刷任务的任务数据和由印刷任务所导致的机器设定。以这种方式和方法，可以特别准确地计算出对于运行中当前印刷任务所需的功率消耗并且在控制计算机中与由操作员预给定的最大许可功率消耗相比较。

在本发明的另一个特别有利的构型中设置了，控制计算机的操作装置具有多个预给定的用于通过操作人员来选择的功率消耗级。在所述情况中，操作人员不必以相应于以KW为单位的功率消耗的数字的形式输入机器的最大许可功率消耗，而是他可以选择某些功率消耗级，这些功率消耗级对应于某些运行方式。因此，作为功率消耗级，运行类型“常规(normal)”表示具有最高的功率消耗，运行类型“eco”表示具有经减少的功率消耗，运行类型“eco pro”表示具有最小的可能功率消耗。于是，相应所属的以KW为单位的电功率存储在机器中，其中，基于印刷机运行中长年的经验并且基于所分析处理的数据来分析和计算所述功率并且将其存储在机器中。

此外设置了，操作装置具有显示装置，并且在显示装置上显示出功率限制对机器的持续运行、特别是对生产速度的限制所造成的影响。以这种方式和方法立即通知机器的操作员：功率限制对机器的持续运行造成了哪些影响。如果所述机器是印刷机，则可以显示出例如最大可能的印刷速度的降低或者也可以显示出对印刷机中的着墨所造成的影响，这种影响由降低功率消耗得出。

此外有利地设置了，用于检测机器当前状态的传感器检测该机器中的温度或者油压、特别是机器中的润滑装置中的温度或者油压。因此，对机器中的油压或者温度的检测是非常重要的，因为基于这两个参数首先是可以计算出机器的约束性。通过温度和油压的变化来改变机器的约束性。然而，机器的约束性直接影响到机器的功率消耗，因为在电驱动马达的约束性增加的情况下相应地必须耗费更多的功率，以便使机器保持在相同的运行状态中。如果所述约束性由于温度改变或者油压改变而在机器的当前运行中改变，则可以增大以及抑制用于保持当前运行所需的电功率。如果所需的电功率在此应高于由操作员所选定的最大许可功率，那么将这种情况给操作员显示在机器的显示装置上并且给他及时发出警报：在机器以预选定的减少的功率消耗来继续运行的情况下要考虑到机器的功率限制。在所述情况中，操作员必要时可以将功率限制取消或者至少往上调动。

可替换地或附加地也可以设置了，控制计算机在计算所需的功率消耗时将传感器检测到的数据在这样的负荷模型中使用，所述负荷模型模拟所述机器的负荷状态。在所述情况中，不直接将传感器检测到的数据用于计算功率，而是首先在模拟该机器的负荷状态的模型中评估并且接着在经评估的状态中使用。所述负荷模型主要以测量值和经验值为基础，所述经验数值在机器运行时被获得并且特别是能够以特性曲线的形式存储在机器中。在此，测量值可以包括机器中的温度分布。

油压的检测然而仅仅在机器运行时是可能的，在停机状态中则不可以。然而可能的是，在此对该运行进行评估，其方式是，印刷机的用于印刷任务(例如印刷机构中的压制和输墨机构调温)的设定数据在停机状态中被考虑并且借助于负荷模型被推算到运行上。

在本发明的另一个有利的构型中设置了，控制计算机调用多个现存的任务的数据，并且控制计算机超越多个任务地计算出功率降低的影响。在所述情况中可能的是，单独地执行多个相继的现存的任务的功率计算并且接着考虑对机器运行的影响。因此可能的是，控制计算机基于在预定的功率降低的情况下待相继执行的任务的总持续时间来执行所述任务的顺序的优化并且显示在操作装置的显示装置上。以这种方式和方法可能的是，任务的顺序如此调动，使得需要特别高的功率的任务在这样的时间点上被调动：机器在该时间点上特别有效地工作。因此公知的是，在机器的运行持续时间增加的情况下所述机器变热，这由于机器的较高的油温的原因而特别是降低了约束性。出于这个原因可以有意义的是，需要特别高的功率的任务在这样的时间点上被调动：在所述时间点上降低了机器的约束性。于是，在机器的运行持续时间开始时完成了需要低功率的任务，从而即使在约束性增加的情况下也使由驱动马达所消耗的功率仍低于由操作员所选择的最大许可功率。然而，对任务的顺序的改变必须例如在屏幕上用信号通知给操作员，因为否则他不能以最优的顺序给机器提供任务。因此利用本发明的这个特别有利的构型可能的是，通过优化任务的顺序来确保了，在所有任务中预给定的最大许可功率不被超过，并且尽管如此仍使相继待执行的任务的总持续时间最小化。

附图说明

下面根据两个附图详细说明和阐述本发明。附图中：

图1示出根据本发明的方法来工作的印刷机中的控制部件的示意性的概述图，和

图2示出用于限制最大许可功率消耗的流程图。

具体实施方式

图1中示出的印刷机7具有至少一个电驱动马达6，所述电驱动马达例如可以是印刷机7的用于印刷机7中的压印滚筒和转移滚筒的主驱动装置。所述驱动马达6在印刷机7运行时通过转速调节器4和马达电流调节器5驱控。在这两个调节器的上游连接有功率调节器3，所述功率调节器调节在印刷机7运行时的最大许可功率。功率调节器3确保了，通过马达电流调节器5和转速调节器4的最大许可功率不被超过。功率调节器3可以是控制计算机2的组成部分，所述控制计算机控制所述印刷机7。除了印刷机7中的常规控制任务以外，控制计算机2因此也负责对印刷机7的功率消耗进行管理。

