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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschine und ein Verfahren zur synchronen Ansteuerung von Antriebseinrichtungen der Maschine. Die Maschine kann insbesondere eine Druckmaschine mit mehreren Walzen zum Transport eines Druckmediums, wie beispielsweise Papier, sein.
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Maschinen mit mehreren Antrieben kommen in vielen Bereichen einer automatisierten Fertigung oder Bearbeitung von Gegenständen zum Einsatz, wie beispielsweise Druckmaschinen, Webmaschinen, Drehmaschinen, usw.. Die Maschinen werden in der Regel von mehreren Steuereinrichtungen gesteuert, die wiederum mehrere Antriebseinrichtungen ansteuern.
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Beispielsweise bei einer Druckmaschine ist es wichtig, dass Walzen zum Transport des Druckmediums winkelsynchron bewegt werden, damit ein Druckmedium, wie beispielsweise Papier, nicht beschädigt wird oder reißt. Dies stellt hohe Herausforderungen an die Abstimmung der Steuerung aller Steuereinrichtungen untereinander.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschine und ein Verfahren zur synchronen Ansteuerung von Antriebseinrichtungen der Maschine bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine Maschine und ein Verfahren zur synchronen Ansteuerung von Antriebseinrichtungen der Maschine bereitgestellt werden, mit welchen mit einer beliebigen Anzahl von Steuereinrichtungen, die wiederum eine beliebige Anzahl von Antriebseinrichtungen ansteuern, eine synchrone Bewegung von Elementen der Maschine einfach, kostengünstig und betriebssicher gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Maschine nach Anspruch 1 gelöst. Die Maschine hat mindestens zwei Antriebseinrichtungen zum Antrieb jeweils mindestens eines Elements in eine Bewegung, und mindestens zwei Steuereinrichtungen, von denen mindestens eine Steuereinrichtung ausgestaltet ist, mindestens eine der mindestens zwei Antriebseinrichtungen derart zu steuern, dass die mindestens zwei Antriebseinrichtungen mindestens zwei Elemente in eine zumindest zeitweise synchrone Bewegung antreiben, wobei die mindestens zwei Steuereinrichtungen eine erste Schnittstelle aufweisen, die zum Empfang von Daten gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll ausgestaltet ist, wobei die Daten eine Zeitinformation von einem Zeitmaster zur Zeitsynchronisation der mindestens zwei der Steuereinrichtungen aufweisen, wobei die mindestens eine der mindestens zwei Steuereinrichtungen eine zweite Schnittstelle aufweist, die zur Kommunikation mit mindestens einer der zwei Antriebseinrichtungen gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll ausgestaltet ist, wobei die mindestens zwei Steuereinrichtungen ausgestaltet sind, ihre Systemzeit über die erste Schnittstelle auf der Grundlage der Zeitinformation der Daten zu synchronisieren, wobei die erste Schnittstelle ausgestaltet ist, aus der Systemzeit ein zyklisches Taktsignal zu erzeugen, und wobei die mindestens eine der mindestens zwei Steuereinrichtungen ausgestaltet ist, das zyklische Taktsignal an die zweite Schnittstelle zu übergeben, um durch eine Ansteuerung mindestens einer der mindestens zwei Antriebseinrichtungen die mindestens zwei Elemente in eine zumindest zeitweise synchrone Bewegung anzutreiben.
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Mit der Maschine ist eine synchrone Bewegung von Elementen der Maschine steuerungsübergreifend einfach, kostengünstig und betriebssicher realisierbar. Zudem sind auch andere Elemente der Maschine zur Ausführung eines vorbestimmten Betriebs steuerungsübergreifend miteinander synchronisierbar.
