CN116457123A - 用于驱控和/或调节多个机器的系统 - Google Patents

用于驱控和/或调节多个机器的系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于驱控和/或调节多个机器(M1…Mn)的系统(1)，该系统具有至少一个共同的许可分配单元(2)和至少一个控制单元(S1…Sm)，其中，所述控制单元(S1…Sm)被设计成与多个机器(M1…Mn)通信，其中，所述控制单元(S1…Sm)将数据包传送至一个机器或多个机器(M1…Mn)，其中，所述数据包包括用于执行工作任务的指令，其中，该许可分配单元(2)提供对于执行工作任务需要的许可。本发明还涉及一种用于运行这种系统(1)的方法。

Description

用于驱控和/或调节多个机器的系统
技术领域
本发明涉及一种用于驱控和/或调节多个机器的系统。
背景技术
DE 10 2017 005 137 Al公开了一种机器人系统，其中，所述系统包括驱动器，该驱动器集成功率开关和通信电子设备以用于经由功率线路进行通信或用于无线通信或用于经由另外的共享通信信道进行通信。在包括这种驱动器的机器人系统中，一个或多个中央控制器经由通信信道与至少一个致动器驱动器通信，其中，所述通信信道受到由致动器引起的干扰的影响，并且其中，在预期到出现干扰时修改致动器的通信和/或运行，使得由此能够确保可靠的通信。
US 2018/278187 Al公开了一种系统，包括：电动马达；以及控制器，该控制器被配置用于产生控制信号，该控制信号在参考启动过程和具有闭合的调节回路的无传感器的调节运行期间控制电动马达的速度，其中，该控制器被配置用于，基于定子磁通电流参考的值产生参考启动过程的控制信号，该定子磁通电流参考是基于在旋转框架坐标系的参考d轴上的转子磁通投影确定的，其中，控制器被配置用于，在参考启动过程期间增加定子磁通电流参考，并且在确定转子磁通投影相等的时间点将参考启动过程的定子磁通电流参考设定为等于值ISD1或大于限定的阈值。
典型的机器园区具有多个机器，其中，为每个机器分配控制单元。
由于由此所需的控制单元的数量很多，所以这是非常高花费且效率低的。
发明内容
本发明的目的在于，如下地改进机器园区。
该目的通过权利要求1来实现，也就是说，通过一种用于驱控和/或调节多个机器的系统来实现，
-该系统具有至少一个共同的许可分配单元，和
-该系统具有至少一个控制单元，其中，所述控制单元被构造用于与多个机器通信，其中，控制单元将数据包传送至一个机器或多个机器，其中，数据包包括用于执行工作任务的指令，其中，该许可分配单元提供对于执行工作任务需要的许可。
当满足确定的前提时，有利地分配许可。该前提能够是已完成的支付或机器的其他特性。
有利地，当存在用于执行工作任务的权限时分配该许可。
当机器已经满足特定的技术前提(例如，利用机器能够进行特定的3D打印类型或者能够遵循特定的速度)或者已经完成支付时，能够存在权限。
在此有利的是，使用一个或多个高效的控制单元，该控制单元被构造用于驱控和/或调节多个机器或设备。
在此有利的是，作为具有m：n关系的矩阵的布置。这在附图中更准确地示出。
放弃控制单元与机器的1：1的分配改进了系统的动态性以及负荷。
在有利的实施方式中，控制单元实施用于确定用于一个机器和/或用于多个机器的指令的至少一个计算步骤。计算步骤例如是G代码预处理、内插、机器的轴的调节和/或驱控或者其他类型的管理任务。
在有利的实施方式中，这样构造该系统，使得能够给计算步骤分配一个标识符。这是有利的，因为由此在连续处理期间在控制过程中能够将计算步骤分配给单个机器。以这种方式能够确定，对于哪个机器确定计算步骤。优选地，标识符包含具有计算步骤和机器的关系的编码。
在有利的实施方式中，一个控制单元或多个控制单元、一个机器或多个机器和许可分配单元尤其经由总线系统通信连接。
总线系统，例如具有工业实时以太网(IRT)的Profi-Net，特别适合于此。其他的总线系统也是可行的。
此外借助于以太网的通信是可行的。
此外可行的是，一个控制单元或多个控制单元、一个机器或多个机器和许可分配单元能够无线或者说无缆线地彼此通信。
这例如借助蓝牙、WLAN、ZigBee、NFC、Wibree或WiMAX来实现。
此外，经由无线电、尤其移动无线电的通信是可行的。4G和/或5G的移动无线电标准特别好地适用于此。
混合形式也是能设想的。
在有利的实施方式中，控制单元被构造用于实施多个计算步骤中的一个限定的计算步骤或多个计算步骤中的多个限定的计算步骤。
为此，控制单元能够借助优化的硬件和/或软件被设计成专门用于确定的目的。
在有利的实施方式中，多个控制单元被设计成使得在确定控制单元的当前负荷之后，以与当前负荷匹配的方式动态地实施一个控制单元或多个控制单元对一个计算步骤或多个计算步骤的执行。
换言之，这意味着，根据控制单元的当前负荷，计算步骤以工作共享的方式被执行。在此能够布置多个结构相同的控制单元。
在有利的实施方式中，机器具有数据提供单元，其中，所述数据提供单元被构造用于向所述控制单元提供机器特定的数据。
为了正确地处理计算步骤，有利地每个控制单元具有对机器特定的数据的访问。
在有利的实施方式中，机器具有通信集线器或者与通信集线器连接，其中，通信集线器被设计成捆绑式地转发机器特定的数据。
这是有利的，因为由此减小了通信负荷并且因此防止总线系统的过载。此外，由此也保证了系统的实时能力，因为数据包的传送没有被延迟。
在有利的实施方式中，许可分配单元被构造用于提供浮动许可。
浮动许可有利地能够用于多个机器。有利地，在许可池中组合了多个浮动许可。为此大多计算总费用。
