-
Die Erfindung bezieht sich auf ein
Datenübertragungssystem
zur Verbindung einer Steuerung mit Antrieben bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen,
wobei die Steuerung über
einen internen Datenbus mit mindestens einem internen Antrieb verbindbar
ist.
-
Zur Regelung und Steuerung von Motoren bzw.
Achsen von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei unter Produktionsmaschinen
auch Roboter oder Handlingsgeräte
zu verstehen sind, werden heutzutage handelsüblich zwei unterschiedliche
Steuerungstopologien verwendet. So wird zum einen eine sogenannte
zentrale Steuerungstopologie und zum anderen eine sogenannte antriebsbasierte Steuerungstopologie
verwendet.
-
In 1 ist
in Form eines Blockschaltbildes beispielhaft eine zentrale Steuerungstopologie
dargestellt. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuerung 1,
welche eine abgeschlossene bauliche Einheit bildet, über einen
externen Datenbus 2 mit externen Antrieben 3a, 3b und 3c und
gegebenenfalls mit noch weiteren, der Übersichtlichkeit halber, nicht
mehr dargestellten Antrieben zum Austausch von Daten verbunden ist.
Jeder Antrieb 3a, 3b und 3c enthält Regelungs- und/oder Steuermodule
in Form von Hard- und/oder Softwaremodulen, sowie ein Umrichtermodul
zur Regelung, Steuerung und Speisung eines Motors 5a, 5b oder 5c,
der z.B. jeweils eine Achse der Werkzeug- oder Produktionsmaschine
antreibt. Das Umrichtermodul muss aber auch nicht im Antrieb integriert
sein, sondern kann auch in Form eines externen Moduls an den Antrieb
angeschlossen sein. Die Regelungs- und/oder Steuermodule sowie die
Umrichtermodule sind der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
-
Zur Ermittlung der Regelistgrößen sind
die einzelnen Antriebe mit Gebern verbunden, wobei der Übersichtlichkeit
halber nur jeweils ein Geber 6a, 6b und 6c dargestellt
ist. Zusätzlich
sind die Antriebe 3a, 3b und 3c häufig noch,
wie in 1 dargestellt,
mit E/A-Baugruppen (Ein/Ausgabe-Baugruppen) 4a, 4b und 4c zum
Austausch von Daten bzw. Signalen miteinander verbunden. Die E/A-Baugruppen 4a, 4b und 4c können aber
auch integraler Bestandteil des jeweiligen Antriebs sein. Zur Steuerung
bzw. Regelung eines Motors einer Achse der Maschine sendet z.B.
die Steuerung 1 über
den externen Datenbus 2 einen Achsensollwert (z.B. Lagesoll-
oder Drehzahlsollwert) an den externen Antrieb 3a, welcher
den Motor 5a entsprechend dem vorgegebenen Achsenlagesollwert
regelt. Bei der zentralen Steuerungstopologie bilden die Steuerung 1 und
die externen Antriebe baulich getrennte Einheiten, welche über den externen
Datenbus 2, der z.B. als Profibus ausgebildet sein kann,
zum Datenaustausch miteinander verbunden sind.
-
In 2 ist
in Form eines Blockschaltbildes eine andere sogenannte antriebsbasierte
Steuerungstopologie dargestellt. Im Unterschied zur zentralen Steuerungstopologie
bildet bei der antriebsbasierten Steuerungstopologie die Steuerung 1 mit
einem sogenannten internen Antrieb 8 eine bauliche Einheit,
die als eine antriebsbasierte Steuerung 7 bezeichnet wird.
