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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung und/oder
Steuerung von Antrieben bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen.
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Jedem
Antrieb einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine, welcher z.B. aus
einem Motor mit einem angeschlossenen Getriebe und einer Last bestehen
kann, ist heute in der Technik üblicherweise eine
Einrichtung zur Regelung und/oder Steuerung zugeordnet, wobei mit
einer solchen Einrichtung auch mehrere Motoren gleichzeitig geregelt
bzw. gesteuert werden können.
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Von
einem optimalen dynamischen Verhalten der Regelung und/oder Steuerung
der Antriebe bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen hängen sowohl
die Effizienz als auch die Qualität bei nahezu allen Antriebsaufgaben
direkt ab. Es ist daher wünschenswert, über eine
geeignete Testfunktionalität zur
Sicherstellung des gewünschten
Regelungs- und/oder Steuerverhaltens der Maschine zu verfügen.
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Eine
handelsübliche
Einrichtung zur Regelung und/oder Steuerung von Antrieben bei Werkzeug-
oder Produktionsmaschinen verfügt
zur Durchführung
von Tests über
ein internes Tracemodul zum Aufzeichnen von Signalen sowie über einen
internen Signalgenerator. Mit Hilfe des Signalgenerators werden
hierzu Testsignale als Anregegrößen auf
die Regel- und/oder Steuerfunktionen der Einrichtung aufgeschaltet.
Bei den Testsignalen kann es sich z.B. um die Sprunganregung eines
Sollwertes für
die Regelung handeln. Hierbei sind bei handelsüblichen Funktionsgeneratoren
nur einige wenige Kurvenformen, wie z.B. Sprung, digitales Rauschen,
Sinus und deren Parameter (Amplitude, Offset, Periodendauer etc.)
vom Anwender wählbar.
Zur Durchführung
eines Tests werden über
ein Triggersignal, das z.B. von einem externen Diagnose/Inbetriebnahmegerät erzeugt
werden kann, das Tracemodul sowie der Funktionsgenerator getriggert,
wobei der Funktionsgenerator die oben erwähnten vorparametrierten Kurvenformen
auf die Regel- und/oder Steuerfunktion der Einrichtung aufschaltet
und von dem Tracemodul ebenfalls durch Parametrierung vordefinierte
Prozessistgrößen wie
z.B. Signale von externen Gebern oder beliebige Signale innerhalb
der Regel- und/oder Steuerfunktion der Einrichtung nach Triggerung
aufzeichnet. Anschließend
kann der Anwender z.B. die im Tracemodul flüchtig gespeicherten Prozessistgrößen auf
das Diagnose-/Inbetriebnahmegerät
herunterladen und dort auswerten, wobei die Signalverläufe in Form
von Binärdateien,
ohne Verwendung eines standardisiertes Dateiformates, gespeichert
werden.
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Eine
weitere bekannte Testfunktion ist der sogenannte Kreisformtest,
der nur im Verbund mit einer eventuell vorhandenen übergeordneten
Steuerung ausgeführt
werden kann. In der übergeordneten Steuerung
wird hierzu eine kartesische Kreisbahn mittels eines Anwenderprogramms
erzeugt. Bei Anwahl des Kreisformtest konfiguriert die übergeordnete
Steuerung das Tracemodul und triggert bzw. startet es, während das
Anwenderprogramm abläuft. Eine
exakte Synchronisierung zwischen Anwenderprogramm und Tracemodul
existiert jedoch nicht. Vielmehr muss der Anwender zunächst das
Anwenderprogramm starten, dass das Durchfahren eines kontinuierlich
laufenden Kreises beinhaltet und anschließend den Kreisformtest aktivieren.
Der Kreisformtest vergleicht automatisch den Sollkreis und den Istkreis
und ermittelt die maximalen Abweichungen. Die Abweichungen werden
auf der Bedienoberfläche
der Steuerung angezeigt, können
jedoch nicht direkt von einer überlagerten
Automatisierungsebene oder Internetdiensten weiterverarbeitet werden.
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Da
der oben angegebene Kreistest nur einen speziellen Test der Qualitätsüberprüfung einer
Werkzeug- oder Produktionsmaschine darstellt und nicht überall angewendet
werden kann, ist im allgemeinen die Fertigung von Testwerkstücken üblich um
die Genauigkeit und Dynamik der Maschine zu verifizieren. Da ein
Testwerkstück
in seiner räumlichen
Ausdehnung normalerweise begrenzt ist, wird hiermit das Verhalten
der Maschine nur in einem entsprechend kleinen Teil des Arbeitsraums
der Maschine überprüft.
