DE10208791B4

DE10208791B4 - Druckmaschinenantriebssystem

Info

Publication number: DE10208791B4
Application number: DE10208791A
Authority: DE
Inventors: Eckehard Sommer
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2002347217A; US6701836B2; DE10208791C5; JP4494702B2; US20020124743A1; DE10208791A1

Abstract

Verfahren zur Synchronisierung eines Druckmaschinenantriebssystems (1), welches mehrere Antriebe (2, 3, 4, 5) mit Antriebsmotoren aufweist, denen lokale Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) mit ersten Datenverarbeitungsmitteln sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit (10) mit zweiten Datenverarbeitungsmitteln zugeordnet sind, wobei die ersten Datenverarbeitungsmittel mit den zweiten Datenverarbeitungsmitteln miteinander kommunizierend verbunden sind und zum Betreiben der Antriebsmotoren Antriebsdaten (A) in den ersten Datenverarbeitungsmitteln verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der ersten Datenverarbeitungsmittel einer der Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) die jeweiligen Antriebsdaten (A) in Abhängigkeit von den in den übrigen ersten Datenverarbeitungsmitteln erforderlichen Rechenvorgängen berechnet und dass bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe (2, 3, 4, 5) und/oder der ersten Datenverarbeitungsmittel ausgeglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung eines Druckmaschinenantriebssystems, welches mehrere Antriebe mit Antriebsmotoren aufweist, denen lokale Antriebssteuerungseinheiten mit ersten Datenverarbeitungsmitteln sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit mit zweiten Datenverarbeitungsmitteln zugeordnet sind, wobei die ersten Datenverarbeitungsmittel mit den zweiten Datenverarbeitungsmitteln miteinander kommunizierend verbunden sind und zum Betreiben der Antriebsmotoren Antriebsdaten in den ersten Datenverarbeitungsmitteln verwendet werden, sowie eine Druckmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren zum Ansteuern mehrerer Motoren eines Antriebssystems, welches dazu dient die Motoren synchron zueinander zu halten, sind bekannt. Im Allgemeinen besteht bei solchen Antriebssystemen das Problem darin, eine größere Anzahl Antriebe hinsichtlich der Winkelsollwertvorgabe synchron zu halten. Insbesondere bei dem Antriebssystem einer Druckmaschine mit Antrieben für jede Druckstufe beziehungsweise Druckfarbe ist es erforderlich, die Antriebsmotoren der verschiedenen Antriebe synchron zu halten, um gute Druckergebnisse realisieren zu können. Auf Grund der unterschiedlichen Spezifikationen der Antriebe müssen an der Druckmaschine zum Einen verschiedenartige Antriebsmotoren in den Antrieben einsetzbar sein, zum Anderen ist es erforderlich verschiedenartige Prozessoren für die Antriebssteuerungen der Antriebe vorzusehen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 26 287 A1 geht ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems für Druckmaschinen hervor, welches mindestens zwei Antriebsgruppen mit einer Anzahl von durch Antriebsregler geregelten Antrieben aufweist. Die Antriebsregler einer Antriebsgruppe werden über einen Antriebsbus mittels eines lokalen Synchronisationstaktes synchronisiert und die lokalen Synchronisationstakte werden über ein die Antriebssteuerungen verbindendes Antriebsdatennetz an einen globalen Synchronisationstakt angeglichen. Über eine derartige anlagenweite Synchronisation der Antriebe mittels eines globalen Signals soll es möglich sein, ein Antriebssystem mit einer nahezu beliebigen Anzahl von Antrieben auszurüsten. Dazu werden Sollwerte für die Antriebe nach Maßgabe des globalen Synchronisationstaktes synchron zwischen den Antriebssteuerungen über das Antriebsdatennetz übertragen, so dass keine zeitlichen Fehler bei der Sollwertübertragung auftreten.
Die US 5 615 609 A beschreibt ein Antriebssystem und ein Verfahren zur Kontrolle der Datenerfassung an einer Druckmaschine für Wellpappe mit mehreren Antrieben, welche den Einsatz von Gleichstrommotoren zulassen. Dabei wird eine Hauptantriebssteuerung zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit mit dem Hauptantrieb elektronisch gekoppelt. Ein Hauptantriebstaktgeber erzeugt einen von der Drehbewegung des Hauptantriebs abhängigen Ausgangstakt. Ein Folgeantriebsmotor ist zur Kontrolle der Geschwindigkeit des Folgeantriebsmotors gegenüber dem Hauptantriebsmotor mit einer Folgeantriebssteuerung elektronisch gekoppelt. Ein Folgeantriebstaktgeber erzeugt einen Ausgangstakt in Abhängigkeit der Drehbewegung des Folgeantriebs der Druckmaschine. Ein Controller ist zum Empfang der Ausgangstaktsignale des Haupt- und der Folgeantriebstakte eingestellt und verarbeitet die Haupt- und die Folgeantriebstakte, um diesbezügliche Kontrollbefehle zu erzeugen und an die Folgeantriebssteuerung zu übermitteln, so dass die Folgeantriebe in Abhängigkeit zu dem Hauptantrieb eingestellt werden, um Synchronlauf der Haupt- und der Folgeantriebsmotoren zu erreichen.