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Durch die Verwendung einer ersten und zweiten Schnittstelle wird ermöglicht, dass die Kommunikation unter den Steuereinrichtungen mit einem Kommunikationsprotokoll ausgeführt werden kann, das sich von dem Kommunikationsprotokoll zwischen der jeweiligen Steuereinrichtung und den von einer Steuereinrichtung zu steuernden Antriebseinrichtungen unterscheidet. Dadurch bietet sich der Vorteil, dass die Maschine sehr einfach und kostengünstig in ein gegebenenfalls bereits vorhandenes Kommunikationsnetz eingebunden werden kann und dennoch die erforderliche Synchronisation zwischen den Antriebseinrichtungen realisierbar ist. Das vorhandene Kommunikationsnetz kann beispielsweise ein echtzeitfähiges Netzwerk sein, wobei Echtzeit im Sinne von beispielsweise der DIN ISO/IEC 2382 zu verstehen ist der Betrieb eines Rechensystems, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebsbereit sind, derart, dass die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind, wobei die Daten je nach Anwendungsfall nach einer zeitlich zufälligen Verteilung oder zu vorherbestimmten Zeitpunkten anfallen können. Insbesondere kann das Kommunikationsnetz ein TSN-Netz sein, dessen Standards unter der IEEE 802.1 erarbeitet werden, wobei TSN für Time Sensitive Networking oder zeitsensibler Netzwerkbetrieb steht.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Maschine sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Möglicherweise ist eine Startzeit des zyklischen Taktsignals ein auf die Systemzeit bezogener Startzeitpunkt in der Zukunft,
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Es ist auch möglich, dass die erste Schnittstelle ausgestaltet ist, die Phasenlage des zyklischen Taktsignals mit einem festen Startzeitpunkt in der Vergangenheit festzulegen. Hierbei kann der feste Startzeitpunkt in der Vergangenheit der 01.01.1970 um 00:00 Uhr sein.
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In einer Ausführungsvariante ist der Zeitmaster eine der mindestens zwei Steuereinrichtungen. Zusätzlich oder alternativ kann der Zeitmaster eine Bewegungssteuereinrichtung oder eine CNC-Steuereinrichtung sein.
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Vorzugsweise ist jede der mindestens zwei Steuereinrichtungen ausgestaltet, über die erste Schnittstelle Nutzdaten mit der mindestens einen weiteren Steuereinrichtung auszutauschen. Hierbei können die Nutzdaten Sollwerte oder Istwerte sein. Zusätzlich oder alternativ weisen die Nutzdaten einen Zeitstempel im Systemzeit-Format aufweisen, wobei der Zeitstempel bei einem Sollwert als Nutzdaten der Gültigkeitszeitpunkt des Sollwerts ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die erste Schnittstelle eine TSN-Schnittstelle und die zweite Schnittstelle ist eine Sercos-Schnittstelle.
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Denkbar ist, das die Maschine eine Druckmaschine ist, die mindestens zwei Drucktürme aufweist, wobei die mindestens zwei Drucktürme jeweils eine Steuereinrichtung aufweisen, die zur Ansteuerung von Walzenantriebseinrichtungen des zugehörigen Druckturms derart ausgestaltet ist, dass sich alle Walzen als bewegbare Elemente der Druckmaschine für den Transport eines Druckmediums winkelsynchron bewegen.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur synchronen Ansteuerung von Antriebseinrichtungen der Maschine nach Anspruch 10 gelöst. Die Maschine hat mindestens zwei Antriebseinrichtungen zum Antrieb jeweils mindestens eines Elements in eine Bewegung, und mindestens zwei Steuereinrichtungen aufweist, die jeweils eine erste Schnittstelle aufweisen und von denen mindestens eine Steuereinrichtung ausgestaltet ist, mindestens eine der mindestens zwei Antriebseinrichtungen derart zu steuern, dass die mindestens zwei Antriebseinrichtungen mindestens zwei Elemente in eine zumindest zeitweise synchrone Bewegung antreiben, wobei mindestens eine der mindestens zwei Steuereinrichtungen eine zweite Schnittstelle aufweist. Das Verfahren hat die Schritte: Empfangen, mit der ersten Schnittstelle, die zum Empfang von Daten gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll ausgestaltet ist, von Daten mit einer Zeitinformation von einem Zeitmaster zur Zeitsynchronisation der mindestens zwei der Steuereinrichtungen, und Erzeugen, mit der ersten Schnittstelle, eines zyklisches Taktsignals aus der Systemzeit und Übergeben des zyklischen Taktsignals an die zweite Schnittstelle, die zur Kommunikation mit den mindestens zwei Antriebseinrichtungen gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll ausgestaltet ist, wobei die mindestens zwei der Steuereinrichtungen ausgestaltet sind, ihre Systemzeit über die erste Schnittstelle auf der Grundlage der Zeitinformation der Daten zu synchronisieren, um durch eine Ansteuerung mindestens einer der mindestens zwei Antriebseinrichtungen die mindestens zwei Elemente in eine zumindest zeitweise synchrone Bewegung anzutreiben.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Maschine genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich von Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild einer Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Flussdiagramm zu Veranschaulichung eines Verfahrens zur synchronen Ansteuerung von Antriebseinrichtungen der Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 ein Blockschaltbild einer Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Blockschaltbild einer Maschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Maschine 1, die in dem vorliegenden Beispiel eine Druckmaschine ist, die auf ein Druckmedium 5 druckt, wie beispielsweise Papier, Folie, usw.. Die Maschine 1 ist jedoch nicht auf eine Druckmaschine beschränkt, sondern kann eine beliebige andere Maschine sein, welche die nachfolgend beschriebene Konfiguration aufweist.