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Weil,
wie schon oben erwähnt,
die vom Tracemodul aufgezeichneten Prozessistgrößen nicht dauerhaft und außerdem auch
in keinem Standarddateiformat gespeichert werden, sondern zuerst
auf ein externes Inbetriebnahme/Diagnosegerät gespielt werden müssen, ist
eine Auswertung vom Anwender ob z.B. die Schwankungsbreite einer
Istdrehzahl bei einer Änderung
der Solldrehzahl noch in einem zulässigen Rahmen bleibt oft nicht
mehr möglich,
da z.B. während
der Inbetriebnahme der Maschine aufgezeichnete Prozessreferenzgrößen für einen
Vergleich gar nicht mehr vorhanden sind. Weiterhin ist grundsätzlich die
Problematik vorhanden, dass für eine
umfassende Auswertung immer ein solches Inbetriebnahme/Diagnosegerät an die
Einrichtung zur Regelung und/oder Steuerung von Antrieben angeschlossen
werden muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, von einer Tracefunktionalität insbesondere
einem Tracemodul aufgezeichnete Prozessistgrößen dauerhaft in einem Standartdateiformat
in der Einrichtung zur Regelung und/oder Steuerung von Antrieben
dauerhaft zu speichern.
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Diese
Aufgabe wird für
eine Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
die Einrichtung ein Tracemodul aufweist, wobei nach einer Triggerung
des Tracemoduls, Prozessistgrößen vom
Tracemodul aufzeichenbar und daraufhin in Form von Dateien in einem
Standarddateiformat auf einem der Einrichtung zugehörigen nicht
flüchtigen Speichermedium
dauerhaft speicherbar sind.
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Eine
erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass zu jeder Datei oder innerhalb jeder Datei der Zeitpunkt der
Triggerung und/oder die zum Zeitpunkt der Triggerung vorhandene
Parametrierung der Regelung und/oder Steuerung der Einrichtung im
Speichermedium mit abspeicherbar ist. Hierdurch wird sichergestellt,
dass zu jeder Datei der Zeitpunkt der Triggerung sowie die zum Triggerzeitpunkt
gültige
Parametrierung ebenfalls dauerhaft gespeichert wird und solchermaßen die
Testbedingungen und Testabläufe
zu jedem beliebigen späteren
Zeitpunkt vollständig
reproduzierbar sind. Insbesondere wenn eine Triggerung des Tracemoduls
in Folge eines aufgetretenen Fehlers angestoßen wird, sind solche zusätzlichen
Daten hinsichtlich einer späteren
Fehleranalyse von großer
Bedeutung.
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Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, dass die Dateinamen der gespeicherten
Dateien durch einen automatischen oder programmierbaren Algorithmus
erzeugbar sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass im nichtflüchtigen
Speichermedium jede aufgezeichnete Datei einen eigenen separaten
Dateinamen erhält.
Die bei den verschiedenen Test abgespeicherten Dateien können somit
z.B. leichter wieder dem entsprechend korrespondierenden Test zugeordnet
werden.
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Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, dass die gespeicherten Dateien
gegen Löschen
oder Veränderung
sicherbar sind um eine unbeabsichtigte oder willentliche Löschung oder
Veränderung
von Dateien zu verhindern. Ein solcher Schutz kann z.B. mittels
eines Passwortes sichergestellt werden.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, dass das Speichermedium eine Flashkarte
ist, da eine Flashkarte in der Technik ein weit verbreitetes Standardspeichermedium
darstellt.
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Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, dass das Triggern des Tracemoduls über ein
extern an die Einrichtung angeschlossenes Diagnose-/Inbetriebnahmegerät vornehmbar
ist, da ein Di agnose-/Inbetriebnahmegerät üblicherweise bei Tests an der
Maschine zur Verfügung
steht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Triggern des Tracemoduls aus dem Bewegungsprogramm einer übergeordneten
Steuerung heraus erfolgt. Wenn das Triggern des Tracemoduls aus
den Bewegungsprogramm einer übergeordneten
Steuerung heraus folgen kann, können
Prozessistgrößen an beliebigen
Stellen des Bewegungsprogramms bzw. eines Bewegungsvorgangs aufgezeichnet
und dauerhaft gespeichert werden.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, dass mehrere Einrichtungen untereinander
oder mit einer übergeordneten
Steuerung derart verbindbar sind, dass die Tracemodule der Einrichtungen
zeitsynchron triggerbar sind. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass mit Hilfe eines einzigen Triggersignals die Tracemodule von
verschiedenen Einrichtungen zur Regelung und/oder Steuerung vor
Antrieben gleichzeitig triggerbar sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung zusätzlich
einen triggerbaren Funktionsgenerator aufweist, wobei vom Funktionsgenerator
zusätzlich
im Speichermedium in Form von Dateien in einem Standarddateiformat
gespeicherte Testsignale auf Regel- und/oder Steuerfunktionen der
Einrichtung aufschaltbar sind. Auf diese Art und Weise können dem
Funktionsgenerator beliebige Testsignale zum Testen der Regel- und/oder
Steuerfunktion der Einrichtung vorgegeben werden.
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Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, dass der Funktionsgenerator gleichzeitig
mit dem Tracemodul triggerbar ist, da dann Funktionsgenerator und Tracemodul
zeitsynchron arbeiten.
