DE102017107622A1

DE102017107622A1 - Digital gesteuerte Stromversorungsvorrichtung und Produktionsmanagementsystem

Info

Publication number: DE102017107622A1
Application number: DE102017107622.0A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Goto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2017-10-19
Also published as: JP6426652B2; JP2017192274A; CN107300852A; CN107300852B; US20170302171A1; US10476386B2

Abstract

Eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 umfasst ein Schaltelement 11, das eine Eingangsspannung gemäß einem empfangenen Gatesignal umwandelt und die umgewandelte Spannung ausgibt; eine Glättungsschaltung 12, die die umgewandelte Spannung glättet und als Stromversorgungsspannung ausgibt; einen A/D-Wandler 13, der eine A/D-Wandlung der von der Glättungsschaltung 12 ausgegebenen Stromversorgungsspannung vornimmt und Digitaldaten der Stromversorgungsspannung ausgibt; eine PID-Steuerung, die in Bezug auf eine Abweichung zwischen einem festgelegten Wert und den Digitaldaten der Stromversorgungsspannung eine PID-Steuerungsberechnung vornimmt; eine Schaltantriebsschaltung 15, die auf Basis des Berechnungsergebnisses der PID-Steuerung 14 das Gatesignal erzeugt; einen Steuerparameterregler 16, der die Steuerparameter der PID-Steuerung auf Basis der Schwankungsgeschichte der einzelnen Abtastungen, die die Digitaldaten der Stromversorgungsspannung zeigen, dynamisch automatisch reguliert; und eine Steuerparameterausgabeeinheit 17, die die Steuerparameter der PID-Steuerung 14 ausgibt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung und ein damit versehenes Produktionsmanagementsystem, und betrifft insbesondere eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung mit der Funktion zur automatischen Regulierung der Steuerparameter und ein damit versehendes Produktionsmanagementsystem.
2. Beschreibung des Stands der Technik
12 ist eine Ansicht, die eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung mit einer allgemeinen automatischen Regulierungsfunktion zeigt. Im Allgemeinen weist die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 501 mit der automatischen Regulierungsfunktion für einen stabilen Gleichstromspannungsausgang ein Schaltelement 511, eine Glättungsschaltung 512, einen Analog-Digital-Wandler 513, eine Schaltsteuerschaltung 515 und eine digitale Steuereinheit 531 auf. Das Schaltelement 511 ist zum Beispiel ein FET (Field Effect Transistor: Feldeffekttransistor), der gemäß einem erhaltenen Gatesignal ein/aus angetrieben wird, dadurch eine bestimmte Eingangsspannung V_in umwandelt und zum Beispiel eine PWM-modulierte Spannung ausgibt. Die Glättungsschaltung 512 dient zur Glättung der von dem Schaltelement 511 ausgegebenen PWM-modulierten Spannung und besteht aus einer Drosselspule L und einem Ausgangskondensator C_out. Die von der Glättungsschaltung 512 ausgegebene Spannung wird als Gleichstromversorgungsspannung V_out von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 ausgegeben und an eine an die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 501 angeschlossene Last (nicht gezeigt) angelegt. Die von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 ausgegebene Stromversorgungsspannung V_out wird zur automatischen Regulierung des Gleichstromspannungsausgangs an die digitale Steuereinheit 531 rückgemeldet. Der Analog-Digital-Wandler 513 nimmt eine Analog-Digital-Wandlung der von der Glättungsschaltung 513 ausgegebenen Stromversorgungsspannung vor und gibt Digitaldaten der Stromversorgungsspannung aus. Die von dem Analog-Digital-Wandler 513 ausgegebenen Digitaldaten der Stromversorgungsspannung werden in die digitale Steuereinheit 531 eingegeben. Die digitale Steuereinheit 531 umfasst eine PID-Steuerung 514, die in Bezug auf eine Abweichung zwischen einem festgelegten Wert und den von dem Analog-Digital-Wandler 513 ausgegebenen Digitaldaten der Stromversorgungsspannung eine PID-Steuerungsberechnung vornimmt, und einen Steuerparameterregler 516, der die von der PID-Steuerung 514 bei der PID-Steuerungsberechnung verwendeten Steuerparameter (proportionale Verstärkung, differentiale Verstärkung, integrale Verstärkung) auf Basis der Schwankungsgeschichte der einzelnen Abtastungen, die die Digitaldaten der Stromversorgungsspannung zeigen, dynamisch automatisch reguliert. Die Schaltantriebsschaltung 515 erzeugt das Gatesignal zum Ein/Aus-Antrieb des Schaltelements 511 auf Basis des Berechnungsergebnisses der PID-Steuerung 514 und gibt es an das Gate des Schaltelements 511 aus.
Bei einer derartigen digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 können aufgrund verschiedener Ursachen wie dem Einfluss verschiedenen Rauschens, einer Alterung interner analoger Schaltungen oder dem Zustand der an die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 501 angeschlossenen Last oder dergleichen Schwankungen in der von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 ausgegebenen Stromversorgungsspannung V_out entstehen. Der Steuerparameterregler 516 ist so ausgeführt, dass die von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 ausgegebene Stromversorgungsspannung V_out durch eine Regulierung der bei der PID-Steuerungsberechnung der PID-Steuerung 514 verwendeten Steuerparameter in Echtzeit einen stabilen Gleichstromspannungsausgang beibehalten kann. Wenn zum Beispiel die statische Kapazität des Ausgangskondensators C_out in der Glättungsschaltung 512 durch eine Alterung abnimmt, kann die Schwankung der von der Glättungsschaltung 512 ausgegebenen Spannung (das heißt, der von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 ausgegebenen Stromversorgungsspannung V_out) groß werden, doch da die bei der PID-Steuerungsberechnung der PID-Steuerung 514 verwendeten Steuerparameter durch den Steuerparameterregler 516 in Echtzeit reguliert werden, kann die von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 501 ausgegebene Stromversorgungsspannung V_out ungefähr konstant gehalten werden.
Zum Beispiel sind wie in der Patentoffenlegungsschrift Hei-11-510932 beschrieben verschiedene Algorithmen bekannt, um die Steuerparameter einer PID-Steuerung, die, angefangen mit digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtungen, bei verschiedenen Arten von Steuervorrichtungen verbreitet verwendet wird, automatisch zu regulieren.