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Die Maschine 1 hat bei dem Beispiel von 1 zwei Drucktürme 10, 20 oder sonstige Untereinheiten, die jeweils eine Steuereinrichtung 11, 21 und jeweils mehrere Antriebseinrichtungen 14, 15, 24, 25 zum Antrieb von bewegbaren Elementen 17, 18, 19, 27, 28 aufweisen. Zudem ist ein Zeitmaster 30 mit einer Master-Systemzeit 31 oder kurz Systemzeit 31 für die Maschine 1 vorgesehen.
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Die bewegbaren Elemente 17, 18, 19, 27, 28 sind beispielsweise jeweils eine Achse, insbesondere eine Walze zum Transport des Druckmediums 5. Mindestens eines der bewegbaren Elemente 17, 18, 19, 27, 28 ist möglicherweise eine Druckwalze. Die Anzahl der Drucktürme 10, 20 ist beliebig wählbar. Die Anzahl der Antriebseinrichtungen 14, 15, 24, 25 pro Druckturm 10, 20 ist beliebig wählbar. Die Anzahl der bewegbaren Elemente 17, 18, 19, 27, 28 ist beliebig wählbar.
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Die Steuereinrichtung 11 des Druckturms 10 hat eine erste Schnittstelle 111, eine zweite Schnittstelle 112, eine Speichereinrichtung 113 und einen Master-Sollwert-Generator 115, der zum Erzeugen eines oder mehrerer Master-Sollwerte 115A, 115B für die weiteren Steuereinrichtung(en) 21 der Maschine 1, also hier die Steuereinrichtung 21, vorgesehen ist. Der Mastersollwert-Generator 115 erzeugt unter Berücksichtigung von Sollvorgaben 115C Geschwindigkeitsprofile 115D, die im Raster eines Interpolationstaktes in Motorwinkelsollwerte umgerechnet werden, die nachfolgend als Winkelsollwerte 115A bezeichnet werden. Mögliche Sollvorgaben 115C sind Antriebsbewegungs-Profile, Zielgeschwindigkeiten, Zielpositionen, Maximalgeschwindigkeiten, Maximalbeschleunigungen, Maximalruck. Bei Bedarf kann der Mastersollwert-Generator 115 auch weitere Sollwerte 115B erzeugen. Insbesondere der Winkelsollwert 115A und/oder die weiteren Sollwerte 115B und/oder die Sollvorgaben 115C und/oder das Geschwindigkeitsprofil 115D und/oder die Istwerte 113A sind in der Speichereinrichtung 113 speicherbar, auch wenn dies nicht vollständig in 1 dargestellt ist. Die Istwerte 113Awerden beim laufenden Betrieb der Maschine 1 für beliebige Elemente der Maschine 1 von einer nicht dargestellten Erfassungseinrichtung erfasst. Der Winkelsollwert 115A wird jeweils an alle Lageregler 141, 151 der Antriebseinrichtungen 14, 15 weitergeleitet. Die erste Schnittstelle 111 ist beispielsweise zur Kommunikation in einem TSN-Netz ausgestaltet. Die zweite Schnittstelle 112 ist als Teil eines Feldbusnetzes ausgeführt, insbesondere eines Sercosrings, über welchen alle Daten in einem vorbestimmten zeitlichen Takt 112A, insbesondere dem Sercos-Takt, ausgetauscht werden.