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Ferner
erweist es sich die Erfindung von Vorteil, dass das Triggern des
Funktionsgenerators über ein
extern an die Ein richtung angeschlossenes Diagnose-/Inbetriebnahmegerät vornehmbar
ist, da ein Diagnose-/Inbetriebnahmegerät üblicherweise bei Tests an der
Maschine zur Verfügung
steht.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, dass das Triggern des Funktionsgenerators
aus einem Anwenderprogramm einer übergeordneten Steuerung erfolgt,
da solchermaßen
an beliebigen Stellen des Anwenderprogramms bzw. an beliebigen Stellen
im Bewegungsablauf der Maschine ein Triggern des Funktionsgenerators
und damit ein Aufschalten von Testsignalen auf die Regel- und/oder
Steuerfunktion der Einrichtung aufschaltbar ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Einrichtungen untereinander oder mit einer übergeordneten
Steuerung derart verbindbar sind, dass die Funktionsgeneratoren
der Einrichtungen zeitsynchron triggerbar sind, da dann mit Hilfe
eines einzigen Triggersignals alle Funktionsgeneratoren gleichzeitig
aktiviert werden können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich im
Speichermedium Prozessreferenzgrößen in Form von
Dateien mit Standardformat speicherbar sind, wobei in einer Auswerteeinheit
die Prozessreferenzgrößen mit
den Prozessistgrößen vergleichbar
sind und mittels Auswertefunktionen auswertbar sind. Dadurch dass
im Prinzip beliebige Prozessistgrößen mit Prozessreferenzgrößen vergleichbar
sind und mittels Auswertefunktion auswertbar sind, kann eine besonders
gute Testfunktionalität
erzielt werden und Fehler solchermaßen sicher und zuverlässig erkannt
werden.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, dass die Dateien, welche die Prozessreferenzgrößen beinhalten,
extern erstellbar und auf das Speichermedium herunterladbar sind.
Dies er laubt z.B. das beliebige Erstellen von Prozessreferenzgrößen auf
einem externen Rechner.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, dass als Ergebnis der Auswertung
die Auswerteeinheit dem Anwender ein Güteparameter zur Verfügung stellt.
Ein Güteparameter
erlaubt dem Anwender eine besonders leichte und übersichtliche Auswertung von
Testergebnissen.
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Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, dass die Prozessistgrößen und/oder
die Prozessreferenzgrößen und/oder
die Testsignale und/oder die Parametrierung und/oder die Ergebnisse
der Auswertung einer überlagerten
Automatisierungsebene und/oder Internetdienste verfügbar gemacht
werden. Hierdurch wird gewährleistet,
dass eine Auswertung auch auf einer überlagerten Automatisierungsebene und/oder
von Internetdiensten wie z.B. vom Hersteller durchgeführt werden
können.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, dass auswählbare Parametersätze zur
Konfiguration des Tracemoduls und/oder des Funktionsgenerators im Speichermedium
speicherbar sind. Dies erlaubt dem Anwender leicht mittels Auswahl
von verschiedenen Parametersätzen
verschiedene Signale den Regel- und/oder Steuerfunktion der Einrichtung
zur Anregung vorzugeben oder verschiedene Prozessistgrößen aufzuzeichnen.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, wenn als Standarddateiformat ein
auf ein FAT16-Format, ein FAT32-Format, ein NTFS-Format oder ein ASCII-Format
basierendes Dateiformat vorgesehen ist, da dies Standarddateiformate
sind, welche in der Technik weit verbreitet sind und von vielen
handelsüblichen
Programm gelesen und bearbeitet werden können.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur
Regelung und/oder Steuerung von Antrieben mit angeschlossenen Komponenten
und
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2 eine Auswertung von Prozessistgrößen mittels
Prozessreferenzgrößen.
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In 1 ist in Form eines Blockschaltbildes eine
erfindungsgemäße Einrichtung 5 zur
Regelung und/oder Steuerung von Antrieben nebst einer möglichen
angeschlossenen Peripherie dargestellt. Die erfindungsgemäße Einrichtung 5 besitzt
in dem Ausführungsbeispiel
einen Funktionsgenerator 6, ein Tracemodul 7,
ein Auswertemodul 8, ein Regel- und Steuermodul 9 sowie
ein nichtflüchtiges
Speichermedium 10, das in dem Ausführungsbeispiel in Form einer
Flashkarte vorliegt. Der Funktionsgenerator 6, das Tracemodul 7,
das Auswertemodul 8 sowie das Regel- und Steuermodul 9 können im
Falle eines mikroprozessorgesteuerten Systems in Form von reinen
Softwaremodulen bzw. als Softwarebausteine vorliegen oder aber auch
in Form von Hardware realisiert sein.