机器或负责机器的控制单元使用机器正好需要的许可。机器或负责机器的控制单元能够有利地使用来自许可池的每个许可，但是在大多数情况下不需要每个许可。
在有利的实施方式中，许可分配单元被构造用于提供按使用付费的许可。
按使用付费的许可实现根据性能的要求进行结算。这意味着，仅支付实际使用的许可。
机器或负责机器的控制单元使用机器正好需要的许可。也仅支付该许可。
在有利的实施方式中，至少一个机器、优选多个机器被构造用于借助于增材制造来制造三维物体。机器优选地是3D打印机。
所述机器有利地被构造用于实施一个或多个3D打印方法。这些包括例如自由喷射粘合剂施加、具有定向能量施加的材料施加、材料挤出、自由喷射材料施加、基于粉末床的熔化、层压和基于浴的光聚合。其他方法也是可行的。
上述目的还通过权利要求13来解决，即，一种用于运行这种系统的方法，其中，至少由控制单元向一个机器或多个机器传送数据包，其中，由数据包给一个机器或多个机器指示以执行工作任务，其中，由许可分配单元提供对于执行该工作任务需要的许可。
在有利的实施方式中，由控制单元实施用于确定用于一个机器和/或用于多个机器的指令的至少一个计算步骤。
在有利的实施方式中，将用于至少一个致动器的至少一个设定值传送至一个机器或多个机器。
在此，致动器是将电信号转换成机械运动或其他物理参量的结构元件。致动器例如是机器的轴、加热元件、挤出机、进给轴。其他的致动器也是可行的。
本发明提供的优点是，简单的机器能够成本有利地组合成一个机器园区。此外，基础结构能够实现实时的系统。本发明还具有优点，因为能够节省用于更新、尤其固件更新的时间和成本。
此外，能够优化许可成本。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施例更详细描述和解释本发明。示出了：
图1示出用于驱控和/或调节多个机器的系统，
图2示例性地示出控制单元内部的结构，
图3示出用于运行这种系统的方法。
具体实施方式
图1示出用于驱控和/或调节多个机器M1，…，Mn的系统。
系统1具有共同的许可分配单元2和至少一个控制单元S1。有利地，存在多个控制单元S1，…，Sm。控制单元S1被设计成使得数据包能够被传送到一个机器M1或者多个机器M1，…，Mn上。
数据包包括用于执行工作任务的指令。许可分配单元2提供对于执行工作任务需要的许可。一个控制单元S1或多个控制单元S1，…，Sm、一个机器M1或多个机器M1，…，Mn和许可分配单元2优选尤其经由总线系统6通信连接。
本发明能够实现，一个或多个高效的控制单元控制多个机器。这有利地借助于m：n关系实现。
通信既能够经由共同总线(作为总线系统6示出)也能够经由一个控制单元S1或者多个控制单元S1…Sm与机器M1或者多个机器M1…Mn之间的直接总线(未示出)进行。
图2示例性地示出控制单元S1内部的结构。
在该图中示出的是，控制单元S1为了实施计算步骤而具有管理块3、G代码处理块4以及内插块5。此外，控制单元1包含至少一个、优选多个调节块R1，…，Rm。在块3，4，5，R1，…，Rm之间存在通信连接。
该图还示出，多个机器M1，…，Mn分别具有通信集线器H1，…，Hn或者与通信集线器H1，…，Hn连接。通信集线器H1，…，Hn被构造用于捆绑式地转发机器特定的数据。
例如，机器特定的数据是描述机器特性的数据，诸如参考点、轴增益系数、动态设定或轴的最大速度。此外，机器特定的数据也是机器的实际值，例如温度、轴位置或其他传感器值。
在控制单元S1…Sm中有利地存在多个机器M1…Mn的数据。
在调试期间产生的机器特定的数据例如能够存储在调试存档中。
控制单元S1…Sm能够借助于优化的硬件和软件专门用于确定的任务。例如，第一控制单元能够执行G代码预处理，第二控制单元能够执行内插，第三控制单元能够执行轴的调节和/或驱控，以及第四控制单元用于管理任务。
这是有利的，因为例如不是所有的子程序都需要相同的计算能力来维持性能。
如果匹配于计算负荷，多个控制单元S1…Sm也能够以工作共享的方式执行相同的计算步骤。
因此，尤其在控制过程中的串行处理期间，能够将计算步骤再次分配给机器M1…Mn，优选每个计算步骤具有一个标识符。该标识符有利地指明该计算步骤被确定用于哪个机器M1…Mn。
为了保证正确地处理计算步骤，优选地允许每个控制过程或每个控制单元访问各个机器的机器特定的数据。
尤其为了调节目的，有利的是，例如控制单元S1能够单独地访问每个轴。为了降低由此引起的通信负荷，每个机器M1…Mn一个通信集线器是有利的。
此外能够想到，在类似的或相同的机器中捆绑式地传送关于类似轴的信息。
图3示出用于运行这种系统的方法。在方法步骤S1中，至少由控制单元将数据包传送至一个机器或多个机器。在方法步骤S2中，由数据包给一个机器或多个机器指示以执行工作任务。在方法步骤S3中，由许可分配单元提供对于执行工作任务需要的许可。
有利地，由控制单元实施用于确定用于一个机器的或者用于多个机器的指令的至少一个计算步骤。这优选在方法步骤S1之前实现。
有利地，将用于至少一个致动器的至少一个设定值传送至一个机器或多个机器。
有利地，在用于机器的至少一个轴、优选所有轴的内插中计算设定值。
有利地，由机器将至少一个轴、优选所有轴的实际值传输给控制单元。
有利地，在调节算法中由设定值和实际值为机器的每个轴计算出新的控制值。其有利地被传输到机器上。
因此在机器与控制单元之间有利地周期性地交换实际值和控制值。
有利地，在控制单元上利用实际值和设定值计算新的控制值。
有利地由轴将控制值应用在机器上并且检测新的实际值。
由于机器园区中的多个轴，非常频繁地且并行地执行调节算法。因此例如图形显示卡适合于执行这些计算。

