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Einrichtung zur programmgemäßen Steuerung einer Folge von Arbeitsvorgängen
Es ist eine Einrichtung zur programmgemäßen Steuerung einer Folge von Arbeitsvorgängen
bekannt, die eine die Folge bestimmende Taktkette aufweist. Diese Taktkette wird
fortschreitend im Arbeitstakt durch aus den Vorgängen abgeleitete Steuersignale
(Initiatorsignale), gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Prüf- bzw. Verriegelungsbedingungen,
selbsttätig weitergeschaltet und löst je nach ihrer Stellung einen Arbeitsvorgang
aus bzw. bereitet diesen vor.
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Es ist weiterhin bekannt, als Taktkette einen Binärzähler zu verwenden,
um Speicher in der Taktkette einzusparen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweckmäßige Schaltung
für eine Steuerung der eingangs erwähnten Art mit einem Binärzähler als Taktkette
anzugeben.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß
für jeden Arbeitsvorgang mindestens -ein entschlüsselndes UND-Glied
(U 1 bis U8) vorgesehen ist, dessen Eingänge jeweils mit den Ausgängen
der Zählstufen des Zählers so verbunden sind, daß jedes UND-Glied nur bei einer
bestimmten Zählstellung ein Ausgangssignal liefern kann und dessen Ausgang jeweils
außer mit dem SteRglied für den zugeordneten Vorgang mit dem Eingang des Zählers
zur Abgabe von Zählsignalen verbunden ist, wobei die Anordnung so getroffen ist,
daß die Zählsignale auf Grund der Initiatorsignale in Abhängigkeit vom Arbeitsablauf
ausgelöst werden.
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Es ist eine digitale Lageregelung nach dem Zählverfahren bekannt,
bei der die von einem Istwertgeber erzeugten, in ihrer Zahl der zurückgelegten Strecke
proportionalen Impulse in einem voreingestellten Zähler aufsummiert werden. Wird
die voreingestellte Zahl erreicht, so erfolgt eine Betätigung des Antriebs. Die
Voreinstellung entspricht daher dem Sollwert für den Lageregelkreis. Mittels einer
Programmwalze können die voreinzustellenden Zahlen, d. h. die verschiedenen
Sollwerte, in digitaler Form programmabhängig schrittweise aufgeschaltet vierden.
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Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zu vergleichen ist somit
die Programmwalze, denn auch die erfindungsgemäße Einrichtung dient zur schrittweisen
Erzeugung einer Folge von digitalen Werten, die beispielsweise Sollwerte von digitalen
Lageregelkreisen sein können. Mit dem Zähler, der bei der bekannten Steuerung zum
Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert dient, kann der Zähler der erfindungsgemäßen
Steuerung nicht verglichen werden, da für ihn nur zu jedem Vorgang ein Zählsignal
erzeugt wird, während bei dem Zähler gemäß der bekannten Steuerung innerhalb eines
Vorganges für jeden Elementarschritt ein Zählsignal gegeben wird. Eine Programmwalze
ist jedoch aus bekannten Gründen nachteiliger als eine Taktkette, von der die Erfindung
ausgeht.
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Bei der erfindungsgemäßen Steuerung werden die Stufen der Zählschaltung
in Abhängigkeit vom Arbeitsablauf durch am Eingang der Zählschaltung eingespeiste
Zählsignale in Zählstellung gebracht. Einer Zählstellung ist jeweils ein Arbeitsvorgang
zugeordnet. Dadurch, daß die Zählsignale in Ab-
hängigkeit von dem Arbeitsablauf
auf die Zählschaltung gegeben werden, wird ein programmäßiger Ab-
lauf der
Arbeitsvorgänge. erzielt.
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Die Anordnung kann so getroffen werden, daß jeweils nur ein Zählsignal
gegeben wird, d. h., daß jeder sich um ein Zähisignal unterscheidenden Zählstellung
ein Arbeitsvorgang zugeordnet ist. Bildet man die Steuerung so aus, daß zumindest
in einiger. Abschnitten erst nach mehreren Zählsignalen die, nächste, einen Arbeitsvorgan
g auslösende Zählstellung erreicht wird, so läßt sich auf einfache Weise
eine Pausenzeit zwischen zwei Arbeitsvorgängen einfügen, indem man z. B. in einem
wählbaren Abstand Impulse aus einem Taktgeber auf den Eingang der Zählschaltung
gibt.
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Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer an sich bekannten binären
Zählschaltung mit UND-Gattern,
die zur Abgabe von Zählsignalen entsprechend
dem Arbeitsablauf auf den Eingang der Zählschaltung geschaltet sind und auf die
Signale geschaltet sind, die anzeigen, daß der einem UND-Gatter zugeordnete Arbeitsvorgang
ausgelöst werden kann, F i g. la eine Erweiterung der Anordnung nach Fig.