此外，操作装置9与控制计算机2连接，所述操作装置能够例如以触摸屏的形式构造，操作人员1在所述触摸屏上可以执行对于完成印刷任务所需的输入并且同时可以通过相应在操作装置9上显示来监测该印刷机7的运行。此外，在控制计算机2上设有印刷机7的通过软件模拟的负荷模型，所述负荷模型基于印刷机7的当前状态来预先计算出用于完成当前现存的任务所需的最大电功率。在此，所述负荷模型利用印刷机7的当前的运行数据，所述运行数据可以通过一个或多个传感器8来检测。所述传感器8检测例如印刷机7中的润滑装置的油的温度、驱动马达6的温度或者润滑装置中的油压。于是，如此通过传感器8检测到的参数在计算当前所需的功率消耗时在负荷模型中使用。

图2示出了当操作人员1限制最大许可电功率时的流程图。在操作人员1通过操作装置9接通该印刷机7之后，操作人员可以在操作装置9上选择不同的功率级。当操作人员1选择常规运行时，印刷机7以该机器的最大功率工作。因此，在印刷机7运行中可以期待没有任何限制。如果操作人员1通过选择低于常规运行的功率级来执行功率限制，那么控制计算机2计算出，所述功率限制是否对印刷机7在当前运行状态和当前待完成的印刷任务中的运行造成影响。在此，首先读入所选择的功率限值。然后，询问机器的当前状态，其方式是，分析处理该印刷机7的传感器8。基于测量结果于是在控制计算机2中通过负荷模型来计算出印刷机7的可实现的印刷速度并且在操作装置9的显示装置上通知操作人员。

在此，在停机状态中可能不是所有的数值都被检测，因此可以仅仅在印刷机7运行时检测油压。然而可以存储特性曲线，所述特性曲线可以根据运行条件(例如印刷机7的温度)预先评估出油压。在此，在冷的印刷机7直至运行温度的情况下的温度走向也主要由测量和经验值已知并且存储在负荷模型中。如果在此计算出的可实现的速度低于印刷机7的最大印刷速度，那么在操作装置9上将该速度通知给操作人员1。在所述情况中，操作人员1于是可以提高功率限制，进而避免减小印刷速度，或者以经减小的最大印刷速度来驱动印刷机7。当所述计算得出最大可实现的生产速度不低于印刷机7的被操作者期望的印刷速度，那么操作人员1可以期望没有功率损耗并且可以在没有其它用于运行印刷机7的信息情况下使用由该操作人员预定的功率降低。

控制计算机2中所存储的负荷模型也可以具有学习能力，从而特别是在停机状态中随着时间来优化该预计算。因此，特别是可以优化用于温度、油压和转矩的特性曲线，并且因此在停机状态中并且特别是在冷的印刷机7中改善该预计算。如果预先求取到用于机器温度在时间上的走向的特性曲线，那么可以设立这样的温度模型，该温度模型是负荷模型的部分。当已知了印刷数据和期望的生产速度时，利用温度模型可以预计算出可实现的印刷速度在时间上的走向。在计算所需的与功率成比例的转矩时，在控制计算机2中可以将转矩消耗器划分成这样的两个部分：一个部分的温度可以视作几乎恒定的，这特别是非常好地适用于印刷机构中的输墨装置调温情况；另一个部分温度发生强烈变化，例如具有齿轮和轴承的传动系。

附图标记列表

1    操作人员

2    控制计算机

3    功率调节器

4    转速调节器

5    马达电流调节器

6    驱动马达

7    印刷机

8    传感器

9    操作装置

Claims (12)

1.一种用于控制机器(7)中的电驱动装置(6)的方法，所述机器具有控制计算机(2)和操作装置(9)，其特征在于，借助于所述操作装置(9)将用于限制所述机器(7)运行时的最大许可功率消耗的预设定输入到所述控制计算机(2)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于至少一个传感器(8)检测所述机器(7)的当前状态的数据，所述数据在计算运行中用于预选定的运行类型所需的功率消耗时在所述控制计算机(2)中使用。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机器(7)在运行中具有生产速度，在超过为了实现由操作员所期望的生产速度所需的功率消耗时，参照已输入的最大许可功率消耗如此限制所述机器(7)的生产速度，使得由操作员所输入的最大许可功率消耗不被超过。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制计算机(2)在停机状态中预先算出在运行中所需的功率消耗。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机器(7)是加工承印材料的机器，印刷任务的任务数据和/或机器设定由所述控制计算机(2)检测并且被用来计算出对于所述印刷任务所需的功率消耗。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制计算机(2)的操作装置(9)具有多个预给定的用于由操作人员(1)选择的功率消耗级。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述操作装置(9)具有显示装置，在所述显示装置上显示出所述功率限制对所述机器(7)的持续运行、特别是对所述生产速度的限制所造成的影响。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了检测所述机器(7)的当前状态，所述传感器(8)检测所述机器(7)中的温度或者油压、特别是所述机器(7)中的润滑装置中的温度或者油压。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制计算机(2)在计算所需的功率消耗时将所述传感器(8)检测到的数据在负荷模型中使用，所述负荷模型模拟所述机器(7)的负荷状态。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制计算机(2)调用多个等待处理的任务的数据，所述控制计算机(2)跨越多个任务地计算出功率降低的影响。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制计算机(2)在预定地降低功率时考虑到需要依次执行的任务的总持续时间来优化所述任务的顺序并且显示在所述操作装置(9)的显示装置上。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，存储在所述控制计算机(2)中的负荷模型具有学习能力。