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Auf
dem nichtflüchtigen
Speichermedium 10 sind Dateien 30 mit Prozessistgrößen, Dateien 31 mit Testsignalen,
Dateien 32 mit Prozessreferenzgrößen, Parametrierdateien 34 und
Dateien 35 mit Güteparametern
gespeichert. Das Regel- und Steuermodul 9 regelt bzw, steuert über eine
Verbindung 20 einen Umrichter 17, der wiederum
einen Motor 18 speist bzw. steuert. Am Motor 18 befindet
sich ein Geber, der für
das Regel- und Steuermodul 9, über die Verbindung 21 die
Istdrehzahl des Motors zur Verfügung
stellt. Eine solche Istdrehzahl ist ein Beispiel für eine Prozessistgröße.
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In
dem Ausführungsbeispiel
ist die erfindungsgemäße Einrichtung 5 über eine
Busanbindung 4 mit einer übergeordneten Steuerung 3 verbunden.
Gegebenenfalls kann die erfindungsgemäße Einrichtung 5 noch
weitere Komponenten außer den
eingezeichneten Komponenten 6, 7, 8, 9 und 10 enthalten,
die jedoch der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt sind. Die übergeordnete Steuerung 3 ist über die
Busanbindung 4 mit den Komponenten 6, 7, 8, 9 und 10 zum
Austausch von Daten verbunden, was der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht explizit dargestellt
ist. Im Normalbetrieb gibt die übergeordnete
Steuerung 3 über
die Busanbindung 4 dem Regel- und Steuermodul 9 Sollwerte
zur Regelung z.B. des Motors 18 vor. Zur Erzeugung der
Sollwerte für
das Regel- und Steuermodul 9 läuft in der übergeordneten Steuerung 3 ein
Anwenderprogramm ab. Die übergeordnete
Steuerung 3 ist über eine
Verbindung 2 zum Austausch von Daten mit einer überlagerten
Automatisierungsebene 1 verbunden. Es ist jedoch genau
so gut denkbar, dass die übergeordnete
Steuerung 3 zusätzlich
oder alternativ über
eine Internetverbindung zum Datenaustausch über das Internet mit Internetdiensten
wie z.B. dem Hersteller der Maschine verbunden ist. In diesem Falle
wäre die
Verbindung 2 als eine Internetverbindung ausgeprägt und der
mit 1 bezeichnete Kasten würde z.B. einen Internetdienst
darstellen.
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Weiterhin
ist ein Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27 über eine
Verbindung 28 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 verbunden. Über die
Verbindung 28 kann, was der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht explizit dargestellt
ist, das Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27 auf
alle Komponenten der Einrichtung 5 wie z.B. den Funktionsgenerator 6,
das Tracemodul 7, das Ausgabemodul 8, das Regel-
und Steuermodul 9 sowie das Speichermedium 10 zugreifen
und Daten austauschen. Alternativ kann das Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27 auch über eine Verbindung 26 mit
der übergeordneten
Steuerung 3 verbunden sein um über die Busverbindung 4 auf
alle Komponenten der Einrichtung 5 zugreifen zu können.
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Zum
Testen der Regel- und Steuerfunktion des Regel- und Steuermoduls 9 können vom
Funktionsgenerator 6 über
die Verbindung 29 beliebige Testsignale an vom Anwender
definierbaren Stellen auf die Regel- und Steuerfunktion des Regel-
und Steuermoduls 9 aufgeschaltet werden und solchermaßen die
Regel und Steuerfunktionalität
der Einrichtung 5 getestet wer den. Die Form und der Verlauf der
Testsignale können
vom Anwender frei vorgegeben werden und sind in den Dateien 31,
im Speichermedium 10 abgelegt. Der Funktionsgenerator 6 greift vor
Erzeugung seiner Testsignale auf die Datei 31 auf der die
Testsignale definiert sind, zu. Dies geschieht über die Verbindung 16.
Alternativ ist auch die Verwendung vordefinierter Testsignale wie
eine Sprungfunktion, Dreieckfunktion oder eine Sinusfunktion möglich, wobei
deren genaue Ausprägungen
durch Parameter wie Amplitude, Frequenz und Offset definiert sind.
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Das
Tracemodul 7 dient zum Aufzeichnen von Prozessistgrößen. Als
Prozessistgrößen sind
dabei beliebige vom Regel- und Steuermodul 9 innerhalb
der Regel- und Steuerfunktion anfallende Signale, Signale von externen
Gebern sowie vom Funktionsgenerator 7 erzeugte Testsignale
zu verstehen. Über
die Verbindungen 12 und 11 werden dem Tracemodul 7 die
Prozessistgrößen zur
Aufzeichnung zur Verfügung
gestellt. Nach Aufzeichnung der Größen legt das Tracemodul 7 über die
Verbindung 15 eine bzw. mehrere Dateien 30 mit
den aufgezeichneten Prozessistgrößen ab. Über eine
oder mehrere Parametrierdateien 34 kann der Anwender definieren,
welche Testsignale vom Funktionsgenerator 6 erzeugt bzw.
welche Prozessistgrößen vom
Tracemodul 7 aufgezeichnet werden sollen. Diese Information
wird dem Funktionsgenerator 6 über die Verbindung 16 und
dem Tracemodul 7 über
die Verbindung 15 ebenfalls zur Verfügung gestellt.