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Die Steuereinrichtung 21 des Druckturms 20 hat eine erste Schnittstelle 211, eine zweite Schnittstelle 212 und eine Speichereinrichtung 213 zum Speichern des oder der Master-Sollwert(e)115A, 115B und von Istwerten 213A, die beim laufenden Betrieb der Maschine 1 von einer nicht dargestellten Erfassungseinrichtung erfasst werden.. Der Winkelsollwert 115A wird jeweils an alle Lageregler 241, 251 der Antriebseinrichtungen 24, 25 weitergeleitet. Die erste Schnittstelle 211 ist beispielsweise zur Kommunikation in einem TSN-Netz ausgestaltet. Die zweite Schnittstelle 212 ist als Teil eines Feldbusnetzes ausgeführt, insbesondere eines Sercosrings, über welchen alle Daten in einem vorbestimmten zeitlichen Takt 212A, insbesondere dem Sercos-Takt, ausgetauscht werden.
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Somit unterscheiden sich das Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation oder zum Datenaustausch zwischen den ersten Schnittstellen 111, 211 und das Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation oder zum Datenaustausch zwischen den zweiten Schnittstellen 112, 212 voneinander. Das Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation oder zum Datenaustausch zwischen den ersten Schnittstellen 111, 211 wird nachfolgend auch erstes Kommunikationsprotokoll genannt. Das Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation oder zum Datenaustausch zwischen den zweiten Schnittstellen 112, 212 wird nachfolgend auch zweites Kommunikationsprotokoll genannt.
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Die Steuereinrichtungen 11, 21 kommunizieren miteinander über die ersten Schnittstellen 111, 211. Dabei kann die Steuereinrichtung 11 der Steuereinrichtung 21 den oder die Master-Sollwert(e) 115A, 115B zusenden, um die Steuereinrichtungen 11, 21 sollwertmäßig miteinander zu synchronisieren. Zudem können über die ersten Schnittstellen 111, 211 die Istwerte 113A und 213A zwischen den Steuereinrichtungen 11, 21 ausgetauscht werden. Sind die ersten Schnittstellen 111, 211 für ein TSN-Netz ausgelegt, können Daten gemäß Mechanismen zur Übertragung von Daten über Ethernet-Netzwerke gesendet oder empfangen werden. Hierbei ist gemäß den derzeit erarbeiteten Standards für TSN eine Übertragung mit sehr geringer Übertragungslatenz und hoher Verfügbarkeit möglich. Daher ist das TSN-Netz in der Maschine 1 für beispielsweise Echtzeit-Audio/Video-Streams oder Echtzeit-Kontrollstreams einsetzbar, welche in der Maschine 1 zur Steuerung verwendet werden.
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Wie bereits zuvor erwähnt, kommuniziert die Steuereinrichtung 11 mit den Antriebseinrichtungen 14, 15 über die zweite Schnittstelle 112. Hierbei sendet die Steuereinrichtung 11 des Druckturms 10 das Geschwindigkeitsprofil 115D mit dem sich ändernden Winkelsollwert 115A an die Antriebseinrichtungen 14, 15, um die bewegbaren Elemente 17, 18, 19 des Druckturms 10 synchron anzusteuern, insbesondere winkelsyschron. In Folge der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 11 treibt die Antriebseinrichtung 14 das bewegbare Element 17 an, wobei die Lage des bewegbaren Elements 17 in Bezug auf die Antriebsachse der Antriebseinrichtung 14 mit Hilfe des Lagereglers 141 geregelt wird. Vorzugsweise wird bei einer Achse oder Walze als bewegbares Element 17 die Winkellage der Achse oder Walze oder des bewegbaren Elements 17 geregelt. In ähnlicher Weise treibt die Antriebseinrichtung 15 das bewegbare Element 18 an, das beispielsweise ebenfalls eine Achse oder Walze zum Transport von Papier ist. Das bewegbare Element 18 kann mit dem bewegbaren Element 19 gekoppelt sein, so dass auch das bewegbare Element 19 von der Antriebseinrichtung 15 antreibbar ist. Hierbei wird die Lage des bewegbaren Elements 18 in Bezug auf die Antriebsachse der Antriebseinrichtung 15 mit Hilfe des Lagereglers 151 geregelt. Vorzugsweise wird bei einer Achse oder Walze als bewegbares Element 18 die Winkellage der Achse oder Walze oder des bewegbaren Elements 18 geregelt. Dasselbe gilt für das bewegbare Element 19, wenn das bewegbare Element 19 mit der Achse des bewegbaren Elements 18 gekoppelt ist.
