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Die
Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Achse. Derartige Antriebssysteme,
insbesondere Antriebssysteme, die eine Antriebsregelungseinheit
umfassen, sind allgemein bekannt. Weiter bekannt ist auch, dass
solche Antriebssysteme zumindest jeweils einen Eingang zur Aufnahme
von Eingangssignalen und ein Ausgang zur Ausgabe von Ausgangssignalen
umfassen. In begrenztem Umfang ist durch die Antriebsregelungseinheit
eine Verknüpfung
solcher Eingangssignale und/oder interner Zustände zur Generierung von über jeweils
einen Ausgang ausgebbaren Ausgangssignalen möglich.
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In
Frequenzumrichtern, kurz Umrichtern, als Beispiel für ein Antriebssystem,
insbesondere solchen für
so genannte Standard-Antriebe, ist aus historischen und wirtschaftlichen
Gründen
die Firmware vollständig
kompiliert und als unveränderlicher
Softwareblock im Umrichter abgelegt. Um dennoch eine Skalierung
der Funktionalität
vornehmen zu können (z.
B. Funktionen aktivieren/deaktivieren, Rampenzeit einstellen usw.),
sind Parameter implementiert. Mit Antrieben der Anmelderin, insbesondere
solchen, die die so genannte BiCo-Technik unterstützen, ist auch
eine begrenzte Variation der Struktur möglich. Dazu wurden Konnektoren
eingeführt,
die im Grunde wieder Parameter sind, in die aber die Adresse einer Signalquelle
eingetragen werden kann, mit der eine „Verbindung" hergestellt werden
soll. Als Signalquelle können
dabei prinzipiell alle Parameter dienen. Ferner werden heute den
digitalen und analogen Eingangssignalen über einen oder mehrere Parameter Attribute
zugeordnet, die dem Eingang eine spezifische Bedeutung zuweisen,
z. B. Ein/Aus, Rechts-/Linkslauf etc.. Überdies wurden noch so genannte
freie Funktionsbausteine implementiert, welche Funktionen wie UND/ODER,
COUNTER, TIMER, ADDER, usw. in begrenzter Anzahl zur Verfügung stellen
und mittels der BiCo-Technik in die Runtime- Struktur des Antriebs integriert werden
können. So
genannte Makro-Parameter, die wiederum eine Anzahl anderer Parameter
nach gewissen Regeln beeinflussen, runden das heutige Bild ab. Mit
der zunehmenden Flexibilität
und Skalierbarkeit geht jedoch einher, dass die Übersicht über die Vielzahl von Parametern
erschwert ist. In diesem Zusammenhang erhöhen Funktionalitäten wie
die den digitalen Eingängen
zuordenbaren Parameter oder die Makro-Parameter eher noch die Komplexität. Zudem
limitiert die begrenzte Anzahl freier Bausteine den Einsatz des
eigentlich als Standardantrieb konzipierten Antriebs für viele
Anwendungen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht entsprechend darin, einen Antrieb
anzugeben, mit dem die oben genannten Nachteile vermieden oder zumindest
hinsichtlich ihrer Auswirkungen reduziert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dazu ist bei einem Antriebssystem für eine Achse, insbesondere einem
Antriebssystem für
nicht mehr als eine Achse, das eine Steuerungseinheit, eine Antriebsregelungseinheit
und zumindest jeweils einen Eingang zur Aufnahme von Eingangssignalen
und einen Ausgang zur Ausgabe von Ausgangssignalen und die Antriebsregelungseinheit
eine Antriebsregelungseinheitsfirmware umfasst, in der verknüpfbare Regelungsfunktionselemente
hinterlegt sind, vorgesehen, dass die Steuerungseinheit sowohl eine
logische Verknüpfung
einzelner Ein- oder Ausgänge
und/oder interner Zustände
als auch eine Parametrierung und/oder Konfiguration der Regelungsfunktionselemente
erlaubt und dass innerhalb des Antriebssystems eine Synchronisation
von Antriebsregelungseinheit und Steuerungseinheit erfolgt, wobei
die Antriebsregelungseinheit als Master fungiert, also gewissermaßen den
Takt sowohl für
die Antriebsregelungseinheit als auch die Steuerungseinheit vorgibt.
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Wenn
in Veröffentlichungen
zu derzeit bekannten Antriebssystemen davon die Rede ist, dass diese
auch lokale Steuerungsaufgaben ausführen können, und diese dazu eine Steuerungseinheit
oder dergleichen, die im Wesentlichen SPS-Funktionalität bereitstellt,
integriert haben, ist zu beachten, dass lokale Steuerungsaufgaben
Prozessausgänge
an der integrierten SPS erfordern. Bei dem Antriebssystem gemäß der Erfindung
sind für
die integrierte Steuerungseinheit keine derartigen Prozessausgänge, also
Schnittstellen zu Einheiten außerhalb
des Antriebssystems, vorgesehen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei
verwendete Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind
nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen Schutzes
für die
Merkmalskombinationen der rückbezogenen
Unteransprüche
zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der
Ansprüche
bei einer näheren
Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch
davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden
Ansprüchen
nicht vorhanden ist.