Claims (15)

1.一种用于驱控和/或调节多个机器(M1…Mn)的系统(1)，
-所述系统具有至少一个共同的许可分配单元(2)，并且
-所述系统具有至少一个控制单元(S1…Sm)，其中，所述控制单元(S1…Sm)被设计用于与多个机器(M1…Mn)通信，其中，所述控制单元(S1…Sm)将数据包传送至一个所述机器或多个所述机器(M1…Mn)，其中，所述数据包包括用于执行工作任务的指令，其中，所述许可分配单元(2)提供对于执行所述工作任务需要的许可。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述控制单元(S1…Sm)执行用于确定一个所述机器和/或多个所述机器(M1…Mn)的指令的至少一个计算步骤。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，所述系统被设计成能够为计算步骤分配标识符。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述系统(1)具有多个控制单元(S1…Sm)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，一个所述控制单元或多个所述控制单元(S1…Sm)、一个所述机器或多个所述机器(M1…Mn)以及所述许可分配单元(2)尤其经由总线系统(6)通信连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，控制单元(S1…Sm)被设置用于实施多个计算步骤中的一个限定的计算步骤或所述多个计算步骤中的多个限定的计算步骤。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，多个所述控制单元(S1…Sm)被设置用于，在确定所述控制单元(S1…Sm)的当前负荷后，以与所述当前负荷匹配的方式动态地实施一个所述控制单元或多个所述控制单元(S1…Sm)对一个计算步骤或多个计算步骤的执行(＝控制和调节)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述机器(M1…Mn)具有数据提供单元，其中，所述数据提供单元被设计用于为所述控制单元(S1…Sm)提供机器特定的数据。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述机器(M1…Mn)具有通信集线器(H1…Hn)或与通信集线器(H1…Hn)连接，其中，所述通信集线器(H1…Hn)被设计用于捆绑式地转发机器特定的数据。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述许可分配单元(2)被设计用于提供浮动许可。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述许可分配单元(2)被设计用于提供按使用付费的许可。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，至少一个机器(M1…Mn)、优选多个机器被设计用于借助于增材制造来制造三维物体。
13.一种用于运行根据权利要求1至12中任一项所述的系统(1)的方法，其中，至少由控制单元(S1…Sm)向一个机器或多个机器(M1…Mn)传送数据包，其中，由所述数据包给一个所述机器或多个所述机器(M1…Mn)指示以实施工作任务，其中，由所述许可分配单元(2)提供对于执行所述工作任务需要的许可。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，由所述控制单元(S1…Sm)执行用于确定一个所述机器和/或多个所述机器(M1…Mn)的指令的至少一个计算步骤。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，将用于至少一个致动器的至少一个设定值传送至一个所述机器或多个所述机器(M1…Mn)。
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