Da bei verschiedenen elektrischen Geräten, in die eine Gleichstromversorgung aufgenommen ist, bei Auftreten einer Unregelmäßigkeit bei der Gleichstromversorgung die Gefahr verschiedener Einflüsse auf das elektrische Gerät und damit verbundene Geräte besteht, ist es wichtig, Defekte der Gleichstromversorgung zu detektieren.
Beispielsweise gibt es wie in der Patentoffenlegungsschrift Hei-2-145977 beschrieben Stromversorgungsüberwachungsvorrichtungen, die die Abweichung zwischen der Ausgangsspannung einer Gleichstromversorgung und einer Standardspannung oder die Brummspannung einer Gleichstromversorgung überwachen und Unregelmäßigkeiten der Gleichstromversorgung detektieren.
Zum Beispiel gibt es wie in der Patentoffenlegungsschrift 2005-172653 beschrieben Lebensdauerüberwachungsvorrichtungen für Stromversorgungsvorrichtungen, die den Umstand, dass die Lebensdauer einer Stromversorgungsvorrichtung von der Lebensdauer eines Elektrolytkondensators abgeleitet werden kann und die Lebensdauer des Elektrolytkondensators als Zunahme der Brummspannung der Ausgangsspannung der Vorrichtung auftritt, benutzen und die Lebensdauer einer Stromversorgungsvorrichtung beurteilen.
Beispielsweise gibt es wie in der Patentoffenlegungsschrift Hei-5-56629 beschrieben für Leistungswandler, die in der Industrie verwendet werden, Ausführungen, die durch eine in dem Leistungswandler ausgebildete Komponentenverschlechterungsdetektionsschaltung Wartungs- und Inspektionsinformationen hinsichtlich des Leistungswandlers selbst ausgeben und durch einen Vergleich eines Schätzmodells, das den Verlauf der Verschlechterung (die Lebensdauer) schätzt, und des Betriebszustands die Restlebensdauer der Komponenten schätzen.
Außerdem werden in Herstellungsfabriken durch Herstellungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen, Spritzgussmaschinen oder Roboter wie etwa Bogenschweiß-Roboter oder dergleichen Arbeiten wie Bearbeitungen oder Schweißtätigkeiten an Fabrikaten (Werkstücken) vorgenommen. Zur Bearbeitung von Fabrikaten sind durch zahlreiche Herstellungsmaschinen Fertigungsstraßen wie zum Beispiel Herstellungszellen aufgebaut. In einem solchen Fall werden die einzelnen Herstellungsmaschinen, die die Herstellungszelle bilden, durch eine Zellensteuervorrichtung über ein Kommunikationsnetzwerk gesteuert. Die Zellensteuervorrichtung erhält Produktionsplananweisungen von einer übergeordneten Produktionsmanagementvorrichtung. Bei einem solchen Produktionsmanagementsystem werden als Gleichstromversorgungen für die Steuersysteme der einzelnen Geräte der Herstellungsmaschinen, der Zellensteuervorrichtung und der Produktionsmanagementvorrichtung verbreitet Stromversorgungsvorrichtungen verlangt, die einen stabilen Gleichstromausgang liefern können und über eine hohe Verlässlichkeit verfügen.
Bei einem Produktionsmanagementsystem, das eine Zellensteuervorrichtung, die mehrere Herstellungsmaschinen, welche eine Herstellungszelle bilden, steuert, und eine Produktionsmanagementvorrichtung, die der Zellensteuervorrichtung Produktionsplananweisungen erteilt, aufweist, übt eine Unregelmäßigkeit bei einem einzelnen Gerät einen enormen Einfluss auf das gesamte System aus, wodurch die Produktivität der Fabrik stark verringert wird. Da insbesondere Stromversorgungsvorrichtungen verbreitet als Gleichstromversorgungen der Steuersysteme der einzelnen Geräte verwendet werden, ist eine Unregelmäßigkeit bei einer Stromversorgung direkt mit einer Störung eines Steuersystems verbunden. Um die Eigenschaft einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung mit einer automatischen Regulierungsfunktion als eine Art von Stromversorgungsvorrichtung, dass eine stabile Gleichstromausgangsspannung beibehalten werden kann, ausreichend hervorzubringen, ist es auch erwünscht, Verschlechterungen der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung vor dem Auftreten einer Unregelmäßigkeit bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung detektieren zu können, um eine vorbeugende Wartung vorzunehmen.
Zum Beispiel werden gemäß den Techniken nach der Patentoffenlegungsschrift Hei-2-145977 und der Patentoffenlegungsschrift 2005-172653 Stromversorgungsunregelmäßigkeiten durch Überwachen materieller Werte wie der Ausgangsspannung oder der Brummspannung detektiert, doch ist es nötig, gesondert Hardwareschaltungen zur Überwachung der materiellen Werte auszubilden, und besteht das Problem, dass zusätzliche Kosten entstehen. Außerdem verschlechtern sich die Stromversorgungseigenschaften im Allgemeinen allmählich, doch da bei den Techniken nach der Patentoffenlegungsschrift Hei-2-145977 und der Patentoffenlegungsschrift 2005-172653 keine Unregelmäßigkeiten festgestellt werden können, wenn keine Veränderung der Ausgangsspannung oder der Brummspannung auftritt, besteht keine Eignung hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung und ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass zum Zeitpunkt einer Detektion einer Unregelmäßigkeit bei der Stromversorgung bereits ein Einfluss auf das Gerät, in das die Stromversorgung aufgenommen ist, oder das gesamte System besteht. Und wenn die Festlegung des Schwellenwerts für die Unregelmäßigkeitsdetektion unpassend ist, besteht die Gefahr einer viel zu frühen Unregelmäßigkeitsdetektion oder einer verzögerten Unregelmäßigkeitsdetektion, die hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung zu spät ist.
Beispielsweise ist es auch bei der Technik nach der Patentoffenlegungsschrift Hei-5-56629 nötig, gesondert Hardwareschaltungen zur Überwachung des Betriebszustands auszubilden, wodurch das Problem besteht, das Kosten entstehen. Insbesondere müssen umso mehr Hardwareschaltungen hinzugefügt werden, je genauer der Betriebszustand festgestellt werden soll. Da die Lebensdauerbeurteilung unter Verwendung eines Schätzmodells erfolgt, kann es bei einem nicht genauen Schätzmodell dazu kommen, dass schon vor dem Erreichen der geschätzten Lebensdauer eine Unregelmäßigkeit bei der Stromversorgung auftritt und der Betrieb des Geräts, in das die Stromversorgung aufgenommen ist, oder des gesamten Systems plötzlich anhält.
