DE10312256B4

DE10312256B4 - Überwachungsverfahren für eine Steuerung eines Spritzgießprozesses

Info

Publication number: DE10312256B4
Application number: DE10312256A
Authority: DE
Inventors: Hubert Bellm; Herbert Grieb; Klaus Oberndorfer; Manfred Zäh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: DE10312256A1; US20050027380A1

Abstract

Betriebsverfahren für eine Steuerung (2) eines Spritzgießprozesses und einen Rechner (16), wobei von der Steuerung (2) Istwerte (T, p, n, v) des Spritzgießprozesses erfasst und an den Rechner (16) übermittelt werden, wobei die Istwerte (T, p, n, v) vom Rechner (16) unter einem nicht echtzeitfähigen Betriebssystem entgegen genommen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Steuerung eines Spritzgießprozesses und einen Rechner, wobei von der Steuerung Istwerte des Spritzgießprozesses erfasst werden.
Derartige Betriebsverfahren sind allgemein bekannt.

So ist heute beispielsweise eine Vielzahl von Software-Werkzeugen (Tools) erhältlich, die überlagert zu der Steuerung einer Spritzgießmaschine eine Prozessüberwachung und -optimierung vornehmen. Jedes dieser Tools benötigt als Eingangsdaten den zeitlichen Verlauf relevanter Prozessgrößen, z. B. des Druckes, der Geschwindigkeit, des Temperaturverlaufs usw.. Anhand des zeitlichen Verlaufs der relevanten Prozessgrößen führen die Tools beispielsweise Optimierungsalgorithmen aus und liefern so neue Sollwerte für die Steuerung des Spritzgießprozesses, z. B. ein neues Geschwindigkeits- oder Druckprofil. Die neuen Sollwerte werden dann vom Tool über eine Schnittstelle in die Steuerung übertragen.

Üblicherweise laufen die Tools auf einer PC-Hardware unter einem PC-Betriebssystem ab. Die Istwerte werden von eigenen Sensoren erfasst und dem PC über eine entsprechende Peripheriebaugruppe zugeführt. Die Prozesssignale werden also vom Rechner direkt an der Spritzgießmaschine abgegriffen und als Messkurven im PC aufgezeichnet.

Aus der DE-A-41 27 553 ist ein Betriebsverfahren für eine Steuerung eines Spritzgießprozesses bekannt, bei dem von der Steuerung Istwerte des Spritzgießprozesses erfasst werden. Die erfassten Istwerte werden innerhalb der Steuerung einer arithmetisch-logischen Verarbeitungseinheit zugeführt, welche die Istwerte weiter verarbeitet.

Auch aus der DE-A-43 38 598 ist ein derartiges Betriebsverfahren bekannt. Ähnliche Offenbarungsgehalte sind auch der DE-C-44 29 304 und der EP-A-1 175 989 zu entnehmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Istwerte dem Rechner auf einfachere, kostengünstigere und insbesondere auch universellere Art und Weise zuführen zu können.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Istwerte von der Steuerung an den Rechner übermittelt werden und vom Rechner unter einem nicht echtzeitfähigen Betriebssystem entgegen genommen werden.

Es werden im vorliegenden Fall also nicht eigene, nur vom Rechner genutzte Sensoren eingesetzt, sondern die Sensorik der Steuerung wird mit genutzt.

Es ist möglich, dass die Istwerte vom Rechner nur für Trendanalysen, die Bediendatenerfassung und/oder die Maschinendatenerfassung genutzt werden. Vorzugsweise aber ermittelt der Rechner durch Auswerten der übermittelten Istwerte mindestens einen Sollwert und übermittelt ihn an die Steuerung. Der Rechner nimmt vorzugsweise also auch eine Optimierung der Steuerung vor. Der Sollwert kann dabei ein einzelner Wert, z. B. eine zu erreichende Endtemperatur unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffs in die Spritzgießform, oder ein Sollwertverlauf, z. B. der entsprechende Temperaturverlauf, sein.