Die Nachteile dieses Systems beziehungsweise Verfahrens bestehen im Wesentlichen darin, dass die Steuerungen der Folgeantriebe vom Betrieb des Hauptantriebs abhängig sind. Diese Abhängigkeit bedingt, dass der Lauf der Folgeantriebe stets verzögert auf die Vorgaben des Hauptantriebs reagiert. Unterschiede zwischen den Taktgeneratoren sowie in der Rechengenauigkeit und Rechengeschwindigkeit der Antriebssteuerungen sind intern nicht ausgleichbar. Des Weiteren wird der Synchronlauf der Antriebsmotoren ausschließlich aufgrund der Taktsignale der den Motoren zugeordneten Taktgeneratoren eingestellt, so dass größere Differenzen zwischen den Betriebswerten der Gleichstrommotoren und den Sollwerten der zentralen Steuerung, welche ein oder mehrere Abtastintervalle überschreiten, von der bekannten Synchronsteuerung nicht korrigierbar sind.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die Übertragung der Hauptantriebstaktung an die Folgeantriebssteuerungen auf unterschiedlich langen elektronischen Wegen erfolgt, wobei in der Regel ein oder mehrere elektronische Bausteine zwischengeschaltet sind, so dass es auch zu unterschiedlichen Übermittlungszeiten kommt. Der Ausgleich derartiger Uriterschiede in einer räumlich ausgedehnten und Störungen ausgesetzten elektronischen Leiteranordnung ist kostenaufwändig und fehleranfällig.
Es ist auch von Nachteil, dass beim Einsatz verschiedenartiger Antriebsmotoren an der Druckmaschine, die mit unterschiedlichen Prozessoren gesteuert werden, die Prozessoren unterschiedliche Taktfrequenzen, unterschiedliche Rechengenauigkeiten hinsichtlich der Kommastellen beziehungsweise der Rundungen und unterschiedliche Abtastzeitpunkte haben können, zu denen die Motorpositionen überprüft werden. Beim Zusammenwirken dieser verschiedenartigen Antriebsmotoren mit unterschiedlichen Prozessoren entsteht nach einer gewissen Zeit ein Drift im Synchronlauf der Antriebsmotoren, der sich aufgrund der vorbeschriebenen Unterschiede der Bauteile einstellt und eine Winkeldifferenz der Antriebsmotoren bewirkt, die von der Antriebssteuerung selbst nicht erkannt werden kann. Sofern diese Winkeldifferenz nicht zu Kollisionen von mechanischen Teilen führt, bedingt sie jedenfalls erhebliche Qualitätseinbußen beim Druck.
Es sind aus der Interface-Technologie des Weiteren Antriebssteuerungen für Maschinenantriebe bekannt, bei denen die Datenverarbeitungsmittel der Antriebe in Datenkreisen zusammengeschlossen sind. Die Firmendruckschrift SERCOS – IEC61491, EN 61491 offenbart ein Antriebssystem, bei dem jeweils mehrere Antriebsachsen in einem Datenkreis als Antriebsgruppe zusammengeschlossen sein können. In jedem Datenkreis wird die Vorgabe von Antriebswerten und Steuerungsbefehlen in einem Abtast- und Aktualisierungszyklus nacheinander in jedem der angeschlossenen Antriebe aktualisiert, das heißt, die Aktualisierung der Sollwerte jedes Antriebs wird durch die Abarbeitung derselben Befehls-, Prüf- und Rechenschritte zeitnah durchgeführt.
Bei diesem System hat sich als nachteilig erwiesen, dass ein großes Datenaufkommen zwischen den Antrieben und deren Steuerungseinheiten sowie zwischen den Antriebssteuerungseinheiten und der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit entsteht, da die Werte wegen des Genauigkeitserfordernisses hinsichtlich des Synchronlaufs, insbesondere bei Verwendung in einer Druckmaschine mit mehreren Antrieben, in jedem einzelnen Antrieb gleichzeitig gemessen und dessen Befehlsvorgaben simultan verarbeitet werden müssen. In den offenbarten Datenkreisen sind daher aufwendige und kostenintensive Bauelemente für die entsprechenden Datenverbindungen, wie beispielsweise dem Datenbus zwischen den Steuerungseinheiten, und entsprechende Integrierte Schaltkreise mit hoher Kapazität erforderlich.
