DE19723956A1 - Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgängen - Google Patents
Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von EchtzeitvorgängenInfo
- Publication number
- DE19723956A1 DE19723956A1 DE1997123956 DE19723956A DE19723956A1 DE 19723956 A1 DE19723956 A1 DE 19723956A1 DE 1997123956 DE1997123956 DE 1997123956 DE 19723956 A DE19723956 A DE 19723956A DE 19723956 A1 DE19723956 A1 DE 19723956A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- instance
- cpun
- decentralized
- clock
- cpu1
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/04—Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
- G06F1/14—Time supervision arrangements, e.g. real time clock
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0421—Multiprocessor system
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
- G05B19/4141—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller characterised by a controller or microprocessor per axis
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
- G05B19/4148—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller characterised by using several processors for different functions, distributed (real-time) systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25048—Master clock and several frequency dividers, for motion and sequence control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25049—Master processor gives timing information to slaves
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50218—Synchronize groups of axis, spindles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine digitale Mehrachssteuerung zur
Steuerung von Echtzeitvorgängen, insbesondere von Bewegungs
abläufen eines funktionalen Zusammenhangs.
Bei einer digitalen Mehrachssteuerung von Bewegungsabläufen
eines funktionalen Zusammenhangs, wie z. B. einer Bahnbewegung
im Raum oder einer Achskopplung mit einem verhältnismäßigen
Übersetzungsfaktor, werden Bahnsollwerte durch Interpolation
als Sollwertgruppe erzeugt und an achszugehörige Lageregel
kreise als Führungsgrößen übergeben. In den Lageregelkreisen
der gekoppelten Achsen ist es erforderlich, die Lageistwerte
als Wertegruppe eines jeweiligen Tastzeitpunktes zu erfassen
und aus der Soll-Istwert-Bilanz Stellsignale für die Achsan
triebe zu generieren. Eine Tastung von Interpolation, Lagere
gelung und Positionserfassung erfolgt dabei in äquidistanten
Zeitabschnitten. Bei Nichterfüllung der äquidistant gleich
zeitigen Abtastung der Positionsistwerte entstehen im Bewe
gungsverlauf Bahnverzerrungen. Ähnlich stellt sich die Situa
tion bei der Steuerung von anderen Echtzeitvorgängen dar.
Um beim Beispiel einer getastet arbeitenden Steuerung von Be
wegungsabläufen eines funktionalen Zusammenhangs zu bleiben,
ist es erforderlich, im Falle einer modularen Steuerungstech
nik auf Basis achsgranularer Servobaugruppen, allen Baugrup
pen neben den zyklischen bewegungsrelevanten Größen auch ei
nen äquidistanten Servotakt zur Ermöglichung der gleichzeiti
gen Positionserfassung zuzuführen. Bei parallelen Busverbin
dungen wird dies durch eine Taktversorgung realisiert. Solche
parallelen Busverbindungen sind schaltungstechnisch aufwendig
und erfordern eine zentrale Aufbautechnik.
Aus ökonomischen Gesichtspunkten werden im Maschinen- und An
lagenbau zunehmend dezentrale Aufbaukonzepte angestrebt. Pro
blematisch ist hierbei jedoch, daß gewährleistet wird, daß
ständig eine volle Synchronität zwischen einer zentralen In
stanz (z. B. einer numerischen Steuerung) und mehreren dezen
tralen Instanzen (z. B. Antriebe, Pulsweiten-Modulatoren etc.)
hinsichtlich Reglertaktzeiten, Erfassung von Systemzuständen
und dem Eingabe/Ausgabe-Verhalten herrscht. Es soll eine Ver
besserung der Rundlaufeigenschaften bei Mehrachsenbewegungen
und damit beispielsweise bei numerisch gesteuerten Werkzeug
maschinen oder Robotern direkt eine höhere Güte der Werk
stückoberfläche erreicht werden. Darüber hinaus wird ange
strebt, daß Meßtotzeiten für eine Steigerung der Reglerdyna
mik minimiert werden und damit eine Erhöhung der mechanischen
Steifigkeiten erzielt wird.