In der Patentoffenlegungsschrift Hei-11-510932 sind zwar Algorithmen zur automatischen Regulierung der Steuerparameter einer PID-Steuerung offenbart, doch ist keine Technik offenbart, die die Entstehung von Unregelmäßigkeiten bei einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung im Voraus detektiert.
Wenn ein Betreiber zur Sicherstellung von Zeit für die Vornahme einer Wartungstätigkeit an einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung, bevor es tatsächlich zu einer Unregelmäßigkeit bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung kommt, vorab erkennen könnte, dass die Möglichkeit eines baldigen Auftretens einer Unregelmäßigkeit besteht, könnte die Eigenschaft einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung, dass eine stabile Gleichstromausgangsspannung beibehalten werden kann, mehr als ausreichend hervorgebracht werden. Da insbesondere Defekte von digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtungen, die bei Produktionsmanagementsystemen aus Herstellungsmaschinen, Herstellungszellen und Produktionsmanagementvorrichtungen in die einzelnen Geräte aufgenommen sind, einen bedeutenden Einfluss auf das gesamte System ausüben, wodurch die Produktivität der Fabrik stark verringert wird, ist die Wichtigkeit einer vorbeugenden Instandhaltung (einer vorbeugenden Wartung) von digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtungen hoch.
Kurzdarstellung der Erfindung
Folglich ist es erwünscht, eine billige digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung, die sicher eine vorab erfolgende Meldung hinsichtlich einer Aufforderung zur Vornahme einer Wartung vor dem Auftreten einer Unregelmäßigkeit vornehmen kann, und ein damit versehenes Produktionsmanagementsystem bereitzustellen.
Bei einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung ein Schaltelement, das durch einen Ein/Aus-Betrieb gemäß einem empfangenen Gatesignal eine bestimmte Eingangsspannung umwandelt und die umgewandelte Spannung ausgibt; eine Glättungsschaltung, die die von dem Schaltelement ausgegebene umgewandelte Spannung glättet und als Stromversorgungsspannung ausgibt; einen Analog-Digital-Wandler, der eine Analog-Digital-Wandlung der von der Glättungsschaltung ausgegebenen Stromversorgungsspannung vornimmt und Digitaldaten der Stromversorgungsspannung ausgibt; eine PID-Steuerung, die in Bezug auf eine Abweichung zwischen einem festgelegten Wert und den von dem Analog-Digital-Wandler ausgegebenen Digitaldaten der Stromversorgungsspannung eine PID-Steuerungsberechnung vornimmt; eine Schaltantriebsschaltung, die auf Basis des Berechnungsergebnisses der PID-Steuerung das Gatesignal zum Ein/Aus-Antrieb des Schaltelements erzeugt; einen Steuerparameterregler, der der die von der PID-Steuerung bei der PID-Steuerungsberechnung verwendeten Steuerparameter auf Basis der Schwankungsgeschichte der einzelnen Abtastungen, die die Digitaldaten der Stromversorgungsspannung zeigen, dynamisch automatisch reguliert; und eine Steuerparameterausgabeeinheit, die die von der PID-Steuerung bei der PID-Steuerungsberechnung verwendeten Steuerparameter ausgibt.
Bei einer zweiten Form der vorliegenden Offenbarung umfasst die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung zusätzlich zu den Aufbauelementen der oben angeführten ersten Form eine Steuerparameterbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit, die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird.
Ein Produktionsmanagementsystem kann eine Zellensteuervorrichtung, die kommunikationsfähig mit einer Herstellungszelle, die so aufgebaut ist, dass sie mehrere Herstellungsmaschinen umfasst, welche eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung nach der ersten Form aufweisen, verbunden ist und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert, und eine Produktionsmanagementvorrichtung, die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung Produktionsplananweisungen erteilt, umfassen, wobei wenigstens eines aus den einzelnen Herstellungsmaschinen, der Zellensteuervorrichtung und der Produktionsmanagementvorrichtung eine Steuerparameterbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit, die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird, aufweisen kann.
Ein Produktionsverwaltungssystem kann eine Zellensteuervorrichtung, die kommunikationsfähig mit mehreren Herstellungsmaschinen, welche eine Herstellungszelle bilden, verbunden ist, eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung nach der ersten Form aufweist, und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert, und eine Produktionsmanagementvorrichtung, die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung Produktionsplananweisungen erteilt, umfassen, wobei die Produktionsmanagementvorrichtung eine Steuerparameterbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit, die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird, aufweisen kann.
Ein Produktionsmanagementsystem kann eine Zellensteuervorrichtung, die kommunikationsfähig mit mehreren Herstellungsmaschinen, welche eine Herstellungszelle bilden, verbunden ist und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert, und eine Produktionsmanagementvorrichtung, die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung Produktionsplananweisungen erteilt, umfassen, wobei wenigstens eines aus der Zellensteuervorrichtung und der Produktionsmanagementvorrichtung eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Form aufweisen kann.
Einfache Erklärung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgenden beiliegenden Zeichnungen klarer werden.
1 ist ein Blockdiagramm einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung des Betriebs einer PID-Steuerung und eines Steuerparameterreglers.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Veränderung der Steuerparameter bei der PID-Steuerung, die in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung ausgebildet ist, zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Herstellungsmaschinen versehen ist.
6 ist ein Blockdiagramm (1), das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform als Stromversorgung der Herstellungsmaschinen versehen ist.
7 ist ein Blockdiagramm (2), das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform als Stromversorgung der Herstellungsmaschinen versehen ist.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform als Stromversorgung der Zellensteuervorrichtung versehen ist.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Zellensteuervorrichtung versehen ist.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Produktionsmanagementvorrichtung versehen ist.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Zellensteuervorrichtung und der Produktionsmanagementvorrichtung versehen ist.
12 ist eine Ansicht, die eine Stromversorgungsvorrichtung mit digitaler Steuerung der Spannung zeigt, die eine allgemeine automatische Regulierungsfunktion aufweist.
Ausführliche Erklärung.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erklärt. In den nachstehenden Zeichnungen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Erleichterung des Verständnisses ist der Maßstab dieser Zeichnungen passend verändert. Die in den Zeichnungen gezeigten Formen sind ein Beispiel für die Ausführung, und es besteht keine Beschränkung auf die dargestellten Formen.
