CZ278695A3 - Method of controlling a group of spinning machines and a control network for making the same - Google Patents

Description

Způsob řízení skupiny přádelenských strojů a řídicí sít pro jeho provádění f

'11 v

Oblast techniky

Vynález se týká přádelenských strojů a zde způsobu jejich řízení ve skupině sestávající z více přádelenských strojů, a řídicí sítě pro vybudování systémového řízení této skupiny strojů.

Pod pojmem přádelenský stroj se přitom rozumí každý stroj přádelny nebo každá samostatně kontrolovaná a/nebo řízená část přádelenského stroje, jakož i jedno nebo více počítačových zařízení pro kontrolu a/nebo řízení přádelenských strojů. Samostatně kontrolované a řízené části strojů mohou být jednotlivá spřádací místa, navíjecí místa pro navíjení na cívky nebo jinak samostatné jednotky, které jsou sdruženy do strojového celku. Tak má například rotorový spřádací stroj Rl až 280 spřádacích míst, která jsou sdružena do skupin po 20 spřádacích místech, zde nazývaných sekcemi. Každé jednotlivé spřádací místo nebo také sekce zde mohou být vytvořeny jako samostatně kontrolovaná nebo řízená jednotka.

Dále se pod pojmem přádelenský stroj rozumí také kupříkladu spřádací stroj, soukací stroj, posukovací stroj pro protahování pramenů vláken, jakož i zařízení, které je zásobí, nebo z nich. odebírají, produkt, jako například dopravní systémy cívek, dopravní systémy konví a kupříkladu systémy na sledování kvality v přádelně.

Dosavadní stav techniky

Přádelenský stroj, například rotorový spřádací stroj, sestává z velkého počtu spřádacích míst. V současnosti je v jednom rotorovém spřádacím stroji sdruženo přibližně 280 spřádacích míst. Pro mnohá použití je ovšem nutné vzájemně spojit několik přádelenských strojů, čímž se zvětšují nároky na

-řídie-i-centrálu—a-centráia—nabývá-značné—velikosti“

Vycházíme-li z přádelenského stroje Rl firmy Rieter AG podle prospektu 1431d z listopadu 1992, je možné připojit na tuto

-2řídicí centrálu SCC II až 32 rotorových spřádacích strojů. Každý z těchto rotorových spřádacích strojů může mít až 280 spřádacích míst. z toho je pak patrno, jakou složitost a velikost takový systém může mít, jestliže je pak navíc spojeno několik strojových skupin uvedené velikosti ve velkopřádelnách, aby se vytvořil jeden velký celek.

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmé, že skupina přádelenských strojů ve spojení více přádelenských strojů zůstane řiditelná a'sledovatelná pouze tehdy, pokud se obsluhuje na principu sítě. Známé topologie pracují se sítí Ethernet, jejíž protokol je současným stavem techniky a je označován .jako CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect). Pracují tak, že jedna stanice (uzel neboli node) vysílá datový nebo informační paket, když předtím prověřila, zda není aktivní již jiný uzel. Je-li jiný uzel (stanice) aktivní, čeká první stanice tak dlouho, až je kabel sítě volný. Pro případ, že náhodou současné vysílají dvě nebo více stanic (tak zvaná kolize), rozpoznají to aktivním srovnáním vysílaných dat a dat změřených na kabelu.

Pokud nesouhlasí změřená' data' s' 'vysílanými daty',' je v-vysílací proces přerušen a opakuje se až po určité čekací době. Tato čekací doba se stanovuje při použitém protokolu za pomoci generátoru náhodných čísel, který poskytuje při opakováni exponenciálně narůstající hodnoty zpoždění. Tím může být zabráněno tomu, aby dvě stanice používaly opakovaně stejnou čekací dobu čas a byly tak zapojeny na trvalou kolizi. Případy kolize přinášejí časové zpoždění. Vedle časového zpožděni v důsledku případů kolize je u známých topologii patrné, že spojení mezi dvěma stanicemi blokuje síů pro jiné stanice, které během komunikace dvou stanic nemohou využívat sítě. Také směrovač, na němž je připojen hostitelský počítač (Host) nebo více hostitelských počítačů, zatěžuje síů.