Des Weiteren wirkt sich bei diesem System nachteilig aus, dass die Abarbeitung eines Befehls- und/oder Abtastzyklus von Antrieb zu Antrieb nacheinander erfolgt und daher zwischen den jeweils in gesonderten Datenkreisen verbundenen Antriebsgruppen zeitlich variieren kann. Erst nach Beendigung eines Zyklus sind alle Antriebe des Datenkreises aufeinander synchron abgestimmt, wobei die Abstimmung der Datenkreise der verschiedenen Antriebsgruppen zentral erfolgen muss.
Um bei allen Antrieben Ungenauigkeiten beziehungsweise Störungen des Synchronlaufs zu vermeiden, sind daher kostenaufwendige Datenverarbeitungssysteme einschließlich der dafür vorgesehenen Datenverarbeitungsprogramme notwendig, die den großen Datendurchsatz bewältigen können und die erforderlichen, äußerst geringen Zyklus- beziehungsweise Abtastzeiten berücksichtigen. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die DE 197 42 461 A1 bekannt. Diese schlägt zur Synchronisation zweier Druckwerksgruppen eine dazwischen geschaltete Übergabestation vor. Ein Drift zwischen den beiden unabhängig geregelten Druckwerksgruppen wird dadurch ausgeglichen, dass sich die Übergabestation zur Übernahme eines Bogens von der ersten Druckwerksgruppe auf diese synchronisiert und zur Übergabe des Bogens zur zweiten Druckwerksgruppe auf diese synchronisiert. Die Synchronisierung erfolgt dadurch, dass die Antriebssteuerung der Übergabestation der Istwert-Vorgabe durch die jeweiligen Druckwerksgruppen folgt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, die Synchronisation mehrerer Antriebsmotoren eines Antriebssystems insbesondere in einer Druckmaschine zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, indem das Datenverarbeitungsmittel einer Antriebssteuerung die jeweiligen Antriebsdaten in Abhängigkeit von den in den übrigen Datenverarbeitungsmitteln erforderlichen Rechenvorgängen bei der entsprechenden Berechnung von Antriebsdaten der anderen Antriebe berechnet und dass bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe ausgeglichen werden.
In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, das Antriebssystem vollständig dezentral zu betreiben und bereits bei der Berechnung der Antriebsdaten für den Betrieb des Antriebsmotors jedes Antriebs Unterschiede zwischen den verschiedenen Antrieben zu berücksichtigen und bei der Berechnung der Antriebsdaten vorzugeben. Vorzugsweise weisen die Datenverarbeitungsmittel hierzu eine einheitliche Zeitbasis auf, welche für das gesamte System verbindlich ist. Dabei bleibt die technische Option erhalten, bestimmte Antriebswerte zentral durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorzugeben.
In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, das Antriebssystem vollständig dezentral zu betreiben und bereits bei der Berechnung der Antriebsdaten für den Betrieb des Antriebsmotors jedes Antriebs Unterschiede zwischen den verschiedenen Antrieben zu berücksichtigen und bei der Berechnung der Antriebsdaten vorzugeben. Vorzugsweise weisen die Datenverarbeitungsmittel hierzu eine einheitliche Zeitbasis auf, welche für das gesamte System verbindlich ist. Dabei bleibt die technische Option erhalten, bestimmte Antriebswerte zentral durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorzugeben.
Des Weiteren können alle Antriebe einer Druckmaschine in einem Antriebssystem betrieben und angesteuert werden, so dass auf die Untergliederung der Antriebe einer Druckmaschine in einzelne Antriebsgruppen weitgehend verzichtet werden kann. Dies und die dezentrale Berechnung von Antriebswerten beziehungsweise von Verfahrtrajektorien, welche in den Antrieben unmittelbar realisierbar sind, führen dazu, dass das Datenaufkommen des Antriebssystems gering ist und im Wesentlichen mittels standardmäßigen Bauelementen und entsprechend einfachen Datenverarbeitungsprogrammen für Steuerungen und die Datenverbindungen realisierbar ist.