1 ist ein Blockdiagramm einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In der Folge soll der Umstand, dass Elemente in verschiedenen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, bedeuten, dass es sich um Aufbauelemente mit der gleichen Funktion handelt.
Eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Schaltelement 11, eine Glättungsschaltung 12, einen Analog-Digital-Wandler 13, eine PID-Steuerung 14, eine Schaltantriebsschaltung 15, einen Steuerparameterregler 16, und eine Steuerparameterausgabeeinheit 17. Die PID-Steuerung 14, der Steuerparameterregler 16 und die Steuerparameterausgabeeinheit 17 sind in einer digitalen Steuereinheit 31 gebildet. Die digitale Steuereinheit 31 ist zum Beispiel durch eine ASIC (Application Specific Integrated Circuit: anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder eine Mikrosteuerung oder dergleichen ausgeführt.
Das Schaltelement 11 ist zum Beispiel ein FET (Field Effect Transistor: Feldeffekttransistor), der eine bestimmte Eingangsspannung V_in durch einen Ein/Aus-Antrieb gemäß einem erhaltenen Gatesignal umwandelt und die umgewandelte Spannung (zum Beispiel eine PWM-modulierte Spannung) ausgibt.
Die Glättungsschaltung 12 glättet die von dem Schaltelement 11 ausgegebene umgewandelte Spannung und gibt sie als Stromversorgungsspannung aus und besteht aus einer Drosselspule L und einem Ausgangskondensator C_out. Die von dieser Glättungsschaltung 12 ausgegebene Spannung wird als Gleichstromversorgungsspannung V_out von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ausgegeben und an eine an die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 angeschlossene Last (nicht gezeigt) angelegt. Außerdem wird die von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ausgegebene Stromversorgungsspannung V_out zur automatischen Regulierung des Gleichstromspannungsausgangs an die digitale Steuereinheit 31 rückgemeldet.
Der Analog-Digital-Wandler 13 nimmt eine Analog-Digital-Wandlung der von der Glättungsvorrichtung 12 ausgegebenen Stromversorgungsspannung vor und gibt Digitaldaten der Stromversorgungsspannung aus. Die von dem Analog-Digital-Wandler 13 ausgegebenen Digitaldaten der Stromversorgungsspannung werden in die digitale Steuereinheit 31 eingegeben.
Der Steuerparameterregler 16 reguliert die von der PID-Steuerung 14 bei der PID-Steuerungsberechnung verwendeten Steuerparameter auf Basis der Schwankungsgeschichte der einzelnen Abtastungen, die die Digitaldaten der Stromversorgungsspannung zeigen, automatisch dynamisch.
Die PID-Steuerung 14 nimmt in Bezug auf eine Abweichung zwischen einem vorab bestimmten festgelegten Wert und den von dem Analog-Digital-Wandler 13 ausgegebenen Digitaldaten der Stromversorgungsspannung eine PID-Steuerungsberechnung vor. Hier wird der "vorab bestimmte festgelegte Wert" so festgelegt, dass die Stromversorgungsspannung V_out, deren Ausgabe von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 als deren Funktion verlangt wird, ausgegeben werden kann. Die PID-Steuerungsberechnung durch die PID-Steuerung 14 wird unter Verwendung von durch den Steuerparameterregler 16 regulierten Steuerparametern (proportionale Verstärkung K_p, differentielle Verstärkung K_d, integrale Verstärkung K_i) vorgenommen.
Die Schaltantriebsschaltung 15 erzeugt auf Basis des Berechnungsergebnisses der PID-Steuerung 14 das Gatesignal zum Ein/Aus-Antrieb des Schaltelements 11 und gibt es an das Gate des Schaltelements 11 aus.
Die Steuerparameterausgabeeinheit 17 gibt die proportionale Verstärkung K_p, die differentielle Verstärkung K_d und die integrale Verstärkung K_i, die die bei der PID-Steuerungsberechnung der PID-Steuerung 14 verwendeten Steuerparameter sind, aus.
2 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung des Betriebs einer PID-Steuerung und eines Steuerparameterreglers. Dabei sind die Schaltantriebsschaltung 15, das Schaltelement 11, die Glättungsschaltung 12 und der Analog-Digital-Wandler 13, die in 1 gezeigt sind, in 2 gesammelt als Steuerungsobjekt 20 dargestellt. Der Ausgangswert von dem Steuerungsobjekt 20 ist die von der Glättungsschaltung 12 ausgegebene Spannung, das heißt, die Gleichstromversorgungsspannung V_out von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1. Der "vorab bestimmte festgelegte Wert" in 1 ist in 2 als "Zielwert" ausgedrückt, und die Abweichung zwischen dem Zielwert und dem Ausgangswert bildet einen Eingangswert e(t) in die PID-Steuerung 14. Die PID-Steuerung 14 gibt im Hinblick auf eine PID-Steuerungsberechnung in Bezug auf den Eingangswert e(t) gemäß einer Formel 1 ein Betätigungsausmaß u(t) aus. Für die proportionale Verstärkung K_p, die differentielle Verstärkung K_d und die integrale Verstärkung K_i werden durch den Steuerparameterregler 16 regulierte festgelegte Werte verwendet. u(t) = K_p·e(t) + K_i·∫e(t)dt + K_d· de(t) / dt (1)
Der Steuerparameterregler 16 reguliert die proportionale Verstärkung K_p, die differentielle Verstärkung K_d und die integrale Verstärkung K_i, die von der PID-Steuerung 14 bei der PID-Steuerungsberechnung verwendete Steuerparameter sind, auf Basis der Schwankungsgeschichte der einzelnen Abtastungen, die die Digitaldaten der Stromversorgungsspannung zeigen, automatisch dynamisch. Der bei der Regulierung der Steuerparameter durch den Steuerparameterregler 16 verwendete Algorithmus stellt keine wesentliche Beschränkung der vorliegenden Form dar, es kann ein allgemein bekannter Steuerparameterregulierungsalgorithmus verwendet werden. Durch verschiedene Ursachen wie den Einfluss verschiedenen Rauschens, die Alterung von internen analogen Schaltungen oder den Zustand der an die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 angeschlossenen Last kann es zu Schwankungen der Stromversorgungsspannung V_out kommen, doch durch eine Regulierung der proportionalen Verstärkung K_p, der differentiellen Verstärkung K_d und der integralen Verstärkung K_i, die von der PID-Steuerung 14 bei der PID-Steuerungsberechnung verwendete Steuerparameter sind, in Echtzeit kann die von der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ausgegebene Stromversorgungsspannung V_out einen stabilen Gleichstromspannungsausgang beibehalten.