Der Rechner ist in der Regel als PC ausgebildet. Die Bedienung der Steuerung ist daher besonders einfach und komfortabel, wenn der Rechner quasiparallel zum Entgegennehmen der Istwerte von einem Bediener Eingaben für die Steuerung entge gennimmt und an die Steuerung weiterleitet und/oder von der Steuerung Ausgaben für den Bediener entgegennimmt und an den Bediener weiterleitet.

Auch das Entgegennehmen und Weiterleiten der Eingaben und/oder Ausgaben wird vom Rechner vorzugsweise unter dem nicht echtzeitfähigen Betriebssystem ausgeführt.

Moderne Steuerungen werden zwischenzeitlich ebenfalls auf der Basis von PC-Hardware und PC-Betriebssystemen realisiert. Es ist also möglich, dass die Steuerung als Softwareprozess ausgebildet ist, der vom Rechner unter einem echtzeitfähigen Betriebssystem quasiparallel zum Entgegennehmen der Istwerte ausgeführt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 eine Spritzgießmaschine mit einer Steuerung und einem Rechner und
2 einen Rechner.
Eine Kunststoffspritzgießmaschine 1 wird gemäß 1 von einer Steuerung 2 gesteuert. Die Kunststoffspritzgießmaschine 1 ist in konventioneller Weise aufgebaut und wird auf übliche Weise betrieben. Sie weist also eine Schnecke 3 und eine Heizung 4 auf. Die Schnecke 4 wird von einem Motor 5 gedreht. Sie fördert nicht dargestelltes Granulat, das über einen Trichter 6 zugeführt wird, in einen Schneckenvorraum 7. Das Granulat wird mittels der Heizung 4 beheizt und dadurch erhitzt und plastifiziert. Das plastifizierte Granulat wird dann mittels der Schnecke 3 aus dem Schneckenvorraum 7 in eine Spritzgießform 8 gefördert. Hierzu wird die Schnecke 4 mittels eines Vorschubantriebs 9 in Axialrichtung verschoben. Sodann wird das Abkühlen und Erstarren des plastifizierten Granulats in der Spritzgießform 8 abgewartet. Danach wird die obenstehende beschriebene Schrittfolge wiederholt.
Die Steuerung 2 steuert den gesamten, obenstehend beschriebenen Spritzgießprozess. Hierzu sind in der Steuerung 2 zum einen ein Steuerungsprogramm 10 und zum anderen Sollwertprofile 11 abgelegt. Die Sollwertprofile 11 stellen insbesondere einzuhaltende zeitliche Verläufe für die Temperatur T des Granulats im Schneckenvorraum 7, die Vorschubgeschwindigkeit v der Schnecke 3 und den Druck p im Schneckenvorraum 7 oder in der Spritzgießform 8 dar.
Die Steuerung 2 ist über entsprechende Steuerleitungen mit der Heizung 4, dem Motor 5 und dem Vorschubantrieb 9, also den Aktoren der Kunststoffspritzgießmaschine 1, verbunden. Sie ist ferner mit Sensoren 12–15 verbunden. Die Sensoren 12–15 übermitteln an die Steuerung 2 Istwerte des Spritzgießprozesses. Beispielsweise erfasst der Sensor 12 – direkt oder indirekt – den im Schneckenvorraum 7 herrschenden Druck p. Der Sensor 13 erfasst die im Schneckenvorraum 7 herrschende Temperatur T. Der Sensor 14 erfasst die Vorschubgeschwindigkeit v. Der Sensor 15 erfasst beispielsweise eine Drehzahl n, mit der die Schnecke 3 rotiert. Diese Istwerte p, T, v, n werden von der Steuerung 2 intern zur Steuerung des Spritzgießprozesses herangezogen.
Die Steuerung 2 kommuniziert auch mit einem Rechner 16, der der Kunststoffspritzgießmaschine 1 zumindest temporär zugeordnet ist. Der Rechner 16 arbeitet ein Überwachungsverfahren für die Steuerung 2 ab. Das Überwachungsverfahren wird dabei durch ein Computerprogramm 17 realisiert, mit dem der Rechner 16 programmiert ist. Das Computerprogramm 17 wird von dem Rechner 16 üblicherweise unter einem nicht echtzeitfähigen Betriebssystem, z. B. Windows, ausgeführt. Im Rahmen der Ausführung des Überwachungsverfahrens nimmt der Rechner 16 von der Steuerung 2 die Istwerte T, v, p, n entgegen. Die Istwerte T, v, p, n werden also von der Steuerung an den Rechner 16 übermittelt. Im Rahmen des Überwachungsverfahrens wertet der Rechner 16 die übermittelten Istwerte T, v, p, n aus. Er ermittelt ferner – ggf. unter Kommunikation mit einem Bediener 18 – mindestens einen Sollwert, z. B. einen Temperaturverlauf T·(t) oder einen Druckverlauf p·(t). Den ermittelten Sollwert T·(t), p·(t) übermittelt er dann an die Steuerung 2.
Quasiparallel zur Ausführung des Überwachungsverfahrens nimmt der Rechner 16 von dem Bediener 18 auch Eingaben für die Steuerung 2 entgegen und leitet sie an die Steuerung 2 weiter. Ferner nimmt er auch Ausgaben für den Bediener 18 von der Steuerung 2 entgegen und leitet sie an den Bediener 18 weiter. Das Entgegennehmen und Weiterleiten der Eingaben und/oder Ausgaben wird vom Rechner 16 aufgrund der Programmierung mit einem weiteren Computerprogramm 17' ausgeführt. Es wird vom Rechner 16 vorzugsweise unter demselben Betriebssystem wie das Überwachungsverfahren ausgeführt. Es könnte aber auch unter einem anderen Betriebssystem ausgeführt werden.
Auf Seiten der Steuerung 2 erfolgt das Entgegennehmen und Ausführen der Eingaben und/oder Ausgaben unter einem echtzeitfähigen Betriebssystem. Ein Beispiel eines derartigen echtzeitfähigen Betriebssystems ist das NRK der Firma Siemens.
2 zeigt nun eine Modifikation der Steuerung 2. Gemäß 2 ist die Steuerung 2 als Softwareprozess 2 ausgebildet. Der Softwareprozess 2 wird vom Rechner 16 unter einem echtzeitfähigen Betriebssystem quasiparallel zur Ausführung des Überwachungsverfahrens ausgeführt. Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist also eine direkte Steuerung der Kunststoffspritzgießmaschine 1 vom Rechner 16 aus möglich.