Die Steuerung 1 und der interne Antrieb 8 ist
zum Austausch von Daten mit einem sogenannten internen Datenbus 12,
welcher z.B. als PCI-Datenbus (Peripheral Component Interconnect Bus)
ausgebildet sein kann, verbunden. Der interne Antrieb 8 ist
ebenfalls mit einer E/A-Baugruppe 9 einem Motor 10 sowie
einem Geber 11 verbunden. Der Antrieb 8 enthält Regelungs- und/oder Steuermodule in
Form von Hard- und/oder Softwaremodulen, sowie ein Umrichtermodul
zur Regelung, Steuerung und Speisung eines Motors 10, der
z.B. eine Achse der Werkzeug- oder
Produktionsmaschine antreibt. Das Umrichtermodul muss aber auch
nicht im Antrieb 8 integriert sein, sondern kann auch in
Form eines externen Moduls an den Antrieb angeschlossen sein. Auch
können
in einem Antrieb mehrere Umrichtermodu le vorhanden sein. Die Regelungs-
und/oder Steuermodule sowie die Umrichtermodule sind der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt. Die Regelung des Motors 10 erfolgt
in gleicher Weise wie bei der zentralen Steuerungstopologie, indem
Sollwerte von der Steuerung 1 über den internen Datenbus 12 an
den internen Antrieb 8 als Regelsollgrößen gesendet werden. Gegebenfalls
kann die antriebsbasierte Steuerung 7 auch mehrere interne
Antriebe aufweisen wie in 8 dargestellt.
-
Bei beiden Steuerungstopologien werden
die von den Gebern und E/A-Baugruppen ermittelten Istgrößen über den
Datenbus z.B. zu Anzeigezwecken wieder an die Steuerung zurückgemeldet.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass selbstverständlich an den internen Antrieb 8 auch
mehrere Motoren, Geber oder weitere E/A-Baugruppen angeschlossen
sein können,
so dass mehrere Achsen von einem internen Antrieb 8 gleichzeitig
geregelt bzw. gesteuert werden können.
-
Aus Kosten- und Performancegründen werden
heutzutage zunehmend antriebsbasierte Steuerungstopologien gemäß 2 verwendet. Die antriebsbasierte
Steuerungstopologie weist jedoch prinzipbedingt den Nachteil auf,
dass nur eine begrenzte Anzahl von Motoren bzw. Antrieben mit einer
antriebsbasierten Steuerung 7 angesteuert werden können. Eine
spätere
Erweiterung durch z.B. Anschluss von externen Antrieben an eine
antriebsbasierten Steuerung war bisher nicht möglich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus
Anwendersicht sowohl bei der zentralen Steuerungstopologie wie bei
der antriebsbasierten Steuerungstopologie dieselbe Datenschnittstelle
zu gewährleisten,
um dem Anwender einen einfacheren Austausch der beiden Topologien
zu ermöglichen.
-
Mit der Erfindung wird durch eine
einheitliche logische Sicht auf die internen und externen Antriebe die
Skalierbarkeit, d.h. die Anzahl von Antrieben und E/A-Baugruppen,
die an die Steuerung anschließbar sind,
sowie die Nutzung von Antrieben und der in den Antrieben integrierten
oder extern angeschlossener E/A-Baugruppen entscheidend verbessert
und vereinfacht.
-
Die erfindungsgemäß vereinheitlichte Projektierungs-
und Programmierungssicht auf interne und externe Antriebe einschließlich ihrer
E/A-Baugruppen ermöglicht
es Applikationen bzw. Programme für die Steuerung zu erstellen,
die sowohl für
interne als auch für
externe Antriebe gleichermaßen funktionsfähig sind
und somit leicht zwischen den verschiedenen Steuerungstopologien übertragbar sind.
Die Anwenderschnittstelle von der Steuerung zu internen und externen
Antrieben ist, unter Nutzung der selben Datenbusprofile, identisch.
Darüber
hinaus wird der interne Antrieb bzw. die internen Antriebe wie ein
externer Busteilnehmer, der z.B. als ein sogenannter Slave vorliegen
kann, modelliert. Dies bedeutet, dass auch Anwenderschnittstellen,
die sich auf den Busteilnehmer beziehen, wie z.B. bei Profibus die
Funktionen zum Aktivieren/Deaktivieren von Busteilnehmern, identisch
bleiben. Die Schnittstelle zwischen Steuerung und internen Antrieben,
welche als Busteilnehmer modelliert werden, weist dieselben Systemeigenschaften
wie die Schnittstelle zwischen Steuerung und externen Antrieben
auf. Dies betrifft insbesondere das Timing sowie den Soll-/Istwert-Austausch
von Daten. Die Skalierungsmöglichkeit
wird dadurch, dass an einer antriebsbasierten Steuerung zusätzliche
Antriebe und E/A-Baugruppen über
einen externen Feldbus homogen angeschlossen werden können, erweitert.