Die durch den Steuerparameterregler 16 regulierte proportionale Verstärkung K_p, differentielle Verstärkung K_d und integrale Verstärkung K_i, die von der PID-Steuerung 14 bei der PID-Steuerungsberechnung verwendete Steuerparameter sind, werden von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 nach außen ausgegeben.
Bei der vorliegenden Form werden die Veränderungen der von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 ausgegebenen Steuerparameter beobachtet; auf Basis dieser Veränderungen wird die Möglichkeit, dass bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 eine Unregelmäßigkeit auftritt, detektiert, und bei Bestehen der Möglichkeit, dass eine Unregelmäßigkeit auftritt, ein Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung, der den Betreiber von diesem Umstand in Kenntnis setzt, ausgegeben.
Insbesondere werden bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 eine Verarbeitung zur Detektion der Möglichkeit des Auftretens einer Unregelmäßigkeit bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 auf Basis der Veränderungen der Steuerparameter und eine Verarbeitung zur Ausgabe eines Alarms durchgeführt. Dazu sind in dieser externen Vorrichtung eine Steuerparameterbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit, die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird, ausgebildet. Als diese externe Vorrichtung kann eine Rechenverarbeitungsvorrichtung, über die das Gerät, in das die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 aufgenommen ist, verfügt, verwendet werden.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Veränderung der Steuerparameter bei der PID-Steuerung, die in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung ausgebildet ist, zeigt. Die proportionale Verstärkung K_p, differentielle Verstärkung K_d und integrale Verstärkung K_i, die Steuerparameter der PID-Steuerung 16 sind, werden bei verschiedenen Umgebungsveränderungen wie dem Einfluss verschiedenen Rauschens, der Alterung von internen analogen Schaltungen oder dem Zustand der an die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 angeschlossenen Last oder dergleichen durch den Steuerparameterregler 16 passend reguliert, doch wenn zum Beispiel bei einer analogen Schaltung eine bedeutende Verschlechterung vorliegt, die in der Zukunft mit einem Defekt verbunden ist, verändert sich der durch die PID-Steuerung 14 regulierte Steuerparameter stark. Nun wird der durch die PID-Steuerung 14 regulierte Steuerparameter stets beobachtet, und wenn bei einer bedeutenden Veränderung des Steuerparameters bestimmt wird, dass es in der nahen Zukunft zu einer Unregelmäßigkeit (einem Defekt) kommen kann, wird zu diesem Zeitpunkt ein Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung als Vorinformation, die den Betreiber auffordert, eine Wartung vorzunehmen, ausgegeben. Da sich zum Beispiel in 3 der Steuerparameter zu dem Zeitpunkt T₁ stark verändert, wird zu diesem Zeitpunkt beurteilt, dass in der nahen Zukunft eine Unregelmäßigkeit (ein Defekt) auftreten kann, und ein Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung als Vorinformation, die den Betreiber zur Vornahme einer Wartung auffordert, ausgegeben.
Der Steuerparameter, der beobachtet werden soll, kann ein beliebiger aus der proportionalen Verstärkung K_p, der differentiellen Verstärkung K_d und der integralen Verstärkung K_i sein, doch da die Schwankungen des Werts in Verbindung mit verschiedenen Umweltveränderungen insbesondere bei der differentiellen Verstärkung K_d groß sind, wird vorzugsweise die differentielle Verstärkung K_d für die Verarbeitung zur Unregelmäßigkeitsbestimmung verwendet. Oder wie durch die Formel 2 gezeigt kann auch eine Funktion f(K_p, K_d, K_i), die erhalten wird, indem der proportionalen Verstärkung K_p, der differentiellen Verstärkung K_d und der integralen Verstärkung K_i eine Gewichtung von "a < b ≦ c" oder "a < c ≦ b" verliehen wird, verwendet werden. f(K_p, K_i, K_d) = a·K_p + b·K_i + c·K_d (2)
Die außerhalb der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ausgebildete Steuerparameterbeurteilungseinheit bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 ausgegebenen Steuerparameter (einschließlich der durch Formel 2 gewichteten Funktion) eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht. Die Bestimmung, ob die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird oder nicht, kann zum Beispiel auf Basis dessen vorgenommen werden, ob die Steuerparameter (einschließlich der durch Formel 2 gewichteten Funktion) einen bestimmten Schwellenwert übersteigen oder nicht. Wenn in diesem Fall bestimmt wird, dass die Steuerparameter (einschließlich der durch Formel 2 gewichteten Funktion) den bestimmten Schwellenwert (Absolutwert) überstiegen haben, liegt der Fall vor, dass "die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird". Die Bestimmung, ob die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird oder nicht, kann auch durch den Umstand, ob das relative Veränderungsausmaß der Steuerparameter (einschließlich der durch Formel 2 gewichteten Funktion) einen bestimmten Bereich überschritten hat oder nicht, erfolgen. Die Berechnung des Veränderungsausmaßes kann jeweils für Zeiträume von Stunden, Tagen, Monaten oder Jahren erfolgen. Wenn in diesem Fall bestimmt wird, dass das Veränderungsausmaß der Steuerparameter (einschließlich der durch Formel 2 gewichteten Funktion) den bestimmten Bereich (Absolutwert) überschritten hat, liegt der Fall vor, dass "die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird". Bei einer Beurteilung, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird, gibt die außerhalb der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ausgebildete Alarmausgabeeinheit einen Alarm für eine vorbeugende Wartung aus. Es ist günstig, wenn dieser Alarm für eine vorbeugende Wartung mit einer Anzeige an verschiedenen Arten von Anzeigevorrichtungen oder einem Warnton oder einem Summton durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen gekoppelt ist; dadurch kann der Betreiber vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung gekommen ist.
Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erklärt. Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurden die Verarbeitung zur Detektion der Möglichkeit des Auftretens einer Unregelmäßigkeit bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung auf Basis von Veränderungen der Steuerparameter der PID-Steuerung und die Verarbeitung zur Alarmausgabe durch eine Vorrichtung außerhalb der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung vorgenommen, doch die zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist so ausgeführt, dass diese Verarbeitungen durch die digitale Steuereinheit in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung vorgenommen werden.