-3<

ii

Podstata vynálezu

Aby bylo možno zlepšit funkceschopnost řízení přádelenských strojů se sítí, popsaných ve stavu techniky, a aby se zrychlila bezprostřední součinnost vzájemně společně zapojených prvků v síti, navrhuje vynález použít protokol datové komunikace pro výměnu a předávání provozních dat a měřicích hodnot vyšší komunikační úrovně také na nižší komunikační úrovni. V řídicí síti pro provádění tohoto způsobu obsahuje podle -vynálezu jedna komunikační úroveň obsahuje propojovací sběrnicovou desku (bus-backplane, dále sběrnicovou desku), na níž je vzájemně spojeno více součástí, zejména více procesorových jednotek CPU.

Ke vždy jedné sběrnicové desce je s výhodou připojen jeden přádelenský stroj a více sběrnicových desek je připojeno k první lokální sběrnici první lokální skupiny strojů a tato lokální sběrnice je přes směrovač připojena na nadřazenou sběrnici, přičemž protokol na první lokální sběrnici a protokol na uvedených více sběrnicových deskách v podstatě totožný. Vždy jedna sběrnicová deska tak muže zastupovat jeden přádelenský stroj s více spřádacími místy.

Datová komunikace umožňuje zlepšené řízení skupiny strojů. Bez dalšího je. možné komunikaci také použít pro hlídací sledování skupiny strojů.

Hardwarově-technicky není sběrnicová deska vázána na určitou architekturu. Mohou být použity sběrnicové desky společnosti Intel (Multibus I,II) nebo společnosti Motorola (VME) i jiné. Sběrnicová deska (bus-backplane) je jednak úzce příbuzná se řídicím systémem strojů a jednak se sítí. Těsná vazba hardwarově-technickou konstrukcí je podporována zvoleným softwarovým spojením, při kterém komunikační proto-kel-na—sběrnicové-desce-a—komunikační^protokol^-na^- vyšši~kcrmunikační úrovni je stejný, zejména standardizovaný protokol. sběrnicový systém se sběrnicovou deskou může být osazen

-4rozhraním i nejrůznějšího druhu.

Vynálezem je nedeterministická sběrnice přivedena velmi blízko směrem dolů k přádelenskému stroji, a sice hardwarově technicky tak blízko, jako by to nebylo možné při obvyklé síti (např. podle principu Ethernet). Přádelnický stroj musí na druhé straně plnit také deterministické úkoly, u nichž je kritickým hlediskem čas. K tomuto účelu se připojí na sběrnicové desce odpovídající procesory, které umožňují deterministická řízení a regulace a ekvidistantní zjištování snímaných hodnot, výhodné je proto, jestliže komunikační úroveň obsahuje více jednotek CPU a vyšší komunikační úroveň je přes router (router, dále směrovač) napojena na nadřazenou komunikační úroveň. Sběrnicová deska je tak konstruována jako multiprocesorová sběrnicová deska. Použije-li se multiprocesorová sběrnicová deska, je odpovídající standardní komunikační protokol, například protokol TCP/IP, rovněž schopný multiprocesorového provozu.

Funkceschopnost řízení přádelenských strojů je vynálezem časově značné zlepšena z časového hlediska. Vynálezem je však založena-nejen zvýšená rychlost,· ale je možné- takélepší strukturování a flexibilní spojení součástí sběrnicového systému, a to dokonce při použití sběrnicových desek různého původu. Přes dané rozdíly a rozpory může vynález vyloučit výše uvedené konflikty v přístupu, jakož zajistit výhodnost z hlediska servisu a tím i značně snížit náklady na programování. Také je siř méně zatížena dodatečnými nároky na paměť (overhead).

Sběrnicové desky, které mohou být přiřazeny každá jednomu přádelenskému stroji, mohou být vzájemně spojeny v lokální síti tak, že první skupina přádelenských strojů je spojena přes tuto lokální sběrnici. Více lokálních sběrnic, odpovídajících každá jedné skupině strojů, může být připojeno přes příslušné smérovače (routery), na nadřazenou síť,

-5aby se tam umožnilo řízení všech přádelenských strojů přádelny přes nadřazenou sít. Jedno hlavní řízení (Host) má tak přes příslušné směrovače přístup na odpovídající nižší sítě (subsítě - subnets), které jsou samy strukturovány do více sběrnicových desek. Sběrnicové desky a nižších sítí mají stejnou topologii, t.j. stejný datový komunikační protokol, což značné urychluje a stukturálně zjednodušuje komunikaci .