Herkömmlicherweise war das im vorangehenden geschilderte Pro
blem nicht gegeben, da in der Regel analoge Antriebe als de
zentrale Instanzen in Verbindung mit zentralen Meßwertbau
gruppen eingesetzt wurden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine durch
gängige digitale und synchrone Kombination von zentralen und
mehreren dezentralen Instanzen zu erreichen, wobei zur Opti
mierung regelungstechnischer oder projektierungstechnischer
Systemeigenschaften die Synchronität zwischen zentralen und
dezentralen Instanzen auch bei variablen Synchronisations
zeitpunkten stets gewährleistet sein soll.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ei
ne digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvor
gängen, insbesondere von Bewegungsabläufen eines funktionalen
Zusammenhangs, gelöst, welche über eine zentrale Instanz und
mindestens einen elektrischen Antrieb verfügt, wobei jeder
elektrische Antrieb durch eine diesem zugeordnete dezentrale
Instanz angesteuert wird und alle dezentralen Instanzen auf
die zentrale Instanz über einen programmierbaren Takt syn
chronisierbar sind, wobei alle zur Steuerung des Echtzeitvor
ganges benötigten Systemzustände und Meßwerte für die zentra
le und alle dezentralen Instanzen zu synchronen, äquidistan
ten Zeitpunkten in einem Taktraster der jeweiligen Instanz so
speicherbar sind, daß von diesen jederzeit unabhängig auf die
jeweils zugeordneten Systemzustände und Meßwerte zugreifbar
ist.
Mit einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der digitalen
Mehrachssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung werden
eventuelle Laufzeiten bei der Meßwerterfassung kompensiert.
Dies wird dadurch erreicht, daß eine Meßwerteerfassung im
Taktraster der schnellsten Instanz ansteuerbar ist und eine
eventuelle Laufzeit bei der Meßwerterfassung durch einen vor
zeitigen Anstoß der Erfassung kompensierbar ist, wobei eine
dazu vorgesehene Vorlaufzeit der Meßerfassung durch jede de
zentrale Instanz in Abhängigkeit eines angeschlossenen Meßsy
stems programmierbar ist.
Mit einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der digitalen
Mehrachssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung werden
Maßnahmen beim Verlust der Synchronität zwischen zentraler
und dezentralen Einheiten geschaffen. Diese vorteilhafte Aus
gestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Verlust der
Synchronität durch Ausfall oder Störung des synchronisieren
den Taktes in jeder dezentralen Instanz überwachbar ist und
bei Detektion ein asynchroner Betrieb zur Stillsetzung akti
vierbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der digitalen Mehr
achssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß eine erreichte Synchronität zwischen zentra
ler und dezentralen Instanzen innerhalb der dezentralen In
stanzen an in diesen realisierte Funktionen weitergegeben
wird, indem jeder elektrische Antrieb einen Motor mit Lei
stungsteilelektronik umfaßt, wobei die Leistungsteilelektro
nik pulsweitenmoduliert ansteuerbar ist und die Pulsweitenmo
dulation auf die zentrale Instanz synchronisierbar ist, wobei
ein Trägersignal, bevorzugterweise ein Abtastdreiecksignal,
der Pulsweitenmodulation gegen das Taktsignal ohne Verlust
der Synchronität verschiebbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der digitalen
Mehrachssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
integrierende Meßerfassung beispielsweise des Momentenistwer
tes einer Momentenregelung oder äquivalenter Systemzustände
(z. B. Stromistwerte) ermöglicht. Dies geschieht dadurch, daß
die Abtastzeit ein ganzzahliges Vielfaches oder einen ganz
zahligen Bruchteil der Periodendauer der Pulsweitenmodulation
beträgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der digitalen
Mehrachssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird dar
über hinaus erreicht, daß die durch eine Pulsweitenmodulation
bedingten Stromrippel im Zustand "Momentenistwert" der digi