Claims

Betriebsverfahren für eine Steuerung (2) eines Spritzgießprozesses und einen Rechner (16), wobei von der Steuerung (2) Istwerte (T, p, n, v) des Spritzgießprozesses erfasst und an den Rechner (16) übermittelt werden, wobei die Istwerte (T, p, n, v) vom Rechner (16) unter einem nicht echtzeitfähigen Betriebssystem entgegen genommen werden.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (16) durch Auswerten der übermittelten Istwerte (T, p, n, v) mindestens einen Sollwert (T·(t), p·(t)) ermittelt und an die Steuerung (2) übermittelt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (16) quasiparallel zum Entgegennehmen der Istwerte (T, p, n, v) von einem Bediener (18) Eingaben für die Steuerung (2) entgegennimmt und an die Steuerung (2) weiterleitet und/oder von der Steuerung (2) Ausgaben für den Bediener (18) entgegennimmt und an den Bediener (18) weiterleitet.
Betriebsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Entgegennehmen und Weiterleiten der Eingaben und/oder Ausgaben vom Rechner (16) unter dem nicht echtzeitfähigen Betriebssystem ausgeführt wird.
Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) als Softwareprozess (2) ausgebildet ist, der vom Rechner (16) unter einem echtzeitfähigen Betriebssystem quasiparallel zum Entgegennehmen der Istwerte (T, p, n, v) ausgeführt wird.
Computerprogramm zur Durchführung eines Betriebsverfahrens nach einem der obigen Ansprüche.
Mit einem Computerprogramm (17) nach Anspruch 6 programmierter Rechner.
Kunststoffspritzgießmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ihr ein Rechner (16) nach Anspruch 7 zugeordnet ist.