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Außerdem kommuniziert die Steuereinrichtung 21 mit den Antriebseinrichtungen 24, 25 über die zweite Schnittstelle 212. Hierbei sendet die Steuereinrichtung 21 des Druckturms 20 das Geschwindigkeitsprofil 115D mit dem sich ändernden Winkelsollwert 115A an die Antriebseinrichtungen 24, 25, um die bewegbaren Elemente 27, 28 des Druckturms 20 synchron anzusteuern, insbesondere winkelsynchron. In Folge der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 21 treibt die Antriebseinrichtung 24 das bewegbare Element 27 an, wobei die Lage des bewegbaren Elements 27 in Bezug auf die Antriebsachse der Antriebseinrichtung 24 mit Hilfe des Lagereglers 241 geregelt wird. Vorzugsweise wird bei einer Achse oder Walze als bewegbares Element 27 die Winkellage der Achse oder Walze oder des bewegbaren Elements 27 geregelt. In ähnlicher Weise treibt die Antriebseinrichtung 25 das bewegbare Element 28 an, das beispielsweise ebenfalls eine Achse oder Walze zum Transport von Papier ist. Hierbei wird die Lage des bewegbaren Elements 28 in Bezug auf die Antriebsachse der Antriebseinrichtung 25 mit Hilfe des Lagereglers 251 geregelt. Vorzugsweise wird bei einer Achse oder Walze als bewegbares Element 28 die Winkellage der Achse oder Walze oder des bewegbaren Elements 28 geregelt.
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Die Antriebseinrichtungen 14, 15, 24, 25 sind vorzugsweise lagegeregelte Servo-Motoren für einen gleichmäßigen Transport des Druckmediums 5. Dazu werden alle Walzen oder bewegbaren Elemente 17, 18, 19, 27, 28 eines Druckturms 10, 20 winkelsynchron, zwangsläufig mit gleicher Sollgeschwindigkeit als Sollwerte 115A und optional 115B, angesteuert. Dadurch wird sichergestellt, dass das transportierte Druckmedium 5, insbesondere Papier, Folie, usw., nicht reißt oder beschädigt wird.
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Außerdem gilt das zuvor in Bezug auf die Walzen als bewegbare Elemente 17, 18, 19 beschriebene Prinzip auch für die einzelnen Drucktürme 10, 20. Demzufolge sind auch die beiden Drucktürme 10, 20 synchronisiert. Hierfür ist eine Synchronisation der Steuereinrichtungen 11, 21 der Drucktürme 10, 20 vorgenommen. In diesem Zusammenhang erzeugt eine der Steuereinrichtungen 11, 21 den oder die Master-Sollwert(e) 115A, 115B und leitet diese(n) Sollwert(e) 115A, 115B über die erste Schnittstelle 111 der Steuereinrichtung 11 und die erste Schnittstelle 211 der Steuereinrichtung 21 an die Steuereinrichtung 21 weiter. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Steuereinrichtung 11 die Master-Steuereinrichtung, die den oder die jeweiligen Master-Sollwert(e) 115A, 115B an die Steuereinrichtung 21 als Slave-Steuereinrichtung weiterleitet. Ganz allgemein leitet die Master-Steuereinrichtung den oder die erzeugten Master-Sollwert(e) 115A, 115B an alle anderen Steuereinrichtungen 21, 11 der Drucktürme 10, 20 der Maschine 1 weiter.
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Somit sind die Sollwerte 115A, 115B für alle Steuereinrichtungen 21, 11 der Drucktürme 10, 20 der Maschine 1 gleich und damit synchronisiert. Hierfür weisen die Sollwerte 115A, 115B oder Master-Sollwerte 115A, 115B jeweils einen Zeitstempel auf. Ebenso weisen alle Istwerte 113A, 213A einen Zeitstempel auf. Der Zeitstempel hat ein Systemzeit-Format, das von der Master-Systemzeit 31 des Zeitmasters 30 vorgegeben wird oder sich daraus ergibt.
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Die Durchführung der Synchronisation der Drucktürme 10, 20 zur Synchronisation der bewegbaren Elemente 17, 18, 19, 27, 28 ist nachfolgend anhand von 2 noch genauer beschrieben.
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2 veranschaulicht ein Verfahren, das in der Maschine 1 zur synchronen Ansteuerung der Antriebseinrichtungen 14, 15, 24, 25 der Maschine 1 ausgeführt wird.