1 mit einer Startstafe, F i g. 2 eine Weiterbildung der
- Ausfährungsbeispiele nach F i g. 1, bei der die UND-Gatter oder
nachgeschaltete Verstärker über in- Abhängigkeit vom Arbeitsablauf vorbereitete
UND-Gatter auf das Eingangs-Gatter geschaltet sind, auf das außerdem ein Startsignal
geschaltet ist.
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. Ift Fig.-1 -ist eine Einrichtung -zur programmgemäßen
Steuerung einer durch Stellglieder Stgl bis Stg8 ausgelösten Folge von Vorgängen
dargestellt, wobei der Einfachheit halber nur das erste Stellglied Stgl gezeichnet
ist. Jedem Stellglied ist jeweils ein Arbe,itsvorgang A 1 bis A 8
zugeordnet.
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Die Stellglieder werden durch eine aus drei Stufen ZI bis Z3 aufgebaute
bekannte -binäre -Zählschal--# tung betätigt. Die binäre, Form der Zählschaltung
ist nur als vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zu betrachten. Grundsätzlich können
auch andere bekannte Zählschaltungen, z. B. dekadische Zählschaltungen usw. verwendet
werden bzw. die binäre Zählschalt-unp- Je nach- Zahl der Arbeitsvorgänge
erweitert werden. Für jeden Arbeitsvor gang ist . ein - UND-Gattef
Ul bis U8 vorgesehen. Den UND-Gattern sind vorzugsweise zur Erregung der
betreffenden Stellglieder Verstärker VI bis V8 zugeordnet. Die UND-Gatter
dienen zur Erfassung der Zählstellung der binären Zählschaltung. Die Eingänge der
UND-Gatter sind mit den Ausgängen der Zählstufen jeweils so verbunden, daß die betreffenden
Eingänge der UND-Gatter nur bei einer bestimmten Zählstellung »L«-Signal haben.
Nach Maßgabe der Zählstellung wird somit ein Arbeitsvorgang ausgelöst. Die Eingänge
des den Vorgang A 1 auslösenden UND-Gatters U 1 sind mit dem Ja-Ausgang
der Stufe ZI und mit dem Nein-Ausgang der Stufen Z2 und Z3 verbunden. Diese Eingänge
sind somit besetzt, wenn ein Zählsignaleingezählt wird. Die entsprechenden Eingänge
des UND-Gatters U2 sind besetzt, wenn ein weiteres Zählsignal,
d. h. zwei Signale eingezählt sind.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bzw. auch die folgenden
sind somit derart aufgebaut, daß zur Einleitung bzw. zur Vorbereitung eines Arbeitsvorganges
ein Zählsignal auf den Eingang der Zählschaltung gegeben wird. Grundsätzlich
kann man die Ausgänge der Zählstufen auch so mit logischen Gattern verknüpfen,
daß nach zwei, drei bzw. mehr Zählsignalen das folgehde Gatter angesteuert wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß an Stelle der UND-Gatter U 1 bis
U 8 auch andere logische Gatter, z. B. ODER-NICHT-Gatter verwendet werden
können.
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Zur Abgabe von Zählsignalen entsprechend dem Arbeitsablauf sind die
Ausgänge der UND-Gatter U 1
bis U 8 über ein ODER-Gatter
0 1 mit dem Eingang der Zählschaltung verbunden.
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Es ist eine Starttaste SI zur Abgabe eines Start-Zählsignals vorgesehen.
Zur Vermeidung eines unprogrammgemäßen Ansprechens der Starttaste Sl kann man z.
B. ein nicht dargestelltes UND-Gatter vorsehen, auf dessen Eingänge einmal das Startsignal,
zum anderen die Nein-Ausgänge der Zählstufen geschaltet sind. Der Ausgang dieses
Gatters ist mit einem Eingang des Eingangs-ODER-Gatters 01 zu verbinden.
'Die'ses UND-Gatter käiüi - somit bei Betätigen der Starttaste -nur dann
ein Ausgangssignal haben, d. h. ein die erste Stufe vorbereitendes Startsignal
abgeben, wenn alle Nein-Ausgänge der Zähl-'stufen kein WÜs äangssignal haben,
d. h. die Zählschaltung in* kuhestellung ist. - -
Auf die Eingänge
der UND-Gatter U 1 bis U 8 sind Signale geschaltet, die anzeigen,
daß die den UND-Gattern zugeordn&en Arbeitsvorgänge ausgelöst werden können.
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Für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 komrn en
insbesondere
Stellglieder mit Speicherverhalten in Betracht, z. B. Impulsmagnetventile od. dgl.,
da das Ausgangssignal wegen g der sofortigen- Weiterschaltung der Zählstufen nur
kurzzeitig auftritt. Bei Stellgliedern ohne Speicherverhalten kann man'einen Vorsatzspeicher
vorsehen.
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Die Wirkungsweise der Steuerung nach F i g. 1 ist folgende:
Es sei angenommen, daß alle Zählstufen auf »0« stehen, d. h. am Nein-Ausgang
(dunkles Feld) »L«-Signal haben. Durch Drücken der Starttaste S wird über das ODER-Gatter
0 1 auf die Zählstufe ZI ein Zählsignal gegeben. Dadurch erhält diese auf
dem Ja-Ausgang (weißes Feld) »Le-Signal. Die mit den Ausgängen der Zählstufen verbundenen
Eingänge des UND-Gatters Ul haben somit ebenfalls »L«-Signal, d. h., das
UND-Gatter Ul ist vorbereitet. Ist auch das Signal Gl vorhanden, das anzeigt, daß
die Verriegelungsbedingungen für den Vorgang A 1 vorhanden sind, so ist die
UND-Bedingung für das UND-Gatter Ul erfüllt, und es wird über den Verstärker VI
das Stellglied Stgl erregt und damit der Arbeitsvorgang A 1 eingeleitet.
Gleichzeitig wird jedoch wegen der Rückführung des Ausgangssignals des UND-Gatters
Ul auf das ODER-Gatter 01 ein Zählsignal gegeben, so daß nunmehr die Zählschaltung
die Stellung »2« einnimmt und damit das UND-Gatter U2 vorbereitet. Sobald
das Verriegelungssianal Gl für den Vorgang A 2 und das Initiatorsignal
f 1 vorhanden ist erscheint ein Ausgangssignal, das einmal den Vorgang
A 2 auslöst und zum anderen ein weiteres Zählsignal gibt und damit das UND-Gatter
U3 vorbereitet. Entsprechend verläuft die Auslösung der anderen Vorgänge.
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Es wird somit ein Zählsignal gegeben, wenn ein Vorgang eingeleitet
wird. Damit wird das UND-Gatter des nächsten Vorganges vorbereitet und durchgeschaltet,
wenn die Zusatzsignale vorhanden sind.
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Die Stufen der Zählschaltung werden somit dadurch in Abhängigkeit
vom Arbeitsablauf in Zählstellung gebracht, d. h., es wird dadurch ein programmäßiger
Arbeitsablauf erreicht, daß entsprechend dem Arbeitsablauf jeweils mindestens ein
Zählsignal auf den Eingang der Zählschaltung gegeben wird.
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Im Zusammenhang mit F i g. 1 soll noch darauf hingewiesen werden,
daß die UND-Gatter, die im Rahmen des Arbeitsablaufes denselben Arbeitsvorgang auslösen,
über ein ODER-Gatter auf das betreffende Stellglied arbeiten können.
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Bezüglich der Art des Arbeitsablaufes hat man im wesentlichen zwischen
zwei Arten zu unterscheiden, nämlich a) der Taktsteuerung, d. h. der Steuerung,
bei der immer nur ein Arbeitsvorgang läuft# und b) der Steuerung mit sich
überlappenden Vorgängen.
. Diese beiden Arten werden bei
dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 durch entsprechende Löschung der Schaltzustände
der Stellglieder erreicht, d. h., die Einleitung der Arbeitsvorgänge erfolgt
durch die Initiatorsignale 11 bis f7, die Beendigung durch Löschung des Schaltzustandes
der Stellglieder. Werden z. B. Irnpulsmagnetventile als Stellglieder verwendet,
so wird die Beendigung eines durch die eine Stellung des Impulsmagnetventils betätigten
Arbeitsvorganges dadurch erreicht, daß man nach Maßgaben des Arbeitsablaufes die
zweite Stellung des Impulsmagnetventils erregt. Bei einer Taktsteuerung werden somit
jeweils Vorgang A 1 und A 2, A 3 und
A 4 usw. durch die beiden Schaltzustände ein und derselben Stellglieder betätigt.
Wird somit Vorgang A 2 ausg elöst, so wird das Impulsmagnetventil umgelegt
- und damit Vorgang A 1 beendet, usw. Bei überlappenden Vorgängen kann man
z. B., wenn der Vorgang A 1
bis zum Einleiten des Vorganges
A 4 dauern soll, die Vorgänge A 1 und A 4 einem Impulsmagnetventil
zuordnen. Wird der Vorgang A 4 eingeleitet, so wird das Impulsmagnetventil
eine andere Stellung einnehmen, wodurch der Vorgang A 1, der durch die bisher
eingenommene Stellung betätigt wurde, beendet wird.
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Verwendet man als Stellglieder solche ohne Speicherverhalten und sieht
einen Speichervorsatz vor, so erreicht man die Beendigung eines Arbeitsvorganges
durch Löschung dieses Speichervorsatzes. Bei einer Taktsteuerung wird beim Einleiten
eines Arbeitsvorganges jeweils der vorhergehende Speichervorsatz gelöscht, bei der
anderen Steuerungsart entsprechend der mehrere Stufen vorhergehende Speichervorsatz.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 a unterscheidet sich
vom Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 durch eine weitere Stufe, eine aus
einem Verstärker Y 0 und aus einem Vorgang A 0 zugeordneten Stellglied
Stg 0
aufgebaute Startstufe.
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Beim Drücken der Taste S 1 wird der Vorgang A 0
ausgelöst
und gleichzeitig ein Zählsignal auf den Eingang der Zählschaltung gegeben. Auch
hier kann man Vorkehrungen gegen ein unprograrnrugemäßes Ansprechen der Startstafe
treffen. Die Wirkungsweise ergibt sich analog aus den Ausführungen zu F i
g. 1.
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In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
dargestellt, das ebenfalls im wesentlichen wie das Ausführungsbeispiel nach F i
g. 1 aufgebaut ist, sich jedoch hinsichtlich der Abgabe von Zählsignalen
entsprechend dem Arbeitsablauf unterscheidet. Wie man erkennt, sind die Ausgänge
der UND-Gatter Ul bis U 8 über durch die Signale G 2 bis
G 9, f 1 bis J 8
in Abhängigkeit vom Arbeitsablauf
vorbereitete UND-Gatter U9 bis U16 auf das Eingangs-ODER-Gatter
01 geschaltet. Es ist weiterhin ein ODER-NICHT--Gatter 02 vorgesehen, auf
das ebenfalls die Ausgänge der UND-Gatter Ul bis U8 sowie ein Startsignal,
das zur Einleitunor des Arbeitsablaufes hier den Wert »0« besitzt, geschaltet
ist.
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Die UND-Gatter U2 bis US sind nur mit den entsprechenden
Ausgängen der Zählstufen verbunden, während dem Gatter Ul noch zusätzlich das Verriegelungssignal
G 1 zugeführt wird. Es sind weiterhin Anzeigevorrichtungen, z. B. Glimmlampen
Ll bis L8, vorgesehen, die jeweils einem Verstärker Vl bis V8 zugeordnet
sind.
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Durch Betätigung der Starttaste wird ein Zählsignal gegeben und somit,
sofern das Signal Gl vorliegt, der Verstärker Vl ausgesteuert. Das Stellglied Stg
1 wird erregt und der Vorgang A 1 ausgelöst. Die C
Glimmlampe
Ll leuchtet auf. Gleichzeitig erhalten jedoch ein Eingang des UND-Gatters
U9 und ein Eingang des ODER-NICHT-Gatters02»L«-Signal. Damit ist einmal das
UND-Gatter U9 vorbereitet, zum anderen ist eine weitere Betätigung der Starttaste
unwirksam.
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Sobald nun Vorgang A2 eingeleitet werden soll, was der Fall
ist, wenn G2 und fl = L werden, wird durch das UND-Gatter
U9 über das ODER-Gatter 0 1 ein weiteres Zählsignal gegeben,
d. h., die UND-Bedingung für das Gatter U2 ist nun erfüllt, und der
Vorgang A 2 wird ausgelöst. Damit wird auch das Gatter U10 vorbereitet,
usw. Das UND-Gatter Ul hat dagegen kein Ausgangssignal mehr, die Lampe LI erlischt.
Verwendet man Stellglieder ohne Speicherverhalten, so erkennt man, daß sich durch
das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 eine reine Taktsteuerung ergibt. Beim
Einleiten eines neuen Vorganges wird der vorgehende selbsttätig beendet. Ordnet
man somit die Glimmlampen zentral an, so kann man in übersichtlicher Weise den Arbeitsablauf
verfolgen und beim Auftreten eines Fehlers diesen sofort lokalisieren.
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Bei Arbeitsabläufen- mit überlappenden Vorgängen verwendet man Stellglieder
mit Speicherverhalten, die dann entsprechend zu den Ausführungen zur F i
g. 1
zur Beendigung eines Arbeitsvorganges in eine andere Schaltstellung gebracht
werden. Natürlich kann man auch für die reine Taktsteuerung SteRglieder mit Speicherverhalten
verwenden.
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Die Zählstufen werden insbesondere aus bistabilen, insbesondere Transistoren
aufweisenden Kippstufen aufgebaut.
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Die bistabilen Kippstufen sind vorzugsweise so ausgebildet daß sie
bei Ausfall der Versorgungsspannungen nach Wiederkehr derselben ihre ursprüngliche,
Lage wieder einnehmen.
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Die verwendeten Gatter sind vorzugsweise aus Transistoren aufgebaute
kontaktlose Gatter.
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Die Zählstufen bzw. die Gatter können auch durch mechanische Schalter
realisiert werden.