-
Weiterhin wird durch die Erfindung
ermöglicht,
an antriebsbasierte Steuerungen auch Antriebe von fremden Herstellern über einen
externen Feldbus auf einfache Art und Weise anzuschließen.
-
Weiterhin wird durch die Erfindung
ermöglicht,
dass für
den Fall, dass der externe Datenbus eine besonders sichere Datenkommunikation
gewährleistet
(z.B. PROFIsafe), sich diese ohne zusätzliche Maßnahmen, durch das identische
Datenbusprofil von internem und externen Datenbus, auch über den
internen Datenbus, nutzen lässt.
Darüber hinaus
können
interne und externe Antriebe eine enge technologische Kopplung aufweisen,
da für
diese ein gleichartiges Timing und Verhalten eingestellt werden
kann. Die üblicherweise
bei internen Antrieben verwendeten, innerhalb des internen Antriebs
integrierten E/A-Baugruppe, können
genauso homogen in die Projektierungs- und Programmierungssicht, wie die E/A-Baugruppen
von externen Antrieben bei zentralen Steuerungstopologien eingebunden
werden. Damit ist eine transparente Erweiterbarkeit von E/A-Baugruppen auch über den
externen Datenbus hinweg möglich.
-
Eine erste vorteilhafte Ausbildung
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung über einen
internen Datenbus mit mindestens einem internen Antrieb verbindbar
ist, wobei die Steuerung über
einen externen Datenbus mit mindestens einem externen Antrieb verbindbar
ist, wobei die Datenbusprofile von internem Datenbus und externem
Datenbus identisch sind. Hierdurch ist ein einfacher Anschluss von
externen Antrieben an die Steuerung sichergestellt.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung über einen
internen Datenbus mit mindestens einem internen Antrieb verbindbar
ist, wobei der interne Antrieb über
einen externen Datenbus mit mindestens einem externen Antrieb verbindbar
ist, wobei die Datenbusprofile von internem Datenbus und externem
Datenbus identisch sind. Hierdurch ist ein einfacher Anschluss von
externen Antrieben an die Steuerung sichergestellt.
-
Ferner erweist es sich als vorteilhaft,
dass die Steuerung über
einen internen Datenbus mit mindestens einem internen Antrieb verbindbar
ist, wobei die Steuerung über
einen externen Datenbus mit mindestens einem externen Antrieb verbindbar
ist, wobei der interne Antrieb wie ein externer Busteilnehmer modellierbar
ist. Dies hat den Vorteil, dass auch Anwenderschnittstellen, die
sich auf den Busteilnehmer beziehen, wie z.B. bei Profibus die Funktionen zum
Aktivieren/Deaktivieren von Busteilnehmern, identisch bleiben.
-
Ferner erweist es sich als vorteilhaft,
dass die Steuerung über
einen internen Datenbus mit mindestens einem internen Antrieb verbindbar
ist, wobei der interne Antrieb über
einen externen Datenbus mit mindestens einem externen Antrieb verbindbar
ist, wobei der interne Antrieb wie ein externer Busteilnehmer modellierbar
ist. Dies hat den Vorteil, dass auch Anwenderschnittstellen, die
sich auf den Busteilnehmer beziehen, wie z.B, bei Profibus die Funktionen zum
Aktivieren/Deaktivieren von Busteilnehmern, identisch bleiben.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als interner Datenbus
ein paralleler Bus, insbesondere ein PCI-Bus oder ein serieller
Bus, insbesondere ein USB-Bus, Firewire-Bus oder Real-Time-Ethernet-Bus, vorgesehen
ist. PCI-Bus, USB-Bus, Firewire-Bus oder Real-Time-Ethernet-Bus
sind in der Technik sehr weit verbreitete Bussysteme.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als externer Datenbus
ein Profibus, Real-Time-Ethernet-Bus, USB-Bus, Firewire-Bus, Sercos-Bus, Profinet-Bus
oder PCI-Bus vorgesehen ist. Profibus, Real-Time-Ethernet-Bus, Firewire-Bus,
Sercos-Bus, Profinet-Bus und PCI-Bus sind in der Technik weit verbreitete
Bussysteme.