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Nach dem Beginn des Verfahrens synchronisieren bei einem Schritt S1 die Steuereinrichtungen 11, 21 ihre Systemzeit nach einem in IEEE 1588/802.1AS beschriebenen Verfahren auf die Systemzeit 31 des Zeitmasters 30. Hierbei enthalten die Daten von dem Zeitmaster 30 die Systemzeit 31 als Zeitinformation. Nach dem ersten Setzen der Systemzeit 31 in der jeweiligen Steuereinrichtung 11, 21 wird die Systemzeit 31 über eine PLL (= Phase Locked Loop = Phasenregelschleife) kontinuierlich der Master-Systemzeit 31 nachgeführt. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S2 weiter.
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Bei dem Schritt S2 erzeugt die erste Schnittstelle 111 der Steuereinrichtung 11 aus der Systemzeit 31 ein zyklisches Taktsignal, das an die zweite Schnittstelle 112 als Taktsignal 112A übergeben wird. Ist die zweite Schnittstelle 112 als Sercos-Schnittstelle oder Sercos-Teilnehmerstation ausgeführt, wird das Taktsignal 112A einem unterlagerten Sercos-Ring als Sercos-Taktsignal übergeben. Ebenso erzeugt die Steuereinrichtung 21 aus der Systemzeit 31 ein zyklisches Taktsignal, das an die zweite Schnittstelle 112 als Taktsignal 212A übergeben wird. Ist auch die zweite Schnittstelle 112 als Sercos-Schnittstelle oder Sercos-Teilnehmerstation ausgeführt, wird das Taktsignal 212A einem unterlagerten Sercos-Ring als Sercos-Taktsignal übergeben. In diesem Fall sind das Taktsignal 112A des Druckturms 10 und das Taktsignal 112A des Druckturms 20 gleich. Das Taktsignal 112A wird in der Steuerungseinrichtung 11 zum gleichen Systemzeit-Zeitpunkt gestartet wie das Taktsignal 212A in der Steuerungseinrichtung 21. Hierbei ist die Startzeit der zyklischen Taktsignale 112A, 212A ein auf die Systemzeit 31 bezogener Startzeitpunkt in der Zukunft. Anschließend werden die Taktsignale 112A, 212A zur Systemzeit 31 synchronisiert erzeugt. Daher arbeiten die Steuereinrichtungen 11, 21 mit dem gleichen synchronisierten Taktsignal 112A, 212A, insbesondere Sercos-Takt-Signal. Hierbei besteht alternativ auch die Möglichkeit, ohne Startzeit des Taktsignals 112A, 212A oder mit einem festen Startzeitpunkt in der Vergangenheit die Phasenlage der Taktsignale 112A, 212A festzulegen. Hier bietet sich der Startzeitpunkt der Systemzeit 31, der 01.01.1970 00:00, als Referenz-Zeitpunkt an. Danach geht der Fluss zu einem Schritt S3 weiter.
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Bei dem Schritt S3 kann der Austausch der Nutzdaten, wie Sollwerte 115A, 115B und/oder Istwerte 113A, 213A, über die ersten Schnittstellen 111, 211 vorgenommen werden. Hierbei ist allen Daten ein Zeitstempel im Systemzeit-Format mitgegeben, wie zuvor bereits erwähnt. Bei Sollwerten 115A, 115B ist der Zeitstempel der Gültigkeitszeitpunkt des jeweiligen Sollwerts 115A, 115B. Dabei ist zu beachten, dass ein Sollwert 115A, 115B vor Ablauf des Zeitstempels am Zielpunkt ankommen muss, der bei dem Beispiel von 1 die Steuereinrichtung 21 ist.
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Der Schritt S3 kann solange weitergeführt werden, wie die Maschine 1 in Betrieb ist. Danach ist das Verfahren beendet.
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Das Verfahren kann beim Einschalten der Maschine 1 durchgeführt werden. Bei Bedarf kann das gesamte Verfahren oder zumindest die Schritte S1 und S2 jedoch auch im Betrieb der Maschine 1 wiederholt werden.
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Für die Kommunikation zwischen den Steuereinrichtungen 11, 21 und optional mindestens einer weiteren Steuereinrichtung ist jede TSN-Topologie denkbar.