Insbesondere wird damit erreicht, dass das Datenaufkommen zwischen den Antriebssteuerungseinheiten untereinander, zwischen den Antriebssteuerungseinheiten und der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit beziehungsweise zwischen den Antriebssteuerungseinheiten und den Antriebsmotoren reduziert wird, so dass die Anzahl an Vorgaben von Antriebsdaten erhöht werden kann. Dies führt zu einer größeren Genauigkeit der Antriebssteuerungen und damit des Synchronlaufs der Antriebsmotoren.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Antriebsdaten frei von Formatierungsvorgaben von Spezialbauelementen wie anwendungsdefinierbaren Integrierten Schaltkreisen oder speziellen Datenbussen im Antriebssystem verarbeitbar sind und somit die Datenverarbeitungszeiten weiter vermindert werden können. Des Weiteren ist von Vorteil, dass die Befehls- und/oder Abtastzeiten in jeder Antriebssteuerung individuell handhabbar sind. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebsdaten Sollwerte für jeden Antrieb umfassen und dass die Sollwerte zentral durch einen Sollwertgeber berechnet werden. Dabei kann der Sollwertgeber der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit beziehungsweise einer dafür vorgesehenen Antriebssteuerungseinheit zugeordnet, vorzugsweise in die entsprechende Steuerungseinheit integriert sein. Erfindungsgemäß kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der Sollwertgeber ein externer Prozessor ist, der keiner der vorgenannten Steuerungseinheiten zugeordnet ist, und die Sollwerte der einzelnen Antriebe zentral berechnet und an die Antriebe weitergibt, wobei die jeweiligen Sollwerte von den Antrieben ohne weitere Berechnungen übernommen werden können. Somit ist es möglich, die Antriebe, welche beispielsweise bezüglich der Abtastzeiten dezentral gesteuert sind, mit zentral berechneten Verfahrtrajektorien zu beaufschlagen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebsdaten die Position, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Antriebsmotors umfassen. Durch diese Parameter ist der Betrieb des Antriebsmotors in jedem Zustand beschreibbar, so dass ein Synchronlauf der Antriebsmotoren durch die Antriebssteuerungseinheiten jederzeit vorgegeben wird. Dies wird dadurch erreicht, dass bei der Berechnung Unterschiede der Taktung, der Rechenzeit und/oder der Rechengenauigkeit von elektronischen Bauteilen der Antriebssteuerungen, vorzugsweise von Prozessoren und Speichereinheiten, ausgeglichen werden. Der Ausgleich von Unterschieden bei der Berechnung dieser Parameter kann dadurch erfolgen, dass die Berechnungen hinsichtlich der Art beziehungsweise Anzahl der Rechenschritte als auch der Speicherung von Zwischenergebnissen aneinander angepasst werden. Dabei wird nicht in erster Linie auf die Erzeugung einer möglichst hohen Rechengenauigkeit oder einer schnellen Rechenzeit abgestellt, sondern auf eine möglichst identische Rechengenauigkeit beziehungsweise Rechenzeit bei der Berechnung der Antriebsdaten der verschiedenen Antriebe.
Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit die Sollwerte für den Antrieb des Antriebssystems an die Antriebssteuerungseinheiten übermittelt, dass die Datenverarbeitungsmittel der Antriebssteuerungseinheiten die Antriebsdaten des jeweils zugeordneten Antriebs berechnen und dass zur Berechnung der jeweiligen Antriebsdaten die Datenverarbeitungsmittel äquivalente Arbeitsschritte durchführen.
In vorteilhafter Weise wird somit erreicht, dass jeder Antrieb mit Antriebsdaten beaufschlagt wird, welche zentral vorbestimmt sind, jedoch dezentral für jeden Antrieb individuell berechnet werden. Hierzu werden von jeder Antriebssteuerung äquivalente Arbeitsschritte durchgeführt, so dass systembedingte Unterschiede ausgeglichen werden können.
Die Arbeitsschritte umfassen dabei zum Einen Rechen- und Speichervorgänge, zum Anderen sind davon auch Datenübermittlungen umfasst, beispielsweise zwischen den Antriebssteuerungseinheiten und Antriebsmotoren, zwischen den Datenverarbeitungsmitteln, aber auch zwischen den sonstigen elektronischen Bauteilen des Antriebssystems. Bei der Berechnung können ohne Weiteres system- beziehungsweise produktionsbedingte Parameter berücksichtigt werden, wie beispielsweise Übersetzungsfaktoren zwischen den Antrieben. Es ist des Weiteren erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Synchronisation der Antriebe die Betriebswerte jedes Antriebsmotors durch die zugeordnete lokale Antriebssteuerungseinheit dezentral erfasst werden und dass von den Datenverarbeitungsmitteln Abweichungen der Betriebswerte von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorgegebenen Sollwerten, vorzugsweise Winkeldifferenzen der Antriebsmotoren, berechnet und durch Anpassung der Antriebswerte ausgeglichen werden.