talen Regelung herausgemittelt werden, wodurch der Oberwel
lengehalt des Momentes an der Antriebswelle minimiert wird.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Abtastzeit einer Momen
tenregelung ein 1/2n-tel der Periodendauer der Pulsweitenmo
dulation beträgt, wobei mit n ein Element der ganzen Zahlen
bezeichnet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der digitalen
Mehrachssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird dar
über hinaus erreicht, daß die Anforderung nach geringer Lei
stungsteilverstärker-Erwärmung und hoher Ausgangsfrequenz op
timiert werden können. Dies wird erreicht, indem die Frequenz
der Pulsweitenmodulation ohne Verlust der Synchronität verän
derbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der digitalen Mehr
achssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß Systemzustände zusätzlich zu asynchronen
Zeitpunkten speicherbar sind und bei einer asynchronen Spei
cheranforderung innerhalb einer synchronen Meßwerterfassung
ein synchron ermittelter Meßwert auch als asynchroner Meßwert
speicherbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der digitalen Mehr
achssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß ein ebenfalls programmierbarer Synchroni
sierzeitpunkt aller dezentralen Instanzen definiert gegen die
zentrale Instanz verschiebbar ist
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach
folgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbei
spieles und in Verbindung mit den Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 Prinzipskizze einer digitalen Mehrachssteuerung mit
zentraler Instanz und elektrischen Antrieben zugeordne
ten dezentralen Instanzen,
Fig. 2 Blockschaltbild des Aufbaus einer dezentralen Instanz,
Fig. 3 Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Verschiebung
eines Abtastdreieckssignals gegen das Taktsignal ohne
Verlust der Synchronität und
Fig. 4 Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer oberschwin
gungsminimalen Synchronität.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer
digitalen Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgän
gen, insbesondere von Bewegungsabläufen, mit einer zentralen
Instanz CPU1 und mehreren dezentralen Instanzen CPU2 bis CPUn
gezeigt. Dabei ist jeder dezentralen Instanz CPU2. . .CPUn je
weils ein elektrischer Antrieb A2 bzw. An zugeordnet. Sowohl
zentrale als auch dezentrale Instanzen besitzen jeweils einen
diesen zugeordneten Taktgenerator Q1. . .Qn, mit welchem ein
jeweiliger Takt generiert wird. Von der zentralen Instanz
CPU1 aus, welche beispielsweise eine numerische Steuerung
darstellen kann, führt eine Taktleitung Tsyn zu jeder dezen
tralen Instanz. Über diesen Takt Tsyn sind die entsprechenden
dezentralen Instanzen auf die zentrale Instanz synchronisier
bar. Desweiteren sind alle Instanzen, also zentrale und die
vorhandenen dezentralen Instanzen, über ein Bussystem B mit
einander verbunden. Über dieses Bussystem ist beispielsweise
die Programmierbarkeit der dezentralen Instanzen gewährlei
stet. Außerdem können über das Bussystem B Solldaten, Steuer
parameter und Meßwerte zwischen den dezentralen Instanzen und
der zentralen Instanz sowie zwischen einzelnen dezentalen In
stanzen übertragen werden. Während auf Seiten der zentralen
Instanz CPU1 beispielsweise ein Interpolationstakt TIPO und
ein Lagereglertakt TLR generiert wird, wird auf Seiten der
dezentralen Instanzen CPU2. . .CPUn ein jeweils zugeordneter
Drehzahlreglertakt TDR2. . .TDRn sowie ein Stromreglertakt
TSR2. . .TSRn erzeugt, welche im folgenden noch näher erläutert wer
den.
In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist beispielhaft der Aufbau
einer dezentralen Instanz wie beispielsweise der CPU2 näher
erläutert. Das von der zentralen Instanz ausgehende Synchro
nisationssignal Tsyn wird zu der im folgenden mit Q1 bezeich
neten Einheit zur Taktgenerierung geleitet, von der unter
schiedliche Taktsignale TA, TB, TC und TD abgeleitet werden.