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3 zeigt eine Maschine 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Maschine 2 ist in weiten Teilen auf die gleiche Weise aufgebaut, wie die Maschine 1 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel. Jedoch hat die Maschine 2 nur zwei Antriebseinrichtungen 14, 24, wobei jede Steuereinrichtung 11, 21 nur mit einer der Antriebseinrichtungen 14, 24 verbunden ist. Auch von der Maschine 2 ist das zuvor beschriebene Verfahren ausführbar.
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4 zeigt eine Maschine 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Maschine 3 ist in weiten Teilen auf die gleiche Weise aufgebaut, wie die Maschine 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch hat die Maschine 3 nur zwei Antriebseinrichtungen 24, 25, wobei die beiden Antriebseinrichtungen 24, 25 nur mit einer der Steuereinrichtungen 11, in diesem Beispiel der Steuereinrichtung 21, verbunden sind. Auch von der Maschine 3 ist das zuvor beschriebene Verfahren ausführbar. In diesem Fall ist der Master-Sollwert-Generator 115 vorzugsweise wieder in der Steuereinrichtung 11 vorgesehen und es wird eine sollwertmäßige Synchronisation der Steuereinrichtung 11, 21 vorgenommen, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch benötigt die Steuereinrichtung 11 in diesem Fall nicht zwingend eine zweite Schnittstelle 112 und führt folglich auch nicht zwingend die Erzeugung eines Taktsignals 112A aus, wie zuvor in Bezug auf den Schritt S2 des Verfahrens beschrieben. Somit ist die zweite Schnittstelle 112 nur optional vorgesehen.
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Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist der Zeitmaster 30 eine Bewegungssteuerung, beispielsweise die Steuereinrichtung 11 oder die Steuereinrichtung 21. Auf diese Weise muss die Funktion des Zeitmasters 30 nicht von extern ausgeführt werden, sondern kann in die Steuereinrichtung 11 oder die Steuereinrichtung 21 integriert sein.
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Ansonsten ist die Maschine 1 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel ist der Zeitmaster 30 eine CNC-Steuerung (CNC = Computerized Numerical Control = rechnergestützte numerische Steuerung). In diesem Fall ist die Maschine 1 beispielsweise eine Werkzeugmaschine.
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Ansonsten ist die Maschine 1 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ist der Zeitmaster 30 ein Feldbusgerät mit Multi-Ethernet-Schnittstelle, insbesondere ein Sercos-Device mit Multi-Ethernet-Schnittstelle. Mit der echtzeitfähigen Multi-Ethernet-Schnittstelle ist eine beliebige Auswahl der wichtigsten Ethernet Protokolle wie Sercos, EtherCAT, EtherNet/IP, VARAN und PROFINET, usw. möglich. Dabei ist eine flexible Einbindung des Feldbusgeräts, der insbesondere ein Achsregler ist, in die übergeordneten Steuerungsnetzwerke - unabhängig vom Steuerungshersteller - möglich.
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Ansonsten ist die Maschine 1 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Maschine 1 und des Verfahrens zur synchronen Ansteuerung der Antriebseinrichtungen 14, 15, 24, 25 können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Bei der Maschine 1 müssen die erste und zweite Schnittstellen 111, 112, nicht in der Steuereinrichtung 11 integriert sein, sondern die erste Schnittstelle 111 und/oder die zweite Schnittstelle 112 können/kann in einem separaten Gerät vorgesehen sein. Außerdem müssen bei der Maschine 1 die erste und zweite Schnittstellen 211, 212, nicht in der Steuereinrichtung 21 integriert sein, sondern die erste Schnittstelle 211 und/oder die zweite Schnittstelle 212 können/kann in einem separaten Gerät vorgesehen sein.
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Die Maschine 1 ist insbesondere für alle Anwendungen besonders vorteilhaft ausgestaltet, die mit mehrere Bewegungs- und/oder CNC-Steuerungen und eine große Antriebsanzahl aufweisen, die eine steuerungsübergreifende Synchronisierung der Antriebseinrichtungen 14, 15, 24, 25 erfordern.
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Die Maschine 1 kann zusätzlich oder alternativ eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) aufweisen.
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Die Maschine 1 kann eine Industrieanlage sein, wie zuvor beschrieben. Die Maschine 1 kann jedoch stattdessen ein Fahrzeug sein.
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Die Maschine 1 kann zusätzlich oder alternativ eine Bewegungslogiksteuerung für beispielsweise Transportsysteme oder zur Führung von Werkzeugen, usw. aufweisen.