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Wenn
sowohl die Steuerungseinheit als auch die Antriebsregelungseinheit
jeweils einen eigenen Prozessor umfassen, der eine in einem der
Steuerungseinheit und der Antriebsregelungseinheit jeweils zugeordneten
Speicher hinterlegte Steuerungseinheitsfunktionalität bzw. Antriebsregelungseinheitsfirmware
aktiviert, ist die Steuerungseinheit von der Antriebsregelungseinheit
auch innerhalb des Antriebssystems vollständig getrennt, so dass gegenseitige
Beeinflussungen nahezu ausgeschlossen sind. Als Steuerungseinheitsfunktionalität und Antriebsregelungseinheitsfirmware
werden dabei und im Folgenden z. B. Hardware-, Software- oder Firmwareelemente
bezeichnet, mit denen einzelne Funktionen im Bereich der Steuerungseinheit
bzw. der Antriebsregelungseinheit implemen tiert sind, wobei es auf
die Art der Implementierung, also Software, Hardware oder Firmware
nicht ankommt.
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Wenn
für die
Steuerungseinheit und die Antriebsregelungseinheit ein gemeinsamer
Prozessor vorgesehen ist, der eine in einem der Steuerungseinheit
jeweils zugeordneten Speicher hinterlegte Steuerungseinheitsfunktionalität bzw. Antriebsregelungseinheitsfirmware
aktiviert, ergibt sich eine Vereinfachung des Antriebssystems und
auch eine Kostenreduktion durch Einsparung des ansonsten benötigten zweiten
Prozessors oder einer vergleichbaren Verarbeitungseinheit.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Einander
entsprechende Gegenstände
oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Das
Ausführungsbeispiel
ist nicht als Einschränkung
der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden
Offenbarung zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, insbesondere
solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination
oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen
oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder
der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten
für den
Fachmann im Hinblick auf die Lösung
der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu
einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen
führen.
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Darin
zeigen
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1 eine
schematisch vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems und
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2 eine
Darstellung einer Antriebsregelungseinheit und einer Steuerungseinheit
als Bestandteil des Antriebssystems mit weiteren Details.
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1 zeigt
ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Antriebssystem, für eine durch
einen Motor 12 angetriebene Achse (nicht separat dargestellt).
Das Antriebssystem 10 umfasst eine Antriebsregelungseinheit 14,
eine Steuerungseinheit 16 und zumindest einen Eingang 18 zur
Aufnahme von Eingangssignalen und einen Ausgang 20 zur
Ausgabe von Ausgangssignalen. Zur Anbindung der Ein- und Ausgänge 18, 20 an
die nur schematisch vereinfacht dargestellte externe Prozessperipherie 22 ist
eine an sich bekannte Klemmleiste 24 vorgesehen.
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Das
Antriebssystem 10 umfasst auch einen Sollwertgeber 26,
der funktional zwischen der Steuerungseinheit und der Antriebsregelungseinheit 14 angeordnet
ist, so dass ein vom Sollwertgeber 26 ausgegebener Sollwert 28 auch
durch die Steuerungseinheit 16 beeinflussbar ist. Die Steuerungseinheit 16 ist
wiederum, wie durch die Rückkopplung 30 angedeutet
wird, auch durch die Antriebsregelungseinheit 14 beeinflussbar.
Antriebsregelungseinheit 14 und Steuerungseinheit 16 nutzen
auch eine gemeinsame Alarmbehandlungseinheit 32. Des Weiteren
nutzen sowohl Antriebsregelungseinheit 14, Steuerungseinheit 16 und
Sollwertgeber 26 eine Parameterdatenbank 34 und
alle vorgenannten Einheiten, also Antriebsregelungseinheit 14,
Steuerungseinheit 16, Sollwertgeber 26 und Parameterdatenbank 34,
nutzen eine Kommunikationseinrichtung 36, z. B. einen im
Antriebssystem 10 vorgesehenen Bus, über die auch eine Kommunikation
mit anderen Geräten,
z. B. weiteren Antriebssystemen 10 oder einer übergeordneten
Einheit (nicht dargestellt) möglich
ist.
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Das
erfindungsgemäße Antriebssystem 10 umfasst
also gleichsam einen flexiblen Teil, also die Steuerungseinheit 16,
und eine Echtzeitantriebsregelung, also im Wesentlichen die Kombinati on
aus Sollwertgeber 26 und Antriebsregelungseinheit 14. Letztere
kann als kombinierter Firmwareblock realisiert sein.
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Dazu
zeigt 2 eine Darstellung von Antriebsregelungseinheit 14 und
Steuerungseinheit 16 als Bestandteil des Antriebssystems 10 mit
weiteren Details.