4 ist ein Blockdiagramm einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist so ausgeführt, dass in der digitalen Steuereinheit 31 in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der unter Bezugnahme auf 1 bis 3 erklärten ersten Ausführungsform zudem die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 und die Alarmausgabeeinheit 22 ausgebildet sind und diese Steuereinheit als digitale Steuereinheit 32 aufgebaut ist. Die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 ausgegebenen Steuerparameter die vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht. Die Alarmausgabeeinheit 22 gibt einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung aus, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wurde. Was die einzelnen Verarbeitungen der Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 und der Alarmausgabeeinheit 22 betrifft, können jene, die als Verarbeitungen der externen Vorrichtung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform erklärt wurden, so, wie sie sind, verwendet werden. Es ist günstig, wenn der durch die Alarmausgabeeinheit 22 ausgegebene Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung mit einer Anzeige an verschiedenen Arten von Anzeigevorrichtungen oder einem Warnton oder einem Summton durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen gekoppelt ist; dadurch kann der Betreiber vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung gekommen ist. Da die weiteren Aufbauelemente des Schaltungsaufbaus neben der Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 und der Alarmausgabeeinheit 22 den in 1 gezeigten Schaltungsaufbauelementen gleich sind, wurden die gleichen Schaltungsaufbauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf eine ausführliche Erklärung dieser Schaltungsaufbauelemente verzichtet.
Anschließend wird eine Anwendung der oben beschriebenen digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform oder der oben beschriebenen digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der zweiten Ausführungsform auf ein Produktionsmanagementsystem, das eine Zellensteuervorrichtung, die kommunikationsfähig mit mehreren eine Herstellungszelle bildenden Herstellungsmaschinen verbunden ist und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert, und eine Produktionsmanagementvorrichtung, die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung Produktionsplananweisungen erteilt, umfasst, erklärt. Jede Anzahl der Herstellungsmaschinen und Zellensteuervorrichtungen bei den nachstehend erklärten Produktionsmanagementsystemen von 5 bis 11 ist beispielhaft, und es ist auch eine andere Anzahl möglich.
Als Beispiele für Herstellungsmaschinen gibt es NC-Werkzeugmaschinen, Spritzgussmaschinen, Industrieroboter wie Bogenschweiß-Roboter, PLCs, Transportvorrichtungen, Messinstrumente, Prüfvorrichtungen, Pressmaschinen, Einpressvorrichtungen, Druckmaschinen, Druckgussmaschinen, Lebensmittelmaschinen, Verpackungsmaschinen, Schweißmaschinen, Waschmaschinen, Auftragemaschinen, Montagegeräte, Anbringungsvorrichtungen, Holzbaumaschinen, Zylindervorrichtungen oder Schneidevorrichtungen oder dergleichen, doch erfolgt durch die vorliegende Form keine wesentliche Beschränkung der Arten der Herstellungsmaschinen selbst.
Die Herstellungszelle ist ein Kollektiv, in dem mehrere Herstellungsmaschinen, die Produkte herstellen, flexibel kombiniert sind. Die Herstellungszelle ist zum Beispiel durch mehrere Einheiten oder mehrere Arten von Herstellungsmaschinen wie verschiedene Arten von Werkzeugmaschinen oder Robotern gebildet, doch ist die Anzahl der Herstellungsmaschinen in der Herstellungszelle nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Herstellungszelle eine Herstellungsstraße sein, bei der ein Werkstück durch mehrere Herstellungsmaschinen der Reihe nach bearbeitet wird und dadurch ein endgültiges Produkt entsteht. Außerdem kann die Herstellungszelle zum Beispiel eine Herstellungsstraße sein, bei der zwei oder mehr Werkstücke (Produkte), die jeweils durch zwei oder mehr Herstellungsmaschinen bearbeitet wurden, im Verlauf des Herstellungsprozesses durch eine andere Herstellungsmaschine kombiniert werden, wodurch ein endgültiges Werkstück (Produkt) fertiggestellt wird. Außerdem kann zum Beispiel ein endgültiges Werkstück (Produkt) durch Kombinieren von zwei oder mehr Werkstücken, die durch zwei oder mehr Herstellungszellen bearbeitet wurden, fertiggestellt werden. Die Herstellungszelle ist in einer Fabrik, die Produkte herstellt, eingerichtet. Im Gegensatz dazu kann die Zellensteuervorrichtung entweder in der Fabrik, in der die Herstellungszelle eingerichtet ist, oder in einem von der Fabrik gesonderten Gebäude eingerichtet sein. Zum Beispiel kann die Zellensteuervorrichtung in einem anderen Gebäude auf dem Gelände der Fabrik, in der die Herstellungszelle eingerichtet ist, angeordnet sein.
Der Zellensteuervorrichtung übergeordnet ist eine Produktionsmanagementvorrichtung ausgebildet. Die Produktionsmanagementvorrichtung ist kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung verbunden und erteilt der Zellensteuervorrichtung Produktionsplananweisungen. Die Produktionsmanagementvorrichtung kann zum Beispiel in einem Büro in einer von der Fabrik entfernten Region eingerichtet sein. In einem solchen Fall sind die Zellensteuervorrichtung und die Produktionsmanagementvorrichtung über ein Netzwerk wie zum Beispiel ein Intranet kommunikationsfähig miteinander verbunden.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Herstellungsmaschinen versehen ist. Das Produktionsmanagementsystem 1000 umfasst mehrere Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3, Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C, die kommunikationsfähig mit den einzelnen Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3 verbunden sind und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuern, und eine Produktionsmanagementvorrichtung 200, die kommunikationsfähig mit den einzelnen Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C verbunden ist und den Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C Produktionsplananweisungen erteilt.
Die mehreren Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3, die die einzelnen Herstellungszellen 50A bis 50C bilden, sind jeweils mit einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der unter Bezugnahme auf 4 erklärten zweiten Ausführungsform versehen. Die digitale Steuereinheit 32 der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ist in der CPU oder dem LSI-Prozessor in jeder digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 gebildet. Ein von der Alarmausgabeeinheit 22 in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ausgegebener Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung wird über die einzelnen Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C an die Produktionsmanagementvorrichtung 200 gesendet. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 nimmt auf Basis des erhaltenen Alarms für eine vorbeugende Wartung eine Anzeige an verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor oder erzeugt durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen einen Warnton oder einen Summton. Ein in der Fabrik beschäftigter Betreiber kann vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 gekommen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 kann den erhaltenen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung auch zur Erstellung von Produktionsplänen benutzen.