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Um
den Startzeitpunkt der Erzeugung der Testsignale im Funktionsgenerator 6 und
den Startzeitpunkt für
die Aufzeichnung der Prozessistgrößen im Tracemodul 7 zu
definieren, besitzen sowohl Funktionsgenerator 6 als auch
das Tracemodul 7 einen unabhängigen Triggereingang, der
in 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt ist. Die Triggerung von Funktionsgenerator 6 und
Tracemodul 7 kann über
das Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27, über die
Verbindung 28 bzw. 26 vorgenommen werden, als
auch von der übergeordneten
Steuerung 3 über die
Busanbindung 4 initiiert werden. Um später verschiedene aufgezeichnete
Prozessistgrößen möglichst
exakt miteinander vergleichen zu können, ist ein zeitsynchrones,
d.h. gleichzeitiges Triggern von Funktionsgenerator 6 und
Tracemodul 7 erforderlich. Um eine allgemeine und flexible
Triggerung von Tracemodul 7 und Funktionsgenerator 6 durch die übergeordnete
Steuerung 3 zu ermöglichen,
ist die Busverbindung 4 in Form eines echtzeitfähigen Datenbusses
realisiert. Hierzu ist die Schnittstelle zwischen übergeordneter
Steuerung 3 und Antriebsgerät 5 für den Anwender
als eine offengelegte echtzeitfähige
zyklische Datenschnittstelle realisiert.
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Alternativ
ist auch eine Triggerung möglich, bei
der die Triggersignale innerhalb der Einrichtung 5, z.B.
durch Vergleich mit einer Triggerschwelle, erzeugt werden.
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Aus
dem auf der übergeordneten
Steuerung 3 ablaufenden Anwenderprogramm können an
beliebigen vom Anwender definierbaren Stellen heraus, durch zeitsynchrone
Ansteuerungen dieser Schnittstelle, eine exakte zeitliche Synchronisierung
von Anwenderprogramm und Triggerung des Funktionsgenerators 6 und
des Tracemoduls 7 erzielt werden. Da mit einem Anwenderprogramm
praktisch beliebig komplexe Bewegungsabläufe vorgegeben werden können, können bei
Verwendung eines Speichermediums 10 mit großer Kapazität, eine
große
Anzahl von Dateien 30 mit Prozessistgrößen bzw. große Datenmengen
abgespeichert werden. Hierdurch werden umfangreiche Tests an der
Maschine ermöglicht. Hierzu
kann z.B. auch nur das Tracemodul 7 getriggert werden,
während
der Funktionsgenerator 6 außer Funktion bleibt. Weiterhin
lässt sich
z.B. auch das Testen eines sogenannten virtuellen Werkstücks ermöglich, bei
dem ausgehend von den aufgezeichneten Gebersignalen kontrolliert
wird, ob die Sollgrößen innerhalb
eines gewissen Toleranzbandes abgefahren wurden ohne dass ein physikalisch
vorhandenes Werkstück
in der Maschine tatsächlich
bearbeitet wurde.
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Das
Tracemodul 7 kann aber auch von der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 selbst
oder der übergeordneten
Steuerung 3 bei Auftreten von Fehlern getriggert werden
um eine spätere
Fehleranalyse zu ermöglichen.
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Für Test,
bei denen dynamische Vorgänge geprüft werden
sollen, können
die entscheidenden Prozessistgrößen zunächst mittels
dem Tracemodul 7 aufgezeichnet und im Speichermedium 10 in
Form von Dateien 30 mit Prozessistgrößen abgelegt werden. Mit Hilfe
eines angeschlossenen Diagnose-/Inbetriebnahmegerätes 27 bzw.
alternativ mit der übergeordneten
Steuerung 3 können
diese Prozessistgrößen dann
heruntergeladen werden und visualisiert werden. Ein Anwender, insbesondere
ein geschulter Anwender kann nun die Signalverläufe der Prozessistgrößen analysieren,
bewerten und eine Aussage darüber
treffen, ob die Signalverläufe
das gewünschte
Verhalten aufweisen. Anschließend
können
die Prozessistgrößen dann
auf dem Speichermedium 10 in Form von Dateien 32 als
Prozessreferenzgrößen für z.B. nachfolgende
automatische Test herangezogen werden.