Eine Kontrolle der Betriebswerte wird dabei in gleicher Weise vorgenommen wie die Ermittlung der Antriebsdaten. Dies wird dadurch erreicht, dass die zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten eines Antriebs notwendigen Arbeitsschritte vorgegeben und/oder durch Zusammenschluss in einem Datennetz unmittelbar von dem Datenverarbeitungsmittel ermittelt werden. Da sowohl bei der Berechnung als auch bei der Anpassung der Antriebsdaten die notwendigen Arbeitschritte bekannt sind, können die von den Datenverarbeitungsmitteln durchzuführenden Arbeitsschritte bereits seitens der benutzten Datenverarbeitungsprogramme oder der integrierten Schaltungen vorgegeben werden. Es ist auch vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsmittel die Arbeitsschritte selbst ermitteln und bei der Berechnung beziehungsweise Anpassung der Antriebswerte berücksichtigen.
Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Informationen über notwendige Arbeitsschritte der Datenverarbeitungsmittel im Datennetz verteilt und verglichen werden, dass die im Datennetz mindestens erforderlichen gleichen Arbeitsschritte ermittelt werden und dass die für jedes Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten notwendigen Arbeitsschritte so modifiziert werden, dass für jeden Antrieb die zumindest erforderlichen Arbeitsschritte bei der Berechnung durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, Unterschiede bei den Berechnungen der Antriebswerte der verschiedenen Antriebe, wie beispielsweise unterschiedliche Taktungen oder Rechengenauigkeiten der Prozessoren, auszuschließen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die notwendigen und/oder zumindest erforderlichen Arbeitsschritte jeweils von dem Datenverarbeitungsmittel des zugeordneten Antriebs und/oder von der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit ermittelt werden. Dabei wird zunächst ermittelt, welche Arbeitschritte der jeweiligen Datenverarbeitungsmittel bei den Berechnungen der Antriebswerte notwendig sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Arbeitsschritte Speicherschritte und/oder Rechenoperationen, vorzugsweise Additionen und/oder Multiplikationen, umfassen. Erfindungsgemäß wird bestimmt, welche Art von Arbeitschritte in welcher Anzahl für die Berechnungen zumindest erforderlich sind, um die Unterschiede auszugleichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass von den Datenverarbeitungsmitteln jedes Antriebs zur Berechnung der Antriebsdaten dieselbe Anzahl an Rechenschritten und/oder Speicherschritten, vorzugsweise mittels Gleitkommaprozessoren in Gleitkommaformat, durchgeführt werden. Die Durchführung der Arbeitsschritte im Gleitkommaformat ermöglicht es, zeit- und kapazitätsaufwändige Normierungsschritte zu vermeiden und gleichzeitig eine äquivalente Rechengenauigkeit bei den Berechnungen in jedem Antrieb zu erhalten. Des Weiteren ist es somit möglich, bei allen Antrieben, das heißt in jeder Antriebssteuerungseinheit, dieselben Datenverarbeitungsprogramme für die Berechnungen der Antriebsdaten vorhalten zu können und somit softwareseitig identische Bedingungen zu schaffen. Somit werden weitere Unterschiede bei der Berechnung der Antriebsdaten vermieden.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren mit einer Druckmaschine durchgeführt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebsmotoren durch die jeweils zugeordneten Antriebssteuerungseinheiten mittels dezentral berechneter Antriebswerte betreibbar sind, dass die Datenverarbeitungsmittel der lokalen Antriebssteuerungseinheiten in einem Datennetz miteinander verbunden sind und dass die Antriebswerte aufgrund der von der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit vorgegebenen Sollwerte durch im Datennetz ermittelte äquivalente Arbeitsschritte berechenbar sind.
Für die Kontrolle der Antriebe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebsmotoren Abtastmittel zur Erfassung der Betriebswerte des Antriebs aufweisen, dass die Abtastmittel mit den Datenverarbeitungsmitteln kommumizierend verbunden sind und dass Abweichungen der Betriebswerte, vorzugsweise der Winkeldifferenzen, von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorgegeben Sollwerten ermittelbar und durch Anpassung der Antriebsdaten ausgleichbar sind.
In vorteilhafter Weise ist dazu vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung der Antriebsdaten und/oder der Winkeldifferenzen wenigstens einen Prozessor, vorzugsweise einen Gleitkommaprozessor, aufweisen, welcher im Datennetz die mindestens erforderlichen Arbeitsschritte ermittelt und die Berechnungen und/oder Anpassung der lokalen Antriebsdaten durch äquivalente Arbeitsschritte selbsttätig vornimmt.