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Gemäß 2 umfasst
die Antriebsregelungseinheit 14 eine Antriebsregelungseinheitsfirmware 38,
die in einem der Antriebsregelungseinheit 14 zugeordneten
oder durch die Antriebsregelungseinheit 14 erreichbaren
Speicher 40 hinterlegt ist. Die Antriebsregelungseinheitsfirmware 38 wird
durch einen von der Antriebsregelungseinheit 14 umfassten Prozessor 42 oder
eine vergleichbare Verarbeitungsfunktionalität aktiviert. Die Antriebsregelungseinheitsfirmware 38 umfasst
verknüpfbare
Regelungsfunktionselemente 44, mit denen z. B. Regelungsstrukturelemente,
wie z. B. Verzögerungsglieder
und dergleichen (nicht dargestellt), verknüpfbar sind.
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Auch
die Steuerungseinheit 16 umfasst einen Prozessor 46 oder
eine vergleichbare Verarbeitungsfunktionalität und in einem der Steuerungseinheit 16 zugeordneten
oder für
die Steuerungseinheit 16 erreichbaren Speicher 48 eine
durch den Prozessor 46 der Steuerungseinheit 16 aktivierbare
Steuerungseinheitsfunktionalität 50.
Aktivieren der Steuerungseinheitsfunktionalität 50 meint hier, zumindest soweit
die Steuerungseinheitsfunktionalität 50 Programmcodeanweisungen,
z. B. zur logischen Verknüpfung
einzelner Ein- oder Ausgänge 18, 20 und/oder
interner Zustände
umfasst, ein Ausführen der
diesbezüglichen
Programmcodeanweisungen, insbesondere ein zyklisches Ausführen solcher
Programmcodeanweisungen.
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Der
Zyklus auf Seiten der Steuerungseinheit 16 bei der Aktivierung,
also insbesondere Ausführung
der von der Steuerungseinheitsfunktionalität 50 umfassten Programmcodeanweisungen,
ist starr mit einem sich auf Seiten der Antriebsregelungseinheit 14 korrespondierend
ergebenden Regelungszyklus gekop pelt, so dass Schwebungen innerhalb
des Antriebssystems 10 vermieden werden. Die Kopplung ist
in 2 als Blockpfeil 52 dargestellt und kann
in der Praxis durch an sich bekannte Koppelelemente 52,
z. B. ein an sich bekanntes Dual-Port-RAM (DP-RAM), das als durch
den Blockpfeil symbolisiert angesehen werden kann, gewährleistet
sein.
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Für eine einfache
Handhabung des Antriebssystems 10 wird die Steuerungseinheit 16 bereits
im Auslieferungszustand mit einem Standard-SPS-Programm als Bestandteil
der Steuerungseinheitsfunktionalität 50 versehen, so
dass das Antriebssystem 10 mit nur wenigen Bedienschritten
in Betrieb gehen kann. Das Standard-SPS-Programm ermöglicht es einem
Anwender des Antriebssystems 10 zudem, in einfacher Weise
Modifikationen vorzunehmen und das Verhalten des Antriebssystems 10 seinen
Erfordernissen anzupassen. Nachdem die im Stand der Technik als
nachteilig empfundene Limitierung der freien Bausteine praktisch
wegfällt,
kann das Antriebssystem 10 nun praktisch an alle denkbaren Standardantriebsapplikationen
adaptiert werden. Entscheidend ist, dass sich das Antriebssystem 10 nach
außen
weiterhin wie ein Antriebssystem 10 präsentiert. Auch die Alarmbehandlung
bleibt unverändert,
wird also durch die als „Embedded
SPS" fungierende
Steuerungseinheit 16 nicht etwa in Richtung Steuerungstechnik
verändert.
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Damit
lässt sich
die Erfindung kurz wie folgt darstellen: Es wird ein Antriebssystem 10 für eine Achse
umfassend eine Steuerungseinheit 16, eine Antriebsregelungseinheit 14 und
zumindest jeweils einen Eingang 18 zur Aufnahme von Eingangssignalen
und einen Ausgang 20 zur Ausgabe von Ausgangssignalen,
wobei die Antriebsregelungseinheit 14 eine Antriebsregelungseinheitsfirmware 38 umfasst,
in der verknüpfbare
Regelungsfunktionselemente 44 hinterlegt sind, vorgeschlagen,
bei dem die Steuerungseinheit 16 sowohl eine logische Verknüpfung einzelner
Ein- oder Ausgänge 18, 20 und/oder interner
Zustände
als auch eine Parametrierung und/oder Konfiguration der Regelungsfunktionselemente 44 erlaubt
und bei dem innerhalb des Antriebssystems 10 eine Synchronisation
von Antriebsregelungseinheit 14 und Steuerungseinheit 16 erfolgt,
wobei die Antriebsregelungseinheit 14 als Master fungiert.