Uspořádání sítě, které postačí pro většinu řídících sítí přádelenských strojů, sestáváze tří úrovní, a to úrovně j, úrovně j + 1 a úrovně j+2. Úroveň j je úroveň sběrnicových desek. Tam je obsaženo několik sběrnicových desek BPi, které jsou připojeny pro sítový přístup na lokální sběrnici, sestávající z kabelu. Protokol datové komunikace na úrovni j+1 a protokol ve sběrnicových deskách BPi úrovně j jě stejný. Od úrovně j+1 vede vede směrovač k nadřazené úrovni j+2, na kterou je připojeno centrální řízení (Host). Existuji tedy tři úrovně, a to úroveň sběrnicových desek, úroveň lokální sběrnice, kterou je výše zařazená sběrnice, a úroveň hostitelského zařízení, které je připojeno ma nadřazenou sběrnici. Mezi nadřazenou úrovní j+2 a bezprostředně pod ní ležící úrovní j+1 není stejný protokol datové komunikace. Pouze mezi úrovní j+1 a pod ní ležící úrovní, t.j. úrovní j sběrnicové desky, je shoda protokolu.

Použití obecného indexu j značí, že je možné tuto konfiguraci úrovní u silněji hiearchicky členěných systémů posunout směrem nahoru a dolů. Většinou jsou ovšem k tomu, aby se vynález mohl účelně použít, vhodné tři úrovně, z nichž jedna úroveň pracuje s protokolem typického sítového použití a obě pod ní ležící úrovně s jiným protokolem, který je sice také schopný použití v síti, avšak který je velmi -úzce-orien továrr- na—deterministické—sběrnice^-6Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.la a lb schémata výše uvedených topologií sítě podle známého stavu techniky, obr.2 blokové schéma se třemi sběrnicovými deskami (bus-backplane) BP1, BP2 a BP3 a třemi uspořádanými hierarchicky odstupňovanými sítovými sběrnicemi v úrovni j, úrovni j+1 a úrovni j+2, kde j = 1, obr.3 podrobnější schéma samostatně vyjmuté sběrnicové desky BP1 z obr.2, která obsahuje přístupový prvek Cl, dovolující přístup na sběrnici úrovně j +1 orientovanou k síti {anebo v dalším příkladě provedení na nad ní zařazenou sběrnici úrovně j+2) a obr.4 schéma sběrnicové desky v provedení VME-bus-backplane, která je přes procesor (CPU, dále jednotku CPU) připojena směrem nahoru přes VCOM na lokální sběrnici TCP/IP-bus úrovně j+1 z obr.2, přičemž v tomto příkladě zastupuje deska BP1 jednotlivý stroj sa kupříkladu 280 spřádacími místy, a kde obrazově znázorněná komunikační rovina je uvnitř, stroje, zatímco spojení směrem ven (k lokální sběrnici) a k jiným centrálním jednotkám je uvažováno jako vně stroje.

Příklady provedení vynálezu -.-

Nejprve_ budou znovu shrnuty výše uvedené základní znaky stavu techniky, jehož problémy řeší vynález, a to s odvoláním na obr.la a lb. Na obr.la a lb schematicky znázorňují ve zjednodušeném schématu dvě topologie, na obr.la je znázorněno zapojení tří uzlů,, zapojených vzhůru přes směrovač (router) RT a na další úrovni napojených na hostsystém. Tyto topologie pracuji se sítí Ethernet, jejíž protokol je označován jako CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect). Pracuje tak, že jedna stanice (uzel neboli node) vysílá datový nebo informační paket, když předtím prověřila, zda není aktivní již jiný uzel. Je-li jiný uzel (stanice) aktivní, čeká první stanice tak dlouho, až je kabel sítě volný. Pro případ, že náhodou současně vysílají dvě

-7nebo více stanic (tak zvaná kolize), rozpoznají to aktivním srovnáním vysílaných dat a dat změřených na kabelu.

Pokud nesouhlasí změřená data s vysílanými daty, je v vysílací proces přerušen a opakuje se až po určité čekací době. Tato čekací doba se stanovuje při použitém protokolu za pomoci generátoru náhodných čísel, který poskytuje ρπ opakováni exponenciálně narůstající hodnoty zpoždění. Tím může být zabráněno tomu, aby dvě stanice používaly opakovaně stejnou čekací dobu čas a byly tak zapojěny na trvalou kolizi. Případy kolize přinášejí časové zpoždění. Vedle časového zpožděni v důsledku případů kolize je u známých topologií patrné, že spojení mezi dvěma stanicemi (například uzel 1 a uzel 2) blokuje sít pro jiné stanice,, které během komunikace dvou stanic nemohou využívat sítě.