Mit der so beschriebenen Druckmaschine ist es in vorteilhafter Weise möglich, zu jedem Zeitpunkt identische Befehlsvorgaben im Rahmen der gewählten Genauigkeit zu erreichen und zu identischen Veränderungen im Wertetripel der Beschleunigung, der Geschwindigkeit und der Position des Antriebsmotors der betroffenen Antriebe, beispielsweise dem Anleger, dem Druckwerk mit Hauptantrieb und Ausleger der Druckmaschine, zu kommen.
Abweichungen des Synchronlaufs werden somit besonders dann vermieden, wenn die Betriebswerte der Beschleunigung, der Drehzahl und der Position der Antriebsmotoren aufgrund systembedingter Grenzen von herkömmlichen Synchronkontrollen nicht mehr ausgleichbar sind.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Druckmaschinenantriebssystem mit mehreren Antrieben.
In 1 ist ein Druckmaschinenantriebssystem 1 mit vier voneinander unabhängigen Antrieben eines Anlegers 2, eines Hauptantriebs 3, eines Auslegers 4 und eines zusätzlichen Antriebs 5 dargestellt. Die Antriebe 2, 3, 4, 5 weisen Antriebsmotoren auf, wobei jedem Antriebsmotor eine lokale Antriebssteuerungseinheit 6, 7, 8, 9 mit Datenverarbeitungsmitteln zugeordnet ist. Die Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit 10 sind in einem Datennetz 11 miteinander kommunizierend verbunden. Die Antriebsmotoren werden durch die jeweils zugeordneten Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 dezentral durch Vorgabe von Antriebsdaten betrieben, was in der Zeichnung durch die Pfeile A dargestellt ist. Die Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 berechnen hierzu selbständig die Verfahrtrajektorien für den Antriebsmotor. Dabei werden die Werte für die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung dezentral berechnet und an den Antriebsmotor übermittelt. Durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit 10 erfolgt die allgemeine Vorgabe der Sollwerte, was in der Zeichnung mittels Pfeilen C dargestellt ist, und der Zeittaktung, was in der Zeichnung mittels Pfeil D dargestellt ist.
Aufgrund der unterschiedlichen Spezifikationen der verschiedenen Antriebe 2, 3, 4, 5 müssen die jeweiligen Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 verschiedene Rechenoperationen durchführen, welche zudem mittels unterschiedlicher Arbeitsschritte der Datenverarbeitungsmittel vorgenommen werden. Die Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 weisen hierzu vorzugsweise jeweils Gleitkommaprozessoren auf, welche in der Regel in den Mikroprozessoren der Datenverarbeitungsmittel integriert sind.
Zur Berechnung der Antriebsdaten werden die Betriebswerte, vorzugsweise die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Antriebsmotoren ermittelt und von dem jeweiligen Datenverarbeitungsmittel erfasst, was in der Zeichnung durch die Pfeile B dargestellt ist. Die Vorgabe der Antriebsdaten und die Ermittlung der Betriebswerte an den Antriebsmotoren erfolgt an den Antrieben zu unterschiedlichen Abtastzeiten.
Um zu vermeiden, dass von den Datenverarbeitungsmitteln mit kürzeren Abtastzeitintervallen die erforderlichen Rechenschritte häufiger durchgerührt werden als bei den Datenverarbeitungsmitteln mit längeren Abtastzeitintervallen, was nach einer gewissen Anzahl an Rechenzyklen auf Grund der endlichen Mantisse bei der Berechnung in einem Gleitkommaformat zu Divergenzen der Antriebsdaten führt, werden erfindungsgemäß die Berechnungen so ausgeführt, dass das Datenverarbeitungsmittel einer Antriebssteuerung die jeweiligen Antriebsdaten in Abhängigkeit von den in den übrigen Datenverarbeitungsmitteln erforderlichen Rechenvorgängen entsprechend den Berechnungen von Antriebsdaten der anderen Antriebe berechnet und dass bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe ausgeglichen werden. Dabei wird erreicht, dass das System mit längeren Abtastzeitintervallen dieselbe Anzahl von Rechenschritten mit auch genau derselben Abtasttaktung durchführt wie das System mit kürzeren Abtastzeitintervallen. Dabei wird eine äquidistante Zeitspanne vorgegeben, welche dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen aller betreffenden Abtastzeiten der Antriebe entspricht. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass alle Antriebe bei identischem Ausgangszustand und bei identischer Vorgabe von Arbeitsschritten zu jedem Zeitpunkt, der dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen aller Abtastzeiten entspricht, über identische Sollwerte verfügen, so dass alle Antriebe längere Zeit synchron laufen.