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Die
Speicherung auf dem nichtflüchtigen Speichermedium 10 erfolgt
dabei für
die Dateien 30 mit Prozessistgrößen, Dateien 31 mit
Testsignalen, Dateien 32 mit Prozessreferenzgrößen, Parametrierdateien 34 und
Dateien mit Güteparametern 35 in
einem Standarddateiformat, das z.B. auf ein FAT16-Format, NTFS-Format
oder ein ASCII-Format basierend beruht. Dies hat den großen Vorteil,
dass die Größe und die
Anzahl der gespeicherten Dateien nur von dem zur Verfügung stehenden
Speicherplatz im Speichermedium 10 begrenzt wird und weiterhin ein
einfacher standardisierter Zugriff auf die Dateien von der übergeordneten
Steuerung 3 oder vom Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27 ermöglicht wird.
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Während das
Tracemodul 7 dazu genutzt wird, die charakteristischen
Prozessistgrößen eines Vorgangs
aufzuzeigen, kann der Funktionsgenerator 6 dazu genutzt
werden, Testsignale wie z.B. Anregesignale in das Regel- und Steuermodul 9 einzuspei sen,
um z.B. Störungen,
Lasten oder Bearbeitungsvorgänge
zu simulieren. Es stehen hierfür
innerhalb des Regel- und Steuermoduls 9 vom Anwender definierbare
Punkte zur Verfügung,
an denen diese Signale eingespeist werden können. Beispiele für solche Signale
wären Drehzahlsollwert,
Drehmomentsollwert oder auch ein Spannungssollwert. Um eine Verallgemeinerung
der möglichen
Kurvenform erzielen zu können,
können
jedoch auch dem Funktionsgenerator 6 Signale, die im Speichermedium 10 in
Form von Dateien 31 mit Testsignalen gespeichert sind,
als zu generierende Testsignale vorgegeben werden.
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Bei
der Inbetriebnahme einer Maschine können Prozessreferenzgrößen als
Dateien 32 in dem Speichermedium 10 hinterlegt
werden. Später
aufgenommene Prozessistgrößen die
als Dateien 30 in dem Speichermedium 10 hinterlegt
werden können dann
mit den Prozessreferenzgrößen verglichen
werden. Um diesen Vorgang zertifizierungsfest zu machen, werden
zu jeder Datei oder innerhalb jeder Datei auf dem Speichermedium
auch Datum und Uhrzeit der Messung abgespeichert bzw. der Triggerzeitpunkt
abgespeichert sowie den augenblicklichen Parametrierzustand der
Regelung und/oder der Steuerung der Einrichtung mit abgespeichert.
Dies kann z.B. in Form eines verifizierbaren Stempels geschehen. Über diese
zusätzlichen
Daten kann dann nachvollzogen werden, ob zwischen verschiedenen
Messungen Änderungen
an der Parametrierung vorgenommen wurden. Weiterhin kann ein Bezug
zur Parametrierungsversion hergestellt werden die z.B. in dem Diagnose-/Inbetriebnahmegerät gespeichert sein
kann. Über
geeignete Passwortmechanismen lassen sich die Dateien gegen unbefugte
oder unbeabsichtigte Veränderungen
schützen.
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Mit
Hilfe des Auswertemoduls 8 können die Prozessistgrößen mit
den Prozessreferenzgrößen verglichen
werden. Verschiedene Auswertefunktionen des Auswertemoduls 8 stellen
dabei mehrere über
Parameter auswählbare
Vergleichsoperationen zur Verfügung.
Denkbar sind hierbei z.B. die Methode der kleinsten Fehlerquadrate
oder die maximale absolute Abweichung, die ü ber ein definiertes Zeitfenster
innerhalb der aufgezeichneten Signale ermittelt werden. Als Ergebnis
einer solchen Auswertung kann das Auswertemodul 8 z.B.
ein Güteparameter ausgeben,
der dem Anwender ein Maß für die Güte der Regel-
und Steuerungsfunktionalität
bzw. des Fertigungsprozesses oder der Fertigungsgenauigkeit zur
Verfügung
steht. Das Auswertemodul 8 legt dann einen solchen Güteparameter über die
Verbindung 14 zusammen mit Datum und Uhrzeit im Speichermedium 10 ab.
Durch Herunterladen der Datei 35 bzw. der Dateien 35 mit
Güteparametern
auf das Inbetriebnahme-/Diagnosegerät 27 oder auf die übergeordnete
Steuerung 3 kann der Anwender nun eine historische Entwicklung
der Güte
ableiten bzw. die historische Entwicklung der Güte analysieren.
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Weiterhin
ist es auch möglich,
dass ein solcher Test in zyklischen oder vom Anwender programmierbaren
Zeitabständen
von der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 selbstständig initiiert
wird und solchermaßen
die Datei/Dateien 35 mit Güteparametern fortlaufend erweitert
wird. Es ist daher auch denkbar, dass bei Unterschreiten einer gewissen
Güte die
erfindungsgemäße Einrichtung 5 bzw.
das Auswertemodul 8 einen Alarm auslöst bzw. die Fertigung oder Produktion
stoppt.
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Es
sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Dateinamen der im Speichermedium 10 gespeicherten
Dateien durch einen automatischen oder programmierbaren Algorithmus,
welcher in der Einrichtung 5 integriert ist, erzeugt werden.