6 und 7 sind Blockdiagramme, die Produktionsmanagementsysteme zeigen, welche mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform als Stromversorgung der Herstellungsmaschinen versehen sind. In 6 und 7 sind mehrere Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3, die die einzelnen Herstellungszellen 50A bis 50C bilden, jeweils mit einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der unter Bezugnahme auf 1 bis 3 erklärten ersten Ausführungsform versehen. Die digitale Steuereinheit 31 der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ist in der CPU oder dem LSI-Prozessor in jeder Herstellungsmaschine 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3 gebildet.
Bei dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, sind die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 und die Alarmausgabeeinheit 22 in der CPU oder dem LSI-Prozessor in jeder Zellensteuervorrichtung 100A bis 100C ausgebildet. Die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 in jeder Zellensteuervorrichtung 100A bis 100C bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 in jeder Herstellungsmaschine 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3 ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht. Die Alarmausgabeeinheit 22 gibt einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung an die Produktionsmanagementvorrichtung 200 aus, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 bestimmt, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt ist.
Bei dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, sind die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 und die Alarmausgabeeinheit 22 in der CPU oder dem LSI-Prozessor in der Produktionsmanagementvorrichtung 200 ausgebildet. Die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 in der Produktionsmanagementvorrichtung 200 bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 in jeder Herstellungsmaschine 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3 ausgegebenen und über die einzelnen Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C empfangenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht. Die Alarmausgabeeinheit 22 gibt einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung aus, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 bestimmt, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt ist.
Auch bei den Beispielen, die in 6 und 7 gezeigt sind, nimmt die Produktionsmanagementvorrichtung 200 auf Basis des Alarms hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung eine Anzeige an verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor oder erzeugt soe durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen einen Warnton oder einen Summton. Ein in der Fabrik beschäftigter Betreiber kann vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 gekommen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 kann den erhaltenen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung auch zur Erstellung von Produktionsplänen benutzen.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform als Stromversorgung der Zellensteuervorrichtung versehen ist. Die Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C sind jeweils mit einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der unter Bezugnahme auf 1 bis 3 erklärten ersten Ausführungsform versehen. Die digitale Steuereinheit 31 der der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 ist in der CPU oder dem LSI-Prozessor in jeder Zellensteuervorrichtung 100A bis 100C ausgebildet. In der CPU oder dem LSI-Prozessor in der Produktionsmanagementvorrichtung 200 sind die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 und die Alarmausgabeeinheit 22 ausgebildet. Die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 in der Produktionsmanagementvorrichtung 200 bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit 17 in jeder Zellensteuervorrichtung 100A bis 100C ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht. Die Alarmausgabeeinheit 22 gibt einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung an die Produktionsmanagementvorrichtung 200 aus, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit 21 bestimmt, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 nimmt auf Basis des Alarms hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung eine Anzeige an verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor oder erzeugt durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen einen Warnton oder einen Summton. Ein in der Fabrik beschäftigter Betreiber kann vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 gekommen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 kann den erhaltenen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung auch zur Erstellung von Produktionsplänen benutzen.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Zellensteuervorrichtung versehen ist. Die Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C sind jeweils mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der unter Bezugnahme auf 4 erklärten zweiten Ausführungsform versehen. Die digitale Steuereinheit 32 der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ist in der CPU oder dem LSI-Prozessor in der Zellensteuervorrichtung 100A bis 100C gebildet. Ein von der Alarmausgabeeinheit 22 in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ausgegebener Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung wird an die Produktionsmanagementvorrichtung 200 gesendet. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 nimmt auf Basis des erhaltenen Alarms hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung eine Anzeige an verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor oder erzeugt durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen einen Warnton oder einen Summton. Ein in der Fabrik beschäftigter Betreiber kann vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 gekommen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 kann den erhaltenen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung auch zur Erstellung von Produktionsplänen benutzen.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Produktionsmanagementvorrichtung versehen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 ist mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der unter Bezugnahme auf 4 erklärten zweiten Ausführungsform versehen. Die digitale Steuereinheit 32 der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ist in der CPU oder dem LSI-Prozessor in der Produktionsmanagementvorrichtung 200 gebildet. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 nimmt auf Basis des von der Alarmausgabeeinheit 22 in der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ausgegebenen Alarms hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung eine Anzeige an verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor oder erzeugt durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen einen Warnton oder einen Summton. Ein in der Fabrik beschäftigter Betreiber kann vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 gekommen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 kann den erhaltenen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung auch zur Erstellung von Produktionsplänen benutzen.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Produktionsmanagementsystem zeigt, welches mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform als Stromversorgung der Zellensteuervorrichtung und der Produktionsmanagementvorrichtung versehen ist. Die Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C und die Produktionsmanagementvorrichtung 200 sind jeweils mit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der unter Bezugnahme auf 4 erklärten zweiten Ausführungsform versehen. Die digitale Steuereinheit 32 der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 ist in der CPU oder dem LSI-Prozessor in den Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C und der Produktionsmanagementvorrichtung 200 gebildet. Ein von der Alarmausgabeeinheit 22 in jeder digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 in den Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C ausgegebener Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung wird an die Produktionsmanagementvorrichtung 200 gesendet. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 nimmt auf Basis des von der Zellensteuervorrichtung 100A bis 100C erhaltenen Alarms hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung oder eines in der Produktionsmanagementvorrichtung 200 selbst ausgegebenen Alarms eine Anzeige an verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor oder erzeugt durch verschiedene Arten von Audiovorrichtungen einen Warnton oder einen Summton. Ein in der Fabrik beschäftigter Betreiber kann vor der tatsächlichen Entstehung einer Unregelmäßigkeit leicht erkennen, dass der Zeitpunkt für eine Wartung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 gekommen ist. Die Produktionsmanagementvorrichtung 200 kann den erhaltenen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung auch zur Erstellung von Produktionsplänen benutzen. Als Abwandlung von 11 kann die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der unter Bezugnahme auf 4 erklärten zweiten Ausführungsform auch in den Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3 bereitgestellt sein, wobei in diesem Fall wie unter Bezugnahme auf 5 erklärt von den einzelnen Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3 ausgegebene Alarme hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung über die einzelnen Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C an die Produktionsmanagementvorrichtung 200 gesendet werden.