Die Implementierung der Sollwertberechnung bei der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist so ausgelegt, dass zu Beginn eines Verfahrbefehls die Startwerte gespeichert werden und Abtastschritt für Abtastschritt nur die zu fahrende Differenz berechnet wird, da im Betrieb im Wesentlichen keine Beschleunigung zu berechnen ist. Auch bei unterschiedlichen Ausgangszuständen jedoch identischen Befehlsvorgaben sind somit identische zu fahrende Differenzwerte gewährleistet. Die zu fahrenden Differenzwerte werden wiederum Abtastschritt für Abtastschritt akkumuliert, so dass der jeweils abtastkonforme Sollwert sich aus der Summe des Startwerts zu Befehlsbeginn und dem akkumulierten zu fahrenden Differenzwert ergibt. Die möglichen Abweichungen im Synchronlauf der Antriebe hängen somit in vorteilhafter Weise ausschließlich von den Abweichungen der Startwerte ab. Das bedeutet, dass zu jedem Zeitpunkt, der einem Vielfachen des kleinsten gemeinsamen Vielfachen aller Abtastzeiten entspricht, bei identischer Befehlsvorgabe auch identische zu fahrende Differenzwerte berechnet werden. Somit ist ein optimaler Synchronlauf der Antriebe gewährleistet.
Eine Möglichkeit zur Anpassung der Arbeitsschritte ist, die Abtastzeit für die Systeme mit kürzeren Abtastzeitintervallen zu erhöhen. Dabei führen die Datenverarbeitungsmittel identische oder äquivalente Arbeitsschritte aus, welche von Gleitkommaprozessoren in den Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 abgearbeitet werden. Bei mathematischen Arbeitsschritten, die aus mehr als nur einer Operation bestehen, hält ein Compiler im Rahmen der verwendeten Optimierungsstufe Zwischenergebnisse in den Registern des Gleitkommaprozessors. Die Zwischenergebnisse jeder Operation werden abhängig von dem Gleitkommaprozessor dabei nicht im gewählten Zahlenformat weiter verarbeitet.
Es sind für die Datenverarbeitungsmittel Gleitkommaprozessoren vorgesehen, die standardmäßig im 80 Bit Format arbeiten. Um zu vermeiden, dass bei jedem Zwischenspeichern Rundungsfehler auftreten, welche sich über mehrere Arbeitsschritte hin akkumulieren und die im ursprünglich gewählten Format, welches beispielsweise einfach oder doppelt genau nach IEEE 754 arbeitet, nicht erkennbar sind, werden für jeden Antrieb identische oder äquivalente Zwischenspeicherungen vorgegeben oder ermittelt. Die Berechnung der Antriebsdaten erfolgt dann mit äquivalenten Arbeitsschritten, so dass an jedem Antrieb 2, 3, 4, 5 zumindest dieselbe Fehlerrate auftritt. Im statistischen Mittel der Häufigkeit der Arbeitsschritte gleichen sich die Fehler im Wesentlichen aus, so dass die Antriebe im Wesentlichen zueinander synchron angesteuert und betrieben werden können.
Bezugszeichenliste

1: Druckmaschinenantriebssystem
2: Anleger
3: Hauptantrieb
4: Ausleger
5: Zusätzlicher Antrieb
6: Antriebssteuerung des Anlegers
7: Antriebssteuerung des Hauptantriebs
8: Antriebssteuerung des Auslegers
9: Antriebssteuerung des zus. Antriebs
10: Zentrale Bedien- und Steuerungseinheit
11: Datennetz
A: Antriebsdatenvorgabe
B: Betriebswerteerfassung
C: Sollwertvorgabe
D: Zeit- und Positionsvorgabe

Claims

Verfahren zur Synchronisierung eines Druckmaschinenantriebssystems (1), welches mehrere Antriebe (2, 3, 4, 5) mit Antriebsmotoren aufweist, denen lokale Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) mit ersten Datenverarbeitungsmitteln sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit (10) mit zweiten Datenverarbeitungsmitteln zugeordnet sind, wobei die ersten Datenverarbeitungsmittel mit den zweiten Datenverarbeitungsmitteln miteinander kommunizierend verbunden sind und zum Betreiben der Antriebsmotoren Antriebsdaten (A) in den ersten Datenverarbeitungsmitteln verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der ersten Datenverarbeitungsmittel einer der Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) die jeweiligen Antriebsdaten (A) in Abhängigkeit von den in den übrigen ersten Datenverarbeitungsmitteln erforderlichen Rechenvorgängen berechnet und dass bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe (2, 3, 4, 5) und/oder der ersten Datenverarbeitungsmittel ausgeglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdaten (A) auf Basis von Sollwerten (C) für jeden Antrieb (2, 3, 4, 5) berechnet werden und dass die Sollwerte (C) zentral durch einen Sollwertgeber berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdaten (A) eine