-
Ferner erweist es sich als vorteilhaft,
wenn die in den internen Antrieben integrierten oder extern angeschlossenen
E/A-Baugruppen sowie die E/A-Baugruppen von externen Antrieben mit
dem gleichen Datenbusprofil eingebunden sind. E/B-Baugruppe von internen
und externen Antrieben können somit
vom Anwender identisch behandelt werden.
-
Ferner erweist es sich als vorteilhaft,
wenn die Projektierung des internen Datenbusses, der Steuerung und
des internen Antriebs aus logischer Sicht in gleichartiger Weise
wie die Projektierung des externen Datenbusses erfolgt.
-
Ferner erweist es sich als vorteilhaft,
wenn der mindestens eine interne Antrieb und der mindestens eine
externe Antrieb eine enge technologische Kopplung insbesondere Taktsynchronität und/oder identisches
Timing und/oder eine synchronisierte Istwerterfassung aufweisen.
-
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei
zeigen:
-
1 eine
zentrale Steuerungstopologie,
-
2 eine
antriebsbasierte Steuerungstopologie,
-
3 eine
antriebsbasierte Steuerungstopologie mit zusätzlichen dezentralen Antrieben,
-
4 eine
alternative antriebsbasierte Steuerungstopologie mit zusätzlichen
dezentralen Antrieben,
-
5 eine
logische Projektierungs- und Programmierungsansicht der Anbindung
der Antriebe an die Steuerung,
-
6 eine
Projektierung einer Antriebsachse,
-
7 ein
Datenbusprofil und
-
8 eine
antriebsbasierte Steuerungstopologie mit mehreren internen Antrieben.
-
In dem Blockschaltbild gemäß 3 ist eine physikalische
Ansicht des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems
dargestellt. Eine antriebsbasierte Steuerung 7 ist über einen
internen Bus 12, der in dem Ausführungsbeispiel als ein PCI-Bus
ausgeführt
ist, mit einem internen Antrieb 8 zum Austausch von Daten
verbunden. Der Antrieb 8 ist mit einer externen E/A-Baugruppe 9,
einem Motor 10 und einem Geber 11 verbunden. Der
interne Antrieb 8 beinhaltet Regelungs- und Steuerungsmodule
sowie zur Ansteuerung und Speisung des Motors 10 einen Umrichter.
Die Regelungs- und Steuerungsmodule sowie der Umrichter sind der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
-
Die Steuerung 1, der interne
Datenbus 12 sowie der interne Antrieb 8 sind in
einer gemeinsamen baulichen Einheit realisiert. Der interne Antrieb 8 kann
dabei mehrere Motoren bzw. Achsen der Maschine simultan ansteuern
bzw. regeln, wobei jedoch der Übersichtlichkeit
halber nur ein Motor 10, eine E/A-Baugruppe 9 und ein Geber 11 dargestellt
ist. Die extern dargestellte E/A-Baugruppe kann auch integraler
Bestandteil des internen Antriebs 8 sein.
-
Zur Steuerung des Motors 10 wird
z.B. mit Hilfe eines innerhalb der Steuerung 1 realisierten
Lagereglers ein Achsendrehzahlsollwert über den internen Bus 12 einem
Regelmodul des Antriebs 8 als Sollwert vorgegeben, der
dann den Motor 10 entsprechend dem Achsensollwert regelt
um z.B. eine Achse der Maschine auf den entsprechenden Achsenlagesollwert
zu verfahren.
-
Insoweit stimmt 3 mit 2 überein. Gegenüber 2 ist jedoch zusätzlich in 3 die antriebsbasierte Steuerung 7 bzw.
die Steuerung 1 über
einen externen Datenbus 2, der in dem Ausführungsbeispiel
als Profibus ausgeführt
ist, mit den externen Antrieben 3a, 3b und 3c zum
Datenaustausch verbunden. Jedes der Antriebe 3a, 3b und 3c ist
jeweils mit einer jeweiligen externen E/A-Baugruppe 4a, 4b und 4c sowie
einem jeweiligen Motor 5a, 5b und 5c und
einem jeweiligen Geber 6a, 6b und 6c verbunden.