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Prinzipiell
kann die Auswertung wie schon beschrieben, in der Einrichtung 5,
im Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27,
in der übergeordneten
Steuerung oder in der überlagerten
Automatisierungsebene 1 bzw. falls vorhanden von an die übergeordnete Steuerung 3 angeschlossen
Internetdiensten wie z.B. dem Hersteller durchgeführt werden.
Eine Realisierung in der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 selbst
hat dabei den Vorteil, dass auch autonom arbeitende Einrichtungen 5,
die über
keine übergeordnete
Steuerung 3 verfügen
oder auch kein intelligentes Bedienpanel aufweisen die Auswertefunktionalität nutzen
können.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Einrichtung 5 insbesondere
bei einfachen Maschinen auch ohne übergeordnete Steuerung 3 voll
funktionsfähig
ist. Die Sollwerte z.B. zur Regelung des Antriebs sind dann im Regel-
und Steuermodul 9 bzw. im Speichermedium 10 hinterlegt.
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Weiterhin
sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Güteparameter indiziert ausgeführt sein kann.
So lässt
sich leicht z.B. die Entwicklung der Regelgüte über mehrere Testzyklen verfolgen.
Bei Betrieb mit übergeordneter
Steuerung 3 kann die Berechnung der Auswertefunktion am
Ende des Anwenderprogramms angestoßen werden. Der entsprechende
Gütewert
wird dann automatisch ermittelt und in einem Parameter abgelegt,
so dass er in der überlagerten
Automatisierungsebene 1 oder bei angeschlossenen Internetdiensten
für eine
weitere, z.B. automatische Verarbeitung zur Verfügung steht. Auf diese Weise
kann z.B. auch eine Telediagnose/Fernwartung ermöglicht werden.
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Der
Funktionsgenerator 6 und das Tracemodul 7 werden
dabei vorzugsweise über
Parameter konfiguriert. Diese Parameter legen fest, welche Prozessistgrößen bzw.
welche Testsignale vom Funktionsgenerator 6 bzw. vom Tracemodul 7 verwendet werden.
Diese Parameter werden häufig
verändert, z.B.
während
der Inbetriebnahme, wenn ein Inbetriebsetzer mit Hilfe von Tracemodul 7 und
Funktionsgenerator 6 das Antriebsverhalten optimieren will. Um
eine komfortable Konfiguration dieser Parameter für spätere Diagnoseläufe zu ermöglichen,
ist es möglich,
zwischen verschiedenen vordefinierten Parametrierungen, welche in
einer oder mehreren Parametrierdateien 34 abgelegt sind
umzuschalten. Die einzelnen Parametersätze können dabei indiziert sein oder
es kann für
jede Parametrierung eine Parametrierdatei 34 vorhanden
sein. Wenn ein bestimmter Parametersatz angewählt und geladen wird, werden
hiermit gleichzei tig die korrespondierenden Prozessreferenzgrößen und
Gütekriterien
im Auswertemodul 8 aktiviert.
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Als
Prozessreferenzgrößen, die
für den
Vergleich benutzt werden können
jedoch nicht nur, wie schon erwähnt,
ehemalige Prozessistgrößen verwendet
werden, sondern es können
auch extern erstellte Prozessreferenzgrößen verwendet werden. Ein Beispiel
für solche
extern erstellte Prozessreferenzgrößen ist in 2 dargestellt.
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In 2 ist über der Zeit t ein Testsignal 34, das
einen Sprung eines Sollwertes des Regel- und Steuermoduls 9 repräsentiert,
dargestellt. Das Prozessistsignal 35, welches vom Tracemodul 7 aufgezeichnet
wurde, folgt dem Testsignal 34. Mit Hilfe von zwei Prozessreferenzgrößen 36a und 36b wird
eine obere und eine untere Toleranzschwelle für das Prozessistsignal 35 definiert.
Bei z.B. einem Überschreiten
der Toleranzschwellen nach unten oder nach oben wird z.B. ein Alarm
ausgelöst
bzw. der Fertigungsprozess oder Bearbeitungsprozess gestoppt.
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Es
sei an dieser Stelle erwähnt,
dass der Umrichter 17 selbstverständlich auch integraler Bestandteil
der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 zur Regelung-
und/oder Steuerung von Antrieben sein kann.
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Weiterhin
sei an dieser Stelle bemerkt, dass selbstverständlich eine Werkzeug- oder
Produktionsmaschine auch mehrere erfindungsgemäße Einrichtungen 5 aufweisen
kann, die über
eine Busverbindung 4 untereinander verbunden sind oder
im Falle des Vorhandenseins einer übergeordneten Steuerung 3 zusätzlich alle
noch mit der übergeordneten Steuerung 3 verbunden
sind. In 1 ist eine
weitere erfindungsgemäße Einrichtung 22,
welche mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 identisch
ist, nebst nachgeschalteter Peripherie gestrichelt gezeichnet angedeutet.