Mit den Taktsignalen TA, TB und TC wird jeweils ein zugeordne
ter Registersatz RA, RB und RC angesteuert. An den jeweiligen
Registersätzen RA, RB und RC stehen parallel zur Einspeiche
rung in die Registersätze die Meßwerte einer Meßwerterfassung
ME an. Die erfaßten Meßwerte werden aus einer Signalquelle S
und einer darauffolgenden Aufbereitung MA ermittelt. Als Si
gnalquelle S kommt beispielsweise der der entsprechenden de
zentralen Instanz zugeordnete elektrische Antrieb in Be
tracht, wobei als Meßsignale z. B. Lageistwerte, Drehzah
listwerte etc. dieses Antriebes zur numerischen Steuerung er
faßt werden. Angesteuert durch die jeweils zugehörigen Takt
signale TA, TB und TC werden die jeweils anstehenden Meßwerte
der Meßwerterfassung ME somit zum entsprechenden Takt in den
jeweils zugeordneten Registersatz RA, RB und RC übernommen.
Über das Bussystem B ist auf jeden dieser Registersätze RA,
RB und RC zugreifbar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Taktsignal TA als
Stromreglertakt TSR2 ausgeprägt. Dementsprechend stehen im Re
gistersatz A im Stromreglertakt erfaßte Meßwerte bereit. Die
se Meßwerte werden insbesondere zum Schließen des Stromreg
lerkreises innerhalb der dezentralen Instanz CPU2 benötigt.
Für das Bussystem B ist von der zentralen Instanz oder ande
ren dezentralen Instanzen auf die Inhalte des Registersatzes
RA zugreifbar. Das Taktsignal TB wird im vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel als Lagereglertakt TLR generiert. Da der Lage
reglertakt durch die zentrale Instanz CPU1 vorgegeben wird,
muß TB aus dem von der zentralen Instanz ausgehenden Synchro
nisationstakt Tsyn abgeleitet werden. Entsprechend wird der
Registersatz RB durch TB im Lagereglertakt angesteuert und
übernimmt in diesen Takt Meßwerte aus der Meßwerterfassung
ME. Über das Bussystem B ist auch durch die zentrale Instanz
CPU1 auf die im Lagereglertakt TB bzw. TLR erfaßten Meßwerte
im Registersatz RB der dezentralen Instanz zugreifbar.
Auf diese Weise läßt sich der Lageregelkreis zwischen dezen
traler Instanz und der entsprechend übergeordneten zentralen
Instanz CPU1 durch Rückführen beispielsweise eines Lageist
wertes über das Bussystem B zur zentralen Instanz schließen.
Vorteilhaft ist, daß der Takt TA viel schneller sein kann,
als Takt TB. Die zentrale Instanz CPU1, welche über den Bus B
zugreift, könnte am Ende eines Taktzyklus TB auf Meßwerte zu
greifen wollen. Durch die geschilderte Anordnung wird ein
Überspeichern des Istwertes von Registersatz RB vermieden.
CPU1 kann jeweils zu beliebigen Zeitpunkten im Taktzyklus TB
auf für diesen Zyklus gespeicherte Istwerte zugreifen.
Der durch das Taktsignal TC angesteuerte Registersatz C kann
beispielsweise für einen asynchronen Zugriff durch die zen
trale Instanz CPU1 oder auch andere dezentrale Instanzen
CPU2. . .CPUn vorgesehen sein. In diesem Fall stellt das Taktsignal
TC ein asynchrones Taktsignal dar, was zur Folge hat, daß
Meßwerte der Meßwerterfassung ME zu asynchronen Zeitpunkten
in den Registersatz RC übernommen werden können.
Auf die im vorangehenden geschilderte Art und Weise lassen
sich zur Steuerung von Echtzeitvorgängen, wie beispielsweise
von Bewegungsabläufen eines funktionalen Zusammenhangs, benö
tigte Systemzustände und Meßwerte, welche in der Meßwerter
fassung ME erfaßt wurden, für die zentrale Instanz CPU1 und
alle dezentralen Instanzen CPU2. . .CPUn zu synchronen äquidi
stanten Zeitpunkten in einem Taktraster TA, TB und TC der je
weiligen Instanz so in den entsprechenden Registersätzen RA,
RB und RC speichern, daß von den jeweiligen Instanzen jeder
zeit unabhängig auf die gespeicherten Systemzustände und Meß-
werte zugegriffen werden kann. Dabei kann die Regelung und
Koordinierung eine Momentenregelung, Drehzahlregelung, Lage
regelung, Bewegungsführung und Überwachung des Systems ver
teilt auf zentrale und dezentrale Instanzen umfassen.