Position, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Antriebsmotoren umfassen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung Unterschiede einer Taktung, einer Rechenzeit und/oder einer Rechengenauigkeit von elektronischen Bauteilen der Antriebssteuerungen (6, 7, 8, 9), vorzugsweise von Prozessoren und Speichereinheiten, ausgeglichen werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit (10) die Sollwerte (C) für den Antrieb (2, 3, 4, 5) des Druckmaschinenantriebssystems (1) an die Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) übermittelt, dass die ersten Datenverarbeitungsmittel der Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) die Antriebsdaten (A) des jeweils zugeordneten Antriebs (2, 3, 4, 5) berechnen und dass zur Berechnung der jeweiligen Antriebsdaten (A) die Datenverarbeitungsmittel äquivalente Arbeitsschritte durchführen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Synchronisation der Antriebe (2, 3, 4, 5) Betriebswerte (B) jedes Antriebsmotors durch die zugeordnete lokale Antriebssteuerungseinheit (6, 7, 8, 9) dezentral erfasst werden und dass von den ersten Datenverarbeitungsmitteln Abweichungen der Betriebswerte (B) von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit (10) vorgegebenen Sollwerten (C), vorzugsweise Winkeldifferenzen der Antriebsmotoren, berechnet und durch Anpassung der Antriebsdaten (A) ausgeglichen werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten eines der Antriebe (2, 3, 4, 5) notwendigen Arbeitsschritte vorgegeben und/oder durch Zusammenschluss in einem Datennetz (11) unmittelbar von dem ersten Datenverarbeitungsmittel ermittelt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über notwendige Arbeitsschritte der ersten Datenverarbeitungsmittel im Datennetz (11) verteilt und verglichen werden, dass die im Datennetz (11) mindestens erforderlichen gleichen Arbeitsschritte ermittelt werden und dass die für jedes der ersten Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten (A) notwendigen Arbeitsschritte so modifiziert werden, dass für jeden Antrieb (2, 3, 4, 5) die zumindest erforderlichen Arbeitsschritte bei der Berechnung durchgeführt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendigen und/oder zumindest erforderlichen Arbeitsschritte jeweils von dem ersten Datenverarbeitungsmittel des zugeordneten Antriebs (2, 3, 4, 5) und/oder von der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit (10) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte Speicherschritte und/oder Rechenoperationen, vorzugsweise Additionen und/oder Multiplikationen, umfassen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von den ersten Datenverarbeitungsmitteln jeder Antriebssteuerungseinheit (6, 7, 8, 9) zur Berechnung der Antriebsdaten (A) dieselbe Anzahl an Rechenschritten und/oder Speicherschritten, vorzugsweise mittels Gleitkommaprozessoren in einem Gleitkommaformat, durchgeführt werden.
Druckmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren durch die jeweils zugeordneten Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) mittels dezentral berechneter Antriebsdaten (A) betreibbar sind, dass die ersten Datenverarbeitungsmittel der lokalen Antriebssteuerungseinheiten (6, 7, 8, 9) in einem Datennetz (11) miteinander korrespondierend verbunden sind und dass die Antriebsdaten (A) aufgrund der von der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit (10) vorgegebenen Sollwerte (C) durch im Datennetz (11) ermittelte äquivalente Arbeitsschritte berechenbar sind und dass die ersten Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung der Antriebsdaten (A), insbesondere der Winkeldifferenzen, wenigstens einen Prozessor, vorzugsweise einen Gleitkommaprozessor, aufweisen, welcher im Datennetz (11) die mindestens erforderlichen Arbeitsschritte ermittelt und die Berechnungen und/oder Anpassung der Antriebsdaten (A) durch äquivalente Arbeitsschritte selbsttätig vornimmt.
Druckmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren Abtastmittel zur Erfassung der Betriebswerte (B) des jeweiligen Antriebs (2, 3, 4, 5) aufweisen, dass die Abtastmittel mit den ersten Datenverarbeitungsmitteln kommunizierend verbunden sind und dass Abweichungen der Betriebswerte (B), vorzugsweise der Winkeldifferenzen, von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit (10) vorgegeben Sollwerten (C) ermittelbar und durch Anpassung der Antriebsdaten (A) ausgleichbar sind.