Zur Regelung z.B. des Motors 5a wird auch hier z.B. wieder
von der Steuerung 1 ein Achsenlagesollwert berechnet und
einem Regelmodul innerhalb z.B. des externen Antriebes 3a zugeführt, der dann
mit Hilfe eines vom Geber 6a erzeugten Istwertsignals den
Motor 5a entsprechend der Sollvorgabe von der Steuerung 1,
regelt. Umgekehrt können selbstverständlich z.B.
von den E/A-Baugruppen Signale z.B. für Anzeigezwecke von den Antrieben 3a, 3b und 3c zur
Steuerung 1 übertragen
werden. Selbstverständlich
kann der externe Datenbus 2 auch als PCI-Bus, Real-Time-Ethernet-Bus,
Firewire-Bus, Sercos-Bus, Profinet-Bus oder USB-Bus (Universal-Serial-Bus) ausgeführt sein.
-
Aus Projektierungs- und Programmierungssicht
ist eine einheitliche homogene logische Sicht auf den internen Antrieb 8 und
die externen Antriebe 3a, 3b und 3c wünschenswert,
da dann für
einen Projekteur, Programmierer oder auch Anwender kein Unterschied
mehr zwischen einem internen Antrieb 8 und einem externen
Antrieben 3a, 3b oder 3c besteht. Applikation
bzw. Programme, die ursprünglich z.B.
für eine
zentrale Steuerungstopologie gemäß 1 oder eine reine antriebsbasierte
Steuerungstopologie gemäß 2 oder auf einer antriebsbasierten
Steuerungstopologie gemäß 3 geschrieben wurden, können dann
ohne viel Aufwand auch auf eine der anderen Topologien verwendet
werden.
-
Jeder Datenbus besitzt ein sogenanntes
Datenbusprofil. 7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Datenbusprofils. Rein physikalisch wird ein Telegramm des
Datenbusses als eine Folge von Datenbytes übermittelt. Mit dem Datenbusprofil
wird der Inhalt also die Bedeutung einer Nachricht oder eines Telegramms
beschrieben, z.B. der verwendete Datentyp (Bytes, Wort) sowie die
Bedeutung, z.B. Istwert, Sollwert, Steuerwort oder Statuswort).
Damit wird erreicht, dass Sender und Empfänger verschiedene Hersteller
das Telegramm gleich interpretieren. Ein Beispiel wäre z.B.
ein Datenbusprofil, bei dem die ersten beiden Bytes ein Steuerwort
z.B. ein Befehl an einen Antrieb beinhalten und die Bytes 3 bis 6 z.B.
einen Drehzahlsollwert beinhalten. Beim Antworttelegramm eines Antriebs
können
z.B. die ersten beiden Bytes den Zustand des Antriebes beschreiben
und die Bytes 3 bis 6 einen Drehzahlistwert. Gegebenenfalls
kann ein Datenbus auch mehrere verschiedene Datenbusprofile besitzen.
Ein Datenbusprofil beinhaltet weiterhin am Anfang und am Ende eines
Telegramms zusätzliche
Daten, die zur Koordinierung des Telegrammverkehrs auf dem Datenbus
dienen. Diese zusätzlichen
Daten sind der Übersichtlichkeit halber
in 7 nicht dargestellt.
-
Erfindungsgemäß wird nun für die Kommunikation
verwendete Datenbusprofil am internen Datenbus 12 dieselben
Datenbusprofi le verwendet wie am externen Datenbus 2 definiert
sind. In dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 bedeutet dies, dass der
als PCI-Bus ausgeführte
interne Datenbus 12, in Folge seines mit dem als Profibus
ausgeführten
externen Datenbusses 2 übereinstimmenden
Datenbusprofils, im Prinzip wie ein Profibus funktioniert. Die Datenschnittstelle
zwischen Steuerung 1 und internen Antrieb 8 ist
somit identisch definiert, wie die Datenschnittstelle zwischen Steuerung 1 und
den Antrieben 3a, 3b und 3c.
-
In 5 ist
in Form eines Blockschaltbildes die im Ausführungsbeispiel daraus resultierende
logische Programmier- und Projektierungssicht der Datenschnittstelle
zwischen Steuerung 1 und internem Antrieb 8 sowie
zwischen Steuerung 1 und den externen Antrieben 3a, 3b und 3c dargestellt.