Na obr.lb jsou v blocích uzlů 1.1. až n.3 označeny rovněž funkce, a to řízení symbolem RZ, sledování příze symbolem SP a likvidace symbolem LK. Také zde zajišťuje směrovač RT komunikaci z nižší sítě k vyšší síti, kde je připojen hostitelský počítač nebo více hostitelských počítačů. Topologie z obr.lb, která je možnou alternativou topologie z obr.la, ponechává nevyjasněné zodpovědnosti a výpočtově nepostižitelné problémy zatížení mezi jednotlivými funkčními jednotkami (uzly 1.1 až n.3). To vyplývá z toho, že mnohé funkční jednotky (uzly) nepocházejí od stejného výrobce a jsou proto rozdílně stavěny. Každý z těchto uzlů má odlišnou architekturu, takže ve společné sítové sběrnici, která vede přes směrovač k hostsystému, nejsou žádné společné znaky, takže každý ze systémů musí být opatřen odpovídající deskou s plošnými spoji (kartou) pro připojení do sítě. Tato přípojná karta systém zpomaluje a zvyšuje pravděpodobnost kolizí, zejména tehdy, když kupříkladu uzly 1.1, 1.2.

zatímco je celá zbývající sběrnice funkčně blokována.

-8Po tomto úvodu bude vysvětleno řešení podle vynálezu. Obr.2 znázorňuje příkladnou kombinaci tří sběrnicových desek BPI. BP2. BP3, které jsou zapojeny dohromady na lokální sběrnici (úroveň j+1). Symboly zde mají stejný smysl jako na obr.lb, tj.j. RZ pro řízení a SP pro sledování příze. Od lokální sběrnice vede směrovač R k nadřazené sběrnici, která je na obr.l označena jako úroveň j+2. Na ní je napojen hostsystém M, který přebírá spravování všech potencielních směrovačů R, napojených na nadřazenou sběrnici úrovně j+2.

i

Těchto více směrovačů R může vyplynout v rozšířeném systému z doplnění čtyř složek R, BP1, BP2 a BP3 na nadřazené sběrnici j+2. Systém z obr.2 tak není z z tohoto hlediska omezen. Systém také není omezen v počtu sběrnicových desek (bus-backplane) BPi. připojených na lokální sběrnici úrovně j+1. Může být připojen větší počet těchto sběrnicových desek. Všechny tyto sběrnicové desky však mají stejný protokol datové komunikace, který je v příkladě zvolen jako CP/IP. Stejně tak je možný UDP/IP. .

Obr.3 znázorňuje samostatně jednotlivou sbérnicovou desku, kupříkladu sbérnicovou desku BPI. Na ní je patrné, že na sběrnicové desce je připojeno více centrálních jednotek CPU,· v daném-příkladě tři jednotky CPU PÍ, P2 a P3. Jedna z těchto jednotek CPU je . přes sběrni.coyou .desku .BPI.-spojena s řadičem Cl sítě Ethernet, který připojuje sbérnicovou desku na síťovou úroveň. Jako síťová úroveň připadá v úvahu úroveň j+1 ležící bezprostředně (logisticky) nad sbérnicovou deskou, přičemž jako úroveň však přichází rovněž v úvahu úroveň j+2 z obr.2, která je přes odpovídající řadič C přímo spojena se sbérnicovou deskou BPI. Jak jednotlivé připojení tak i obě připojení jsou zapojitelná v závislosti na konkrétním případě použití. Jsou použita obě připojení, jsou použity dvě řídicí jednotky sítě (řadiče C sítě Ethernet), z nichž jedna připojuje přímo sbérnicovou desku BPI na úroveň j+2 a druhá připojuje sbérnicovou desku BPI na úroveň j+1.

-9Sběrnicová deska BP1 hardwarová datová sběrnice a adresová sběrnice s příslušným počtem řídicích vedení. Celkově je označena jako sběrnice Bl.

Z prohlídky obr.2 a 3 a při zohlednění návazností obr.2 je patrná topologie sítě. Ve svislém směru jsou znázorněny tři úrovně j, j+1 a j+2, přičemž j může znamenat obecně celá čísla od 1 do m. Ve vodorovném směru sestává úroveň j z více sběrnicových desek BPi, kde i' jsou celá čísla od 1 do n. Každá sběrnicová deska BPi samotná může obsahovat více centrálních jednotek CPU Pk, kde k značí čísla 1 až ρ. P je tak představitelem multiprocesorového systému, který je instalován na sběrnicové desce.