Mit Hilfe des Bussystems B können vorteilhafterweise alle
Taktsignale Tsyn, TA, TB und TC programmierbar ausgeführt
werden, was zur Folge hat, daß die entsprechende Taktfrequenz je
nach Anwendungsfall optimal variierbar ist.
Vorteilhafterweise wird die Meßwerterfassung ME im Taktraster
der schnellsten Instanz angesteuert. Durch einen vorzeitigen
Anstoß der Meßwerterfassung kann eine eventuelle Laufzeit bei
der Meßwerterfassung kompensiert werden. Dies ist beispiels
weise über ein weiteres Taktsignal TD, mit welchem die Meß
werterfassung ME angesteuert wird, möglich. Auch dieses Takt
signal TD ist durch die dezentrale Instanz in Abhängigkeit
eines angeschlossenen Meßsystems programmierbar. Auch ist ein
ebenfalls programmierbarer Synchronisierzeitpunkt aller de
zentralen Instanzen CPU2. . .CPUn definiert gegen die zentrale
Instant CPU1 verschiebbar.
Um die so erreichte Synchronität zwischen zentraler Instanz
CPU1 und dezentralen Instanzen CPU2. . .CPUn innerhalb der de
zentralen Instanzen an Funktionen weiterzugeben, kann ein
Trägersignal, welches im Falle eines pulsweiten moduliert an
gesteuerten elektrischen Antriebes als Abtastdreieckssignal
ADR ausgeprägt ist, gegen das Taktsignal Tsyn ohne Verlust der
Synchronität verschoben werden. Dieser Zusammenhang ist in
der Darstellung gemäß Fig. 3 anhand eines Zeitdiagrammes dar
gestellt. Darin ist eine Zeit TR aufgetragen, welche einer
Rechenzeit entspricht, nach deren Ablauf ein Stellwert zur
Verfügung steht. Eine Stellwertausgabe erfolgt mit dem Maxi
mum des Abtastdreieckssignals. Besitzt das Abtastdreiecks
signal den Verlauf des dünn eingezeichneten Abtastdreiecks,
so kann erst zum Zeitpunkt 3 eine Sollwertausgabe erfolgen
und zu einem entsprechend noch späteren Zeitpunkt mit dem Mi
nimum des Abtastdreieckssignals eine Abtastung erfolgen. Ein
diesbezüglich um die programmierbare Zeit ΔT ohne Verlust der
Synchronität verschobenes Abtastdreieckssignal ADR, welches
in der Darstellung gemäß Fig. 3 mit dickeren Linien einge
zeichnet ist, kann bereits zum Zeitpunkt 1 gleich nach Vor
liegen des Stellwertes eine Stellwertausgabe veranlassen und
somit entsprechend früher mit dem Minimum dieses Abtastdrei
eckssignals zum Zeitpunkt 2 eine weitere Abtastung vornehmen.
Um beispielsweise im Rahmen einer Momentenregelung eine Syn
chronisation zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfin
dung die Abtastzeit (z. B. TA bzw. der Stromrichtertakt TSR)
als ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruch
teil der Periodendauer der Pulsweitenmodulation TPWM gewählt.
Auf diese Art und Weise wird eine Meßerfassung äquivalenter
Systemzustände (z. B. Stromistwerte) ermöglicht.
Um den Oberwellengehalt beispielsweise des Momentes an der
Antriebswelle zu minimieren bzw. Schwebungen zu vermeiden,
wird die Abtastzeit TA etc. als 1/2n-tel der Periodendauer
der Pulsweitenmodulation TPWM gewählt, wobei mit n ein Element
mit ganzen Zahlen bezeichnet ist. Dieser Zusammenhang ist in
der Darstellung gemäß Fig. 4 anhand eines Zeitdiagrammes ver
anschaulicht, in welches der Verlauf zweier Abtastdreiecks
signale ADR1 und ADR2 eingetragen ist. Die Periodendauer der
Pulsweitenmodulation ist mit TPWM bezeichnet. Desweiteren ist
unter den Verlauf der jeweiligen Abtastdreieckssignale die
Abtastzeit TA eingezeichnet. Anhand des Verlaufs von ADR1
wird deutlich, daß die Abtastzeitpunkte entsprechend TA je
weils mit dem Maximum bzw. Minimum des Verlaufs von ADR1 zu
sammenfallen. Damit ist der Oberschwingungsanteil minimal.