Alle internen Antriebe hängen
quasi logisch gesehen an einem, in 5 dargestellten,
sogenannten internen virtuellen Profibus 9a. Alle externen
Antriebe hängen
quasi logisch gesehen an einem, in 5 dargestellten,
externen Profibus 9b. In dem Ausführungsbeispiel hängen externe
und interne Antriebe an den getrennten Profibussen 9a und 9b.
Es ist aber auch möglich
diese logisch gesehen an einen gemeinsamen Profibus zu hängen oder
einzelne Antriebe oder Gruppen von Antrieben logisch gesehen jeweils
an einen eigenen Profibus zu hängen.
Die Steuerung 1 arbeitet als ein sogenannter Master 18 während die
Antriebe als Slaves arbeiten. Dem internen Antrieb 8 ist
somit ein Slave 22, dem externen Antrieb 3a ist
ein Slave 19, dem externen Antrieb 3b ist ein
Slave 20 und dem externen Antrieb 3c ist ein Slave 21 zugeordnet.
Der interne Antrieb 8 erscheint also aus logischer bzw.
bustopologischer Sicht lediglich als ein weiterer Slave 22 der
an dem virtuellen internen PROFIBUS 9a hängt. Am
externen PROFIBUS 9b hängen
die Slaves 19, 20 und 21.
-
Die Projektierung des virtuellen
internen Profibusses 9a erfolgt in gleichartiger Weise
wie des externen Profibusses 9b. Durch die durch Integrationsrahmenbedingungen
vorgegebenen Einstellgrößen kann
den Projektierungsvorgang verkürzen
werden, da hier optional mit festen Einstellungen gearbeitet werden
kann. Für
die Projektierung des internen virtuellen Profibusses 9a gibt
es nur marginale Unterschiede im Vergleich zur Projektierung des
externen Profibusses 9b, die sich auf physikalische Unterschiede
(z.B. Übertragungsdauer
z.B. an einem PCI-Bus im Vergleich zu z.B. einer 12 Mbaud Profibus-Lösung) beziehen.
-
Die in 5 gebrauchten
Bezeichner der E/A-Baugruppen, der Motoren sowie der Geber stimmen
mit denen von 3 überein.
An dieser Stelle sei noch einmal ergänzend bemerkt, dass eine an den
externen Antrieb 8 angeschlossene E/A-Baugruppe oder eine
in den internen Antrieb 8 integrierte E/A-Baugruppe, durch
das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem
nun genauso homogen eingebunden ist, wie die E/A-Baugruppen der
dezentralen Antriebe 3a, 3b und 3c. Damit
lässt sich
ein skaliertes Mengengerüst
von antriebsnahen E/A-Baugruppen realisieren.
-
6 zeigt
ein einfaches Beispiel einer aus dem erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem resultierenden
vorteilhaften Projektierungsansicht. In 6 sind im Rahmen eines Blockschaltbildes
beispielhaft schematisch eine graphische Projektierungsoberfläche dargestellt.
Die Maschinenachsen und Antriebe sind dabei durch rechteckförmige Funktionsblöcke symbolisiert.
Eine Maschinenachse 15 mit der Bezeichnung A1 soll z.B.
von einem Bediener der interne Antrieb 8 zugewiesen werden.
Dies geschieht z.B. graphisch durch ein Verbinden der Maschinenachse 15 mit
dem internen Antrieb 8. Durch die daraus resultierende
Verbindung 16 ist somit der Maschinenachse mit der Bezeichnung
A1 der externe Antrieb 8 zugeordnet. Wird nun z.B. vom
Anwender ein Positionierungsbefehl eingegeben, dass z.B. die Maschinenachse
mit der Bezeichnung A1 um 20 mm verfahren soll, so wird entsprechend
die Antriebsachse, welche dem externen Antrieb 8 zugeordnet
ist, um 20 mm verfahren. Soll in dem Anwendungsbeispiel nicht die
den internen Antrieb 8 zugeordnete Achse verfahren werden,
sondern eine dem externen Antrieb 3a zugewiesene Achse,
so ist die Verbindung 16 vom Bediener zu löschen und
entsprechend die gestrichelt gezeichnete Verbindung 17 herzustellen.