Die gestrichelt gezeichneten Komponenten bestehen ebenfalls wieder
aus einem Umrichter 23, einem Motor 24, ei nem
Geber 25 und einem Prozessistsignal 33 sowie einem
gestrichelt gezeichneten Busanschluss. Der Übersichtlichkeit halber wurden
dabei die internen Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung 22 nicht
mit eingezeichnet, diese sind jedoch identisch mit den eingezeichneten
Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung 5.
Ausgehend von einem zentralen Triggersignal, welches z.B. von der übergeordneten
Steuerung 3 oder dem Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27 oder
auch von der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 initiiert
werden kann, können
nun alle über
die Busverbindung 4 angeschlossenen erfindungsgemäßen Einrichtungen
zeitsynchron, d.h. gleichzeitig getriggert werden. In dem Ausführungsbeispiel
bei dem nur eine Einrichtung 22 zusätzlich vorhanden ist, würde dann
der Funktionsgenerator und das Tracemodul der Einrichtung 22 gleichzeitig
mit dem Funktionsgenerator 6 und dem Tracemodul 7 der
Einrichtung 5 getriggert werden, so dass auch übergreifende
Tests durchgeführt
werden können.
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Durch
die Erfindung können
die heute verwendeten einfachen Tests um umfassende systemübergreifende
Tests des dynamischen Antriebsverhaltens einer Maschine erweitert
werden. Last- und Funktionstest zum Abschluss der Fertigung der
Maschine können
erweitert und vereinfacht werden, indem das nichtflüchtige Speichermedium
mit Funktionsgeneratorkurven und Prozessreferenzgrößen ausgeliefert
wird. Die dynamischen Test können dann
ohne zusätzliche
Hilfsmittel durch eine einfache Parametrierung gestartet und ausgewertet
werden. Weiterhin kann der Maschinenhersteller ohne zusätzliche
Hilfsmittel aussagekräftige
Maschinentest durchführen,
z.B, für
Abnahme seiner Fertigung oder Übernahmetests
bei seinem Kunden. Die Tests lassen sich jederzeit wiederholen und
vergleichen z.B. auch nach Softwareupdate oder Austausch von mechanischen
Teilen der Maschine. Bei wiederholten Test, die untereinander und
z.B. mit einem Referenztest verglichen werden können, können Änderungen im Maschinenverhalten
erkannt werden um z.B. frühzeitig
Ausfälle
erkennen zu können.
Da die Testfunktionalität
auch aus dem Anwenderprogramm angesteuert werden kann, kann zudem
auch eine automatische Produktionsüberwachung vorgenommen werden.
Zertifizierte Maschineneigenschaften können jederzeit durch Vergleich
mit Prozessreferenzgrößen nachgeprüft werden.
Auch wenn an die erfindungsgemäße Einrichtung
keine übergeordnete
Steuerung oder ein Diagnose-/Inbetriebnahmegerät 27 angeschlossen
ist bzw. die Einrichtung 5 keine übergeordnete Steuerung 3 besitzt,
erhält
der Anwender eine komfortable Diagnosemöglichkeit indem von ihm lediglich
ein einzelner Parameter in Form eines Gütekriteriums ausgewertet werden
muss. Über
den abgespeicherten Zeitpunkt und die Parametrierungsinformationen
können
die Messergebnisse jederzeit mit den auf dem Diagnose-/Inbetriebnahmegerät abgespeicherten
Parametrierungen zugeordnet werden. Hierdurch können Verbesserungen oder Verschlechterungen
der Regel- bzw. Steuergüte
in Folge von Parameteränderungen
sichtbar gemacht und dokumentiert werden. Da sämtliche Diagnosefunktionen
auch von einer überlagerten
Steuerung aus bedient werden können,
ist eine Kopplung mit einer übergeordneten
Automatisierungsebene, Internetdiensten oder anderen Ferndiagnose-
und Wartungsdiensten möglich.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass als Werkzeugmaschinen z.B. ein-
oder mehrachsige Dreh-, Fräs-,
Bohr- oder Schleifmaschinen zu verstehen sind. Zu den Werkzeugmaschinen
werden auch noch Bearbeitungszentren, lineare und rotatorische Transfermaschinen,
Lasermaschinen oder Wälz-
und Verzahnmaschinen gezählt.
Allen gemeinsam ist, dass ein Material bearbeitet wird, wobei diese
Bearbeitung mehrachsig ausgeführt
werden kann. Zu den Produktionsmaschinen werden z.B. Textil-, Kunststoff-,
Holz-, Glas-, Keramik- oder Steinbearbeitungsmaschinen gezählt. Maschinen
der Umformtechnik, Verpackungstechnik, Drucktechnik, Fördertechnik, Aufzugstechnik,
Pumpentechnik, Lüftertechnik, Transporttechnik
sowie Windkrafträder,
Hebewerkzeuge und Roboter gehören
ebenfalls zu den Produktionsmaschinen.