Anders hingegen beim Verlauf ADR2, welcher nicht den im vor
angehenden geschilderten Kriterien entspricht, bei dem die
Abtastzeitpunkte (gekennzeichnet durch schwarze Punkte auf
dem Verlauf der Kurve) nicht mit dem Maximum bzw. Minimum zu
sammenfallen, was Schwebungen zur Folge hat, die unerwünscht
sind. Weiterhin vorteilhaft gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es, daß die Frequenz der Pulsweitenmodulation TPWM ohne
Verlust der Synchronität veränderbar ist.
Claims (9)
1. Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvor
gängen, insbesondere von Bewegungsabläufen eines funktionalen
Zusammenhangs, welche über eine zentrale Instanz (CPU1) und
mindestens einen elektrischen Antrieb (A2. . .An) verfügt, wo
bei jeder elektrische Antrieb (A2. . .An) durch eine diesem zu
geordnete dezentrale Instanz (CPU2. . .CPUn) angesteuert wird
und alle dezentralen Instanzen (CPU2. . .CPUn) auf die zentrale
Instanz (CPU1) über einen programmierbaren Takt (Tsyn) syn
chronisierbar sind, wobei alle zur Steuerung des Echtzeitvor
ganges benötigten Systemzustände und Meßwerte für die zentra
le (CPU1) und alle dezentralen Instanzen (CPU2. . .CPUn) zu
synchronen, äquidistanten Zeitpunkten in einem Taktraster
(TA, TB, TC) der jeweiligen Instanz (CPU1. . .CPUn) so speicherbar
(RA, RB, RC) sind, daß von diesen (CPU1. . .CPUn) jederzeit unab
hängig auf die jeweils zugeordneten Systemzustände und Meß
werte zugreifbar ist.
2. Digitale Mehrachssteuerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Meßwerteerfassung im
Taktraster der schnellsten Instanz ansteuerbar ist und eine
eventuelle Laufzeit bei der Meßwerterfassung durch einen vor
zeitigen Anstoß der Erfassung kompensierbar ist, wobei eine
dazu vorgesehene Vorlaufzeit der Meßerfassung durch jede de
zentrale Instanz (CPU2. . .CPUn) in Abhängigkeit eines ange
schlossenen Meßsystems (ME) programmierbar ist.
3. Digitale Mehrachssteuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Verlust
der Synchronität durch Ausfall oder Störung des synchronisie
renden Taktes (Tsyn) in jeder dezentralen Instanz (CPU2. . .CPUn)
überwachbar ist und bei Detektion ein asynchroner Be
trieb zur Stillsetzung aktivierbar ist.
4. Digitale Mehrachssteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder
elektrische Antrieb (A2. . .An) einen Motor mit Leistungsteil
elektronik umfaßt, wobei die Leistungsteilelektronik pulswei
tenmoduliert ansteuerbar ist und die Pulsweitenmodulation auf
die zentrale Instanz (CPU1) synchronisierbar ist, wobei ein
Trägersignal, bevorzugterweise ein Abtastdreiecksignal (ADR),
der Pulsweitenmodulation gegen das Taktsignal (Tsyn) ohne
Verlust der Synchronität verschiebbar ist.
5. Digitale Mehrachssteuerung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtastzeit (TA etc.)
ein ganzzahliges Vielfaches oder einen ganzzahligen Bruchteil
der Periodendauer (TPWM) der Pulsweitenmodulation beträgt.
6. Digitale Mehrachssteuerung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeit
(TA etc.) ein 1/2n-tel der Periodendauer (TPWM) der Pulswei
tenmodulation beträgt, wobei mit n ein Element der ganzen
Zahlen bezeichnet ist.