Für den
Anwender ist somit die Projektierung einer internen oder externen
Achse identisch.
-
In 4 ist
eine weitere alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems
in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Dieses entspricht im
wesentlichen 3, lediglich
der externe Datenbus 2 ist nicht mit der Steuerung 1,
sondern mit dem internen Antrieb 8 verbunden. Die Daten
der internen Steuerung 1 werden dann physikalisch gesehen
zuerst an den internen Antrieb 8 geleitet und von dort über den
externen Bus 2 zu den externen Antrieben 3a, 3b und 3c weitergeleitet
und umgekehrt. Bei einer solchen Busstruktur bzw. Netzwerkstruktur
kann der interne Datenbus extern verlängert werden um so das Mengengerüst der Antriebe über einen
quasi „Rückwandbus" zu skalieren. Damit
kann z.B. das antriebsintern verwendete Kommunikationssystem für den Anschluss
von Antriebskomponenten (wie Leistungsteile, Motore, Geber) für eine „Rückwandbusverlängerung" verwendet werden.
-
Die externe Verlängerung kann alternativ über das
gleiche Medium wie der interne Datenbus wie z.B. ein PCI-Bus oder
durch ein anderes Medium wie z.B. ein Real-Time-Ethernet-Bus, Firewire-Bus oder
Profibus realisiert sein. Dadurch, dass das Datenbusprofil des internen
Datenbusses 12, dem Datenbusprofil des externen Datenbusses 2 identisch angepasst
wird, ergibt sich wieder, in Abhängigkeit des
verwendeten externen Bussystems z.B. die in 5 dargestellte einheitliche homogene
logische Projektierungs- und Programmierungsansicht. Selbstverständlich kann
der externe Datenbus 2 auch als USB-Bus (Universal-Serial-Bus)
ausgeführt sein.
Die in 4 verwendeten
Bezeichner der E/A-Baugruppen, Motoren und Gebern entsprechen den
Bezeichnern von 3.
-
In dem Blockschaltbild gemäß 8 ist eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems
dargestellt. Eine antriebsbasierte Steuerung 7 ist über einen
internen Bus 12, der in dem Ausführungsbeispiel als ein PCI-Bus ausgeführt ist,
mit internen Antrieben 8a, 8b, 8c zum
Austausch von Daten verbunden. Die Antriebe 8a, 8b, 8c sind
jeweils mit einer internen in den jeweiligen Antrieb integrierten
E/A-Baugruppe 9a, 9b oder 9c, einem Motor 10a, 10b oder 10c und
einem Geber 11a, 11b oder 11c verbunden.
Die internen Antriebe 8a, 8b und 8c beinhalten
jeweils Regelungs- und
Steuerungsmodule, die als Hard- oder Softwaremodule ausgeführt sein
können,
sowie zur Ansteuerung und Speisung des Motors 10 einen
Umrichter. Die Regelungs- und Steuerungsmodule sowie der Umrichter
ist der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt. Die Steuerung 1, der interne
Datenbus 12 sowie die internen Antriebe 9a, 9b und 9c sind
in einer gemeinsamen baulichen Einheit realisiert. Dadurch, das
die selben Datenbusprofile am internen Datenbus 12 verwendet
werden, wie sie an einem externen Datenbus definiert sind können die
einzelnen Antriebe 8a, 8b und 8c einheitlich
angesprochen werden, als ob sie logisch gesehen an einem externen
Datenbus angeschlossen wären.
Der externe Datenbus welche physikalisch gesehen in der Ausführungsform gemäß 8 nicht vorhanden ist, kann
z.B. als Profibus definiert werden. Dem entsprechend lassen sich
die einzelnen Antriebe 8a, 8b, 8c als
Profibusteilnehmer als z.B. entsprechende Slaves vom Anwender ansprechen.
Wenn zu einem späteren
Zeitpunkt einmal tatsächlich
physikalisch eine Erweiterung in Form eines angeschlossenen externen
Datenbusses vorgenommen wird, dann ist die Applikation bzw. das
Programm auf der Steuer 1 nach wie vor voll funktionsfähig. Die
zusätzlichen
z.B. externen Antriebe werden dann einfach in Form von z.B. weiteren
Slaves an das Bussystem logisch angehängt.