Unter Bezugnahme auf 5 bis 11 wurde im Vorhergehenden die Anwendung der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der oben beschriebenen ersten Ausführungsform oder der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform auf ein Produktionsmanagementsystem erklärt, doch ist es neben den in den Figuren dargestellten Beispielen auch möglich, die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform und die digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung 2 nach der zweiten Ausführungsform passend zu kombinieren und als Stromversorgungen der einzelnen Herstellungsmaschinen 40A-1 bis 40A-3, 40B-1 bis 40B-3 und 40C-1 bis 40C-3, der Zellensteuervorrichtungen 100A bis 100C und der Produktionsmanagementvorrichtung 200 zu verwenden.
Nach der ersten Form der vorliegenden Offenbarung können eine billige digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung, die sicher eine vorab erfolgende Meldung hinsichtlich einer Aufforderung zur Vornahme einer Wartung vor dem Auftreten einer Unregelmäßigkeit vornehmen kann, und ein damit versehenes Produktionsmanagementsystem verwirklicht werden.
Da nach der ersten Form der vorliegenden Offenbarung die Veränderungen der Steuerparameter (proportionale Verstärkung, differentielle Verstärkung, integrale Verstärkung) einer PID-Steuerung, die in einer digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung mit der Funktion zur automatischen Regulierung für eine stabilen Gleichstromspannungsausgang beobachtet werden, auf Basis dieser Veränderungen die Möglichkeit, dass bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung eine Unregelmäßigkeit auftritt, detektiert wird, und bei Vorhersage dieser Möglichkeit ein Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung, der den Betreiber von diesem Umstand in Kenntnis setzt, ausgegeben wird, kann Zeit für die Vornahme einer Wartungstätigkeit an der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung, bevor es tatsächlich zu einer Unregelmäßigkeit bei der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung kommt, sichergestellt werden, und kann die Fähigkeit der digital gesteuerten Stromversorgungsvorrichtung, bis direkt vor dieser Wartung eine stabile Gleichstromausgangsspannung beibehalten zu können, erhalten werden. Da das Auftreten einer Unregelmäßigkeit auf Basis von Veränderungen der Steuerparameter (proportionale Verstärkung, differentielle Verstärkung, integrale Verstärkung) der PID-Steuerung im Voraus vorhergesagt werden kann, brauchen auch keine Hardwareschaltungen hinzugefügt werden und sind die Kosten gering.

Claims

Digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung (1, 2), umfassend ein Schaltelement (11), das durch einen Ein/Aus-Betrieb gemäß einem empfangenen Gatesignal eine bestimmte Eingangsspannung umwandelt und die umgewandelte Spannung ausgibt; eine Glättungsschaltung (12), die die von dem Schaltelement (11) ausgegebene umgewandelte Spannung glättet und als Stromversorgungsspannung ausgibt; einen Analog-Digital-Wandler (13), der eine Analog-Digital-Wandlung der von der Glättungsschaltung (12) ausgegebenen Stromversorgungsspannung vornimmt und Digitaldaten der Stromversorgungsspannung ausgibt; eine PID-Steuerung (14), die in Bezug auf eine Abweichung zwischen einem festgelegten Wert und den von dem Analog-Digital-Wandler (13) ausgegebenen Digitaldaten der Stromversorgungsspannung eine PID-Steuerungsberechnung vornimmt; eine Schaltantriebsschaltung (15), die auf Basis des Berechnungsergebnisses der PID-Steuerung (14) das Gatesignal zum Ein/Aus-Antrieb des Schaltelements (11) erzeugt; einen Steuerparameterregler (16), der der die von der PID-Steuerung (14) bei der PID-Steuerungsberechnung verwendeten Steuerparameter auf Basis der Schwankungsgeschichte der einzelnen Abtastungen, die die Digitaldaten der Stromversorgungsspannung zeigen, dynamisch automatisch reguliert; und eine Steuerparameterausgabeeinheit (17), die die von der PID-Steuerung (14) bei der PID-Steuerungsberechnung verwendeten Steuerparameter ausgibt.
Digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerparameterbeurteilungseinheit (21), die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit (17) ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit (22), die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit (21) bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird.
Produktionsmanagementsystem (1000), umfassend eine Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C), die kommunikationsfähig mit einer Herstellungszelle (50A bis 50C), die so gebildet ist, dass sie mehrere Herstellungsmaschinen umfasst, welche eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1 aufweisen, verbunden ist und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert; und eine Produktionsmanagementvorrichtung (200), die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) Produktionsplananweisungen erteilt, wobei wenigstens eines aus den einzelnen Herstellungsmaschinen, der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) und der Produktionsmanagementvorrichtung (200) eine Steuerparameterbeurteilungseinheit (21), die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit (17) ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit (22), die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit (21) bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird, aufweist.
Produktionsmanagementsystem (1000), umfassend eine Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C), die kommunikationsfähig mit mehreren Herstellungsmaschinen, welche eine Herstellungszelle (50A bis 50C) bilden, verbunden ist, eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1 aufweist, und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert; und eine Produktionsmanagementvorrichtung (200), die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) Produktionsplananweisungen erteilt, wobei die Produktionsmanagementvorrichtung (200) eine Steuerparameterbeurteilungseinheit (21), die bestimmt, ob die von der Steuerparameterausgabeeinheit (17) ausgegebenen Steuerparameter eine vorab festgelegte Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllen oder nicht, und eine Alarmausgabeeinheit (22), die einen Alarm hinsichtlich einer vorbeugenden Wartung ausgibt, wenn die Steuerparameterbeurteilungseinheit (21) bestimmt hat, dass die Unregelmäßigkeitsbestimmungsbedingung erfüllt wird, aufweist.
Produktionsmanagementsystem (1000), umfassend eine Zellensteuervorrichtung (100A bis 100D), die kommunikationsfähig mit mehreren Herstellungsmaschinen, welche eine Herstellungszelle (50A bis 50D) bilden, verbunden ist und die einzelnen Herstellungsmaschinen steuert; und eine Produktionsmanagementvorrichtung (200), die kommunikationsfähig mit der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) verbunden ist und der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) Produktionsplananweisungen erteilt, wobei wenigstens eines aus der Zellensteuervorrichtung (100A bis 100C) und der Produktionsmanagementvorrichtung (200) eine digital gesteuerte Stromversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 2 aufweist.