Jako sběrnicová deska se rozumí taková základní deska, která má více vrstev, v nichž jsou zásuvná místa, na ní uložená, spojena s vedeními. Může s ní být v hrubých rysech srovnána atypická sběrnice AT, která ovšem není schopná mul.tiprocesorové funkce, jako sběrnicová deska BP z obr.2 a 3. Teprve schopností multiprocesorové práce je umožněno, že komunikační protokol na síti úrovně j+1 odpovídá komunikačnímu protokolu na sběrnicové desce.

Sítové topologie se sběrnicovou deskou a společnému protokolu datové komunikace na sběrnicové desce a s nadřazeným připojením k síti zajistují oproti známému stavu techniky, demonstrovanému na obr.la a lb, přehlednost, zabránění kolizím a zvýšení rychlosti. To ukazuje také obr.4, který ukazuje realizaci sběrnicové desky BPI z obr.3 schematicky na sběrnici VME. Přípojná deska s plošnými spoji PC 80383 SX tvoří spojení do sběrnice AT, která je deterministická. Zásuvná deska VCOM tvoří spojení řadiče Cl z obr.3, které vede ze sběrnicové—desky BPT~lč~loiraIhÍ-~š5ernici~ úrovně ŤF1 obr. 2T

Aby se vyloučila nedorozumění při označení sběrnic je

-10vhodné zdůraznit, že lokální sběrnice je sběrnice úrovně j.+l a nikoliv sběrnicové desky BP1. Tato sběrnice se nachází z úrovni j, t.j. o jednu úroveň pod sítovou úrovní j+1. První sítové úrovni j+i je nadřazena úroveň j+2, která není v obr.4 patrná, ale která bude rozeznatelná tehdy, když je dohromady zapojeno více desek VCOM na sítové úrovni j+1 a směrovač R tuto lokální sběrnici j+1 připojuje na nadřazenou sběrnici j+2.

Kromě právě popsané varianty je' také možné použít desku VCOM z obr.4 spolu s jednotkou VM3Q, která představuje jednotku CPU PÍ z obr.3 ve schématu na obr.4, jako přímý směrovač R k nadřazené sběrnici úrovně j+2. Směrovač. R je potom fyzicky obsažen ve dvou oddělených deskách, a to VM30 a VCOM.

Vynález se tedy hodí pro přádelenské stroje a zde pro řízení velkého poctu těchto strojů přes jednu nebo více sítí. Vynález navrhuje pro urychlení a zlepšené bezprostřední vzájemné spolupůsobení všech stanic zapojených v síti vytvořit shodně protokol datové komunikace sběrnice (BPi) vytvořené ja-ko sběrnicová deska a' protokol datově komunikace (TCP/-I) vyšší-komunikační úrovně, t.jv tě, která je umístěna' logicky nad sběrnicovou deskou._________________ ________...... ..... . _

Claims (6)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   Cs

   O ξ O -< K '? > <=. σ <:

   < π: -í o

   1 cí; tí ) o ts* f ε : r** Cí

   1. Způsob řízení skupiny přádelenských strojů ve spo-l jení více přádelenských strojů, které samy obsahují vícel spřádacích míst, zejména segmentované v sekcích, při kterém] dochází k výměně dat (komunikacím) na více komunikačních , úrovních (j; j=l...m), a protokol datové komunikace k výměně a předávání provozních dat a naměřených hodnot vyšší komuni· kační úrovně (úroveň j+1) se používá také na nižší komunikační úrovni (úroveň j).
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že protokol je standardní protokol, zejména protokol TCP/IP.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 vyznačený tím, že nižší komunikační úroveň (úroveň j) obsahuje více jednotek CPU (multiprocesorová úroveň) a vyšší komunikační úroveň (úroveň j+1) je přes směrovač (R) napojena na nadřazenou, komunikační úroveň (úroveň j+2).
4. 4. Způsob podle nároku 3 vyznačený tím, že nadřazená komunikační úroveň (úroveň j+2) je ta úroveň, na níž je připojeno systémové řízení (Host-systém).
5. 5, Způsob podle nároku 3 nebo 4 vyznačený tím, že jednotka CPU (Pl) nižší úrovně (úroveň j) přistupuje řídicí jednotkou (Cl), připojenou na její sběrnici (Dl), na sít vyšší úrovně (úroveň j+1) a/nebo přes samostatný směrovač (R) na sít nadřazené komunikační úrovně (úroveň j+2), přičemž nadřazená komunikační úroveň leží nad vyšší komunikační úrovní.
6. 6, Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5 vyznačený tím, že protokol datové komunikace—je--protokoi schopný multiprocešorové práce.