7. Digitale Mehrachssteuerung nach einem der Ansprüche 4 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Frequenz der Pulsweitenmodulation ohne Verlust der Synchroni
tät veränderbar ist.
8. Digitale Mehrachssteuerung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß Systemzustände zusätzlich zu asynchronen Zeitpunkten
speicherbar sind und bei einer asynchronen Speicheranforde
rung innerhalb einer synchronen Meßwerterfassung (ME) ein
synchron ermittelter Meßwert auch als asynchroner Meßwert
speicherbar ist.
9. Digitale Mehrachssteuerung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein ebenfalls programmierbarer Synchronisierzeitpunkt al
ler dezentralen Instanzen (CPU2. . .CPUn) definiert gegen die
zentrale Instanz (CPU1) verschiebbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997123956 DE19723956A1 (de) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgängen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997123956 DE19723956A1 (de) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgängen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19723956A1 true DE19723956A1 (de) | 1998-12-10 |
Family
ID=7831718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997123956 Withdrawn DE19723956A1 (de) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgängen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19723956A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2816721A1 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-05-17 | Bosch Gmbh Robert | Procede et dispositif de commande d'operations de fonctionnement notamment d'un vehicule |
US6914397B2 (en) | 2002-02-15 | 2005-07-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Reduction of interference currents in a group of synchronized, variable speed electric drives |
DE10357824A1 (de) * | 2003-12-09 | 2005-07-14 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben zusammenarbeitender unterschiedlicher Geräte |
EP1688809A1 (de) * | 2004-08-17 | 2006-08-09 | Obshschestvo S Ogranichennoy Otveetstvennostiuy "Promishlennaya Gruppa" Finprom - Resurs" | Einrichtung zur steuerung eines systems von objekten durch eine stromversorgungsleitung und adapter dafür |
EP2031472A2 (de) | 2007-08-30 | 2009-03-04 | Robert Bosch GmbH | Vorrichtung zum Betrieb einer Maschine |
DE102007049162A1 (de) | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Betrieb einer Maschine |
EP2133763A1 (de) * | 2008-06-12 | 2009-12-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungssystems |
WO2014061395A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Determining trajectories of redundant actuators jointly tracking reference trajectory |
DE10223723B4 (de) * | 2001-05-31 | 2015-01-08 | Fisher-Rosemount Systems Inc. | Ereigniserfassungssystem für eine Folge von Ereignissen und Verfahren zum Erkennen von Ereignissen in einem Prozesssteuerungssystem |
-
1997
- 1997-06-06 DE DE1997123956 patent/DE19723956A1/de not_active Withdrawn
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2816721A1 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-05-17 | Bosch Gmbh Robert | Procede et dispositif de commande d'operations de fonctionnement notamment d'un vehicule |
DE10223723B4 (de) * | 2001-05-31 | 2015-01-08 | Fisher-Rosemount Systems Inc. | Ereigniserfassungssystem für eine Folge von Ereignissen und Verfahren zum Erkennen von Ereignissen in einem Prozesssteuerungssystem |
US6914397B2 (en) | 2002-02-15 | 2005-07-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Reduction of interference currents in a group of synchronized, variable speed electric drives |
US7770045B2 (en) | 2003-12-09 | 2010-08-03 | Kuka Roboter Gmbh | Method and apparatus for operating cooperating, differing devices |
DE10357824A1 (de) * | 2003-12-09 | 2005-07-14 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben zusammenarbeitender unterschiedlicher Geräte |
EP1688809A1 (de) * | 2004-08-17 | 2006-08-09 | Obshschestvo S Ogranichennoy Otveetstvennostiuy "Promishlennaya Gruppa" Finprom - Resurs" | Einrichtung zur steuerung eines systems von objekten durch eine stromversorgungsleitung und adapter dafür |
EP1688809A4 (de) * | 2004-08-17 | 2007-01-03 | Obshschestvo S Ogranichennoy O | Einrichtung zur steuerung eines systems von objekten durch eine stromversorgungsleitung und adapter dafür |
DE102007049162A1 (de) | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Betrieb einer Maschine |
US8471515B2 (en) | 2007-08-30 | 2013-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus for operating a machine |
EP2031472A2 (de) | 2007-08-30 | 2009-03-04 | Robert Bosch GmbH | Vorrichtung zum Betrieb einer Maschine |
EP2133763A1 (de) * | 2008-06-12 | 2009-12-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungssystems |
US8041858B2 (en) | 2008-06-12 | 2011-10-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of clock distribution for operating an automation system |
WO2014061395A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Determining trajectories of redundant actuators jointly tracking reference trajectory |
US9170580B2 (en) | 2012-10-19 | 2015-10-27 | Mitsubishi Electric Rsearch Laboratories, Inc. | Determining trajectories of redundant actuators jointly tracking reference trajectory |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60035651T2 (de) | Steuerungssystem zum synchronen kooperativen Betreiben einer Mehrzahl von Robotern | |
DE19634055A1 (de) | Industrieroboter und Steuerungseinheit dafür | |
EP1368728B1 (de) | Synchrones, getaktetes kommunikationssystem mit relativuhr und verfahren zum aufbau eines solchen systems | |
DE19645735A1 (de) | Numerisches Steuerungssystem unter Einsatz eines Personalcomputers und Verfahren zum Steuern desselben | |
EP0993698B2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum dezentralen betrieb bzw aufbau einer winkelgenauen gleichlaufregelung in einem mehrmotorenantriebssystem | |
WO2002076033A2 (de) | Synchrones, getaktetes kommunikationssystem mit dezentralen ein-/ausgabe-baugruppen und verfahren zur einbindung dezentraler ein-/ausgabe-baugruppen in ein solches system | |
DE4431326B4 (de) | Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine | |
DE19723956A1 (de) | Digitale Mehrachssteuerung zur Steuerung von Echtzeitvorgängen | |
DE19900522A1 (de) | Antriebssteuervorrichtung für eine elektrische Spritzgußmaschine | |
EP1253494B1 (de) | Steuer- und/oder Regelungssystem mit Feldbus | |
DE1908757B2 (de) | Steuersystem fuer eine werkzeugmaschine mit einer werkzeugmaschinensteuerung zum auswerten von teilbefehlen zur steuerung der betriebsweise der werkzeugmaschine | |
EP1692579B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betreiben zusammenarbeitender, unterschiedlicher geräte | |
EP0965165B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur aufrechterhaltung eines winkelgenauen gleichlaufs einzelner vernetzter antriebe eines dezentralen antriebssystems | |
EP1064589A1 (de) | Verfahren zur synchronisation einer lokalen auf eine zentrale zeitbasis, und vorrichtung zur durchführung des verfahrens mit bevorzugen verwendungen | |
DE19953189A1 (de) | Regelanordnung für ein hydraulisches oder pneumatisches System | |
EP3267272B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur datenübertragung | |
EP0643472A1 (de) | Servo-Regelantrieb | |
DE19651427A1 (de) | Verfahren zur lage- und/oder winkelsynchronen Steuerung von technologisch verketteten Antriebssystemen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
WO2014029609A1 (de) | Automatisierungssystem mit dezentralisierten steuerungsfunktionalitäten in e-/a-baugruppen | |
DE102016205301B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer elektrischen Maschine | |
WO2001098878A2 (de) | Verfahren zum automatischen erzeugen mehrerer elektrischer impulse anhand numerischer vorgabewerte, insbesondere als inkrementalgeber-nachbildung | |
EP2687930B1 (de) | Automatisierungseinheit zur Steuerung eines Geräts oder einer Anlage | |
DE10297678T5 (de) | Integriertes System zum Steuern von Achsen einer industriellen Maschine | |
WO2012084471A1 (de) | Verfahren zum ansteuern von peripheriegeräten eines taktsynchron arbeitenden bussystems und von fremdperipheriegeräten eines fremdbussystems sowie zugehöriger busumsetzer | |
EP2031472B2 (de) | Vorrichtung zum Betrieb einer Maschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |