DE19811346A1

DE19811346A1 - Verfahren zur Verarbeitung von Signalen

Info

Publication number: DE19811346A1
Application number: DE1998111346
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dietz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-30

Abstract

Um bei der Verarbeitung von Signalen, die aus zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerten bestehen, Fehler aufgrund von Zeitverschiebungen innerhalb der Signalverarbeitung zu vermeiden, wird zunächst jedem der Signalwerte (s¶a¶(t¶a,0¶)) jeweils ein aktueller Zeitwert (t¶a,0¶) zugeordnet; vor jeder weiteren zeitkritischen Verarbeitung eines jeden Signalwertes (s¶a¶(t¶a,0¶)) wird dieser aufgrund von Informationen über den Verlauf des zugehörigen Signals (s¶a¶) sowie in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz zwischen dem zugeordneten Zeitwert (t¶a,0¶) und einem Bezugszeitwert (t¶0¶) durch Interpolation korrigiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalen.

In signalverarbeitenden technischen Systemen werden zunehmend seriell arbeitende Prozessoren eingesetzt, so daß es aufgrund der in Zeitzyklen erfolgenden Signalverarbeitung durch die Prozessoren zu unterschiedlichen Zeitverschiebungen bei den Signalen kommt. Ein Beispiel hierfür sind Automatisierungs systeme mit dezentraler Prozeßperipherie in Form von de zentralen Automatisierungsgeräten, die über einen Bus mit einander verbunden sind und ggf. von einem zentralen Auto matisierungsgerät überwacht werden. Da jedes dieser Auto matisierungsgeräte einen eigenen Prozessor und eine eigene Uhr aufweist, ergibt sich eine seriell ablaufende und zyklus zeitbehaftete Signalverarbeitung, so daß sich zeitliche Streuungen zwischen den Signalen an der Prozeßperipherie, also zwischen den Signalen an den Ein- und Ausgängen bzw. zwischen Sensorik und Aktorik, ergeben.

In Systemen mit kaskadierten Automatisierungsgeräten addieren sich die Prozessor- bzw. Buszyklen zu einem stark streuenden Zykluszeitband. Durch diese Zeitstreuung geht bei zeitvaria blen Vorgängen der synchrone Zusammenhang zwischen den Ein- und Ausgangssignalen bzw. der Sensorik und der Aktorik ver loren, wobei eine rechnerische Kompensation der Zeitverschie bungen wegen ihrer stochastischen Streuung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ver arbeitung von Signalen ohne Fehler aufgrund von Zeitverschie bungen innerhalb der Signalverarbeitung zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Verarbeitung von Signalen, die jeweils aus zeitlich auf einanderfolgenden Signalwerten bestehen, zunächst jedem der Signalwerte jeweils ein aktueller Zeitwert zugeordnet wird und daß vor jeder weiteren zeitkritischen Verarbeitung eines jeden Signalwertes dieser aufgrund von Informationen über den Verlauf des zugehörigen Signals sowie in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz zwischen dem zugeordneten Zeitwert und einem Bezugszeitwert durch Interpolation korrigiert wird.

Die zu verarbeitenden Signale sind also nicht nur durch ihre Signalwerte, sondern auch durch die den Signalwerten zugeord neten Zeitwerte definiert. Bei jeder einzelnen zeitkritischen Signalverarbeitung wird ein möglicher Fehler, der aus der Zeitdifferenz zwischen dem Zeitwert des jeweils aktuellen Signalwerts und einem für die Signalverarbeitung maßgeblichen Bezugszeitwert resultieren kann, dadurch kompensiert, daß der Signalwert aufgrund von Informationen über den Signalverlauf sowie in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz durch Interpola tion korrigiert wird.

Als Bezugszeitwert kann insbesondere die gerade aktuelle Zeit herangezogen werden, die von einer internen Uhr des signal verarbeitenden Systems geliefert wird. Der beispielsweise aufgrund von vorangegangenen Verarbeitungszyklen verzögerte Signalwert wird dann durch Interpolation auf einen für die gerade aktuelle Zeit korrekten Wert korrigiert. Sollen bei spielsweise im Rahmen der Signalverarbeitung zwei Signalwerte unterschiedlicher Signale, die gegeneinander zeitverschoben sein können, miteinander verknüpft werden, so werden auf diese Weise beide Signalwerte vor ihrer Verknüpfung auf für die aktuelle Zeit gültige Werte korrigiert. Dem Ergebnis der Verknüpfung wird dann die aktuelle Zeit als Zeitwert zugeord net.

Alternativ zu der gerade aktuellen Zeit kann aber auch der Zeitwert eines der beiden oder mehreren zu verknüpfenden Signalwerte als Bezugszeitwert herangezogen werden, wobei dann dem Ergebnis der Verknüpfung dieser Bezugszeitwert zu geordnet wird.

Die für die Korrektur der Signalwerte notwendigen Informa tionen über den Signalverlauf werden aus vorangegangenen Signalwerten gewonnen, wobei im einfachsten Fall, z. B. in einem Automatisierungssystem, in dem einzelne Vorgänge je weils mit konstanten Geschwindigkeiten ablaufen, die Diffe renz zwischen jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerten ermittelt und daraus ein Geschwindigkeitswert als Information über den Signalverlauf gebildet wird. Bei komplizierteren Signalverläufen oder zur Erhöhung der Ge nauigkeit bei der Signalverarbeitung ist vorgesehen, daß die Information über den Signalverlauf zusätzlich einen Beschleu nigungswert enthält, der aus der Differenz zweier zeitlich aufeinanderfolgender Geschwindigkeitswerte ermittelt wird. Darüber hinaus können die Informationen über den Signal verlauf natürlich auch andersweitig aus den vorangegangenen Signalwerten berechnet werden.

Insbesondere dann, wenn die zu verarbeitenden Signale von Sensoren geliefert werden, kann es zwischen der Entstehung der Signalwerte und der Zuordnung der Zeitwerte zu den Signalwerten zu einer Verzögerung kommen. In diesem Fall werden die Signalwerte zum Zeitpunkt der Zuordnung der Zeit werte aufgrund der Informationen über den Signalverlauf sowie in Abhängigkeit von der Verzögerung durch Interpolation kor rigiert. Alternativ hierzu läßt sich die Verzögerung in be sonders einfacher Weise dadurch kompensieren, daß die Zeit werte ausgehend von dem Zeitpunkt ihrer Zuordnung zu den Signalwerten um den Betrag der Verzögerung zurückdatiert werden.

Für den Fall, daß es sich bei den zu verarbeitenden Signalen um vorausbestimmbare Signale, also beispielsweise um Soll- oder Leitwerte, handelt, werden die Signalwerte vorzugsweise zusammen mit den zugeordneten Zeitwerten im voraus erzeugt und für die nachfolgende Verarbeitung zwischengespeichert; bei der nachfolgenden Verarbeitung werden dann jeweils die jenigen Signalwerte herangezogen, deren jeweiliger Zeitwert mit dem Bezugszeitwert, beispielsweise der gerade aktuellen Zeit, übereinstimmt.

Es kann vorkommen, daß ein Signal nach seiner Verarbeitung mit einer Verzögerung ausgegeben wird oder einer Einrichtung zugeführt wird, in der es mit einer Verzögerung zur Wirkung gelangt. Dies kann insbesondere bei der Ansteuerung von Ak toren mit Hilfe von Stellsignalen der Fall sein. In diesem Fall wird die Verzögerung in vorteilhafter Weise dadurch kom pensiert, daß die Signalwerte vor ihrer Ausgabe aufgrund der Informationen über den Signalverlauf sowie in Abhängigkeit von der Verzögerung durch Interpolation korrigiert werden.

Wenn die Verarbeitung des Signals einen Soll-/Istwert vergleich umfaßt, bei dem ein Ereignis dann ausgelöst werden soll, wenn das Signal einen Sollwert erreicht, läßt sich der für die Signalverarbeitung erforderliche Rechenaufwand in vorteilhafter Weise dadurch verringern, daß ausgehend von der aktuellen Zeit und aufgrund der Informationen über den Signalverlauf durch Interpolation derjenige Zeitpunkt er mittelt wird, zu dem das Signal den Sollwert erreichen wird, und daß das Ereignis dann ausgelöst wird, wenn die aktuelle Zeit mit dem ermittelten Zeitpunkt übereinstimmt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen

Fig. 1 ein Beispiel für ein kaskadiertes Prozessor system in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Signalverarbeitung in dem kaskadierten Prozessorsystem,

Fig. 3 ein Beispiel des kaskadierten Prozessor systems in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 4 ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm einer nach dem erfindungsgemäßen Signal verarbeitungsverfahren arbeitenden Einrich tung,

Fig. 5 und 6 Beispiele der erfindungsgemäßen Signal verarbeitung und

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines nach dem erfin dungsgemäßen Signalverarbeitungsverfahren arbeitenden Automatisierungssystems.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein sich z. B. bei einem Auto matisierungsvorhaben ergebendes kaskadiertes Prozessorsystem. Mittels eines Sensors S wird ein Signal von einem zu steuern den und/oder zu überwachenden technischen Prozeß aufgenommen. Das Signal wird unter Umständen nicht sofort weitergegeben, sondern beispielsweise zunächst einer Vorverarbeitung unter worfen, so daß sich hieraus eine erste Signalverzögerung er gibt. In dem kaskadierten Prozessorsystem gelangt das Signal daraufhin zunächst an ein dezentrales Peripheriegerät P1. An dem dezentralen Peripheriegerät P1 kann eine Vielzahl weite rer Sensoren S angeschlossen sein, die gleichfalls Signale an das Peripheriegerät P1 liefern. Das Peripheriegerät P1 muß also sämtliche angeschlossenen Sensoren S überwachen und kann daher ein eingegangenes Signal nicht unmittelbar weiter melden, sondern z. B. erst am Ende des Zyklus, an dem die Signale sämtlicher angeschlossener Sensoren S vorliegen. Von dem dezentralen Peripheriegerät P1 gelangt das Signal also mit einer durch dieses verursachten weiteren Zeitverzögerung t₁ auf einen Busprozessor B1, der einen Bus B steuert. Zum Senden von Daten über den Bus B muß der Busprozessor B1 ent weder selber den Bus B belegen und dazu einen Zeitpunkt ab warten, zu dem der Bus B nicht von anderen Busteilnehmern belegt ist, oder aber auf eine Sendeanforderung von einem übergeordneten Busteilnehmer warten. Daraus resultiert eine erneute Zeitverzögerung t₂.

Das Signal gelangt nun über den Bus B zu einem zentralen Automatisierungsgerät AG, beispielsweise eine speicher programmierbare Steuerung oder ein Personalcomputer. Auch die Datenverarbeitung in dem Automatisierungsgerät AG ist zyklus zeitbehaftet, so daß sich eine erneute Zeitverzögerung t₃ bis zur Ausgabe eines Antwortsignals als Reaktion auf das von dem Sensor S gelieferte Eingangssignal ergibt. Das von dem Auto matisierungsgerät AG aus gegebene Signal wird wieder über einen Busprozessor B2 auf den oben erwähnten Bus B gegeben, wobei sich aus den gleichen Gründen wie bei dem Busprozessor B1 wieder eine Zeitverzögerung t₄ ergibt.

Über den Bus B gelangt das Signal nun zu einem weiteren de zentralen Peripheriegerät P2, das neben einem Aktor A, für den das Signal bestimmt ist, möglicherweise noch mit weiteren Aktoren A verbunden ist, so daß das Signal dem Aktor A, für den es bestimmt ist, wiederum erst mit einer gewissen, durch die Zyklus zeit bedingten Zeitverzögerung t₅ übermittelt wird. Im Aktor A selbst kann sich schließlich noch eine Ausgangs verzögerung ergeben.

Aufgrund der oben beschriebenen, sich summierenden Zeit verzögerungen ist es nicht möglich, unmittelbar auf das von dem Sensor S aufgenommene Ereignis durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktors A zu reagieren. Andererseits ist die Zeitdifferenz zwischen der Aufnahme des Ereignisses durch den Sensor S und der Reaktion auf das Ereignis mit der entspre chenden Ansteuerung des Aktors A nicht determiniert und daher rein rechnerisch nicht kompensierbar. Vielmehr addieren sich in dem kaskadierten Prozessorsystem die vorstehend beschrie benen Prozeß- und Buszyklen zu einem stark streuenden Zyklus zeitband, wodurch bei zeitvarianten Vorgängen der synchrone Zusammenhang zwischen dem von dem Sensor S aufgenommenen Er eignis und der mit dem Aktor A bewirkten Reaktion auf das Ereignis verlorengeht.

Im Beispiel nach Fig. 2 wird dieser Sachverhalt nochmals verdeutlicht, wobei aus Gründen der Vereinfachung angenommen wird, daß alle beteiligten Prozessoren gleich lange Zyklus zeiten aufweisen. Das von dem Sensor S gelieferte Signal er reicht das dezentrale Peripheriegerät P1 im günstigsten Fall am Anfang des gerade aktuellen Prozessorzyklus, so daß es noch innerhalb dieses Zyklus verarbeitet werden kann und an schließend mit der Zeitverzögerung t₁ an den Busprozessor B1 ausgegeben wird. Im ungünstigen Fall wird das Signal des Sensors S erst in dem nächsten Prozessorzyklus des Peri pheriegerätes P1 verarbeitet und danach ebenfalls mit der Zeitverzögerung t₁ ausgegeben, so daß sich bei dem dem Bus prozessor B1 zugeführten Signal eine Zeitstreuung mit dem Betrag der Zeitverzögerung t₁ ergibt. In gleicher Weise er geben sich entsprechende Zeitstreuungen auch für die sich anschließenden Signalverarbeitungen innerhalb der Prozessor kaskade, so daß im günstigsten Fall der Aktor A nach fünf Zyklen und im ungünstigsten Fall erst nach zehn Zyklen akti viert wird. Die zeitliche Differenz zwischen der Ansteuerung des Aktors A im günstigsten Fall und der Ansteuerung im un günstigsten Fall entspricht der Zeitstreuung, die bei dem ge zeigten Ausführungsbeispiel der Summe der Zeitverzögerungen t₁ . . . t₅ entspricht.

Fig. 3 zeigt als Beispiel für das bisher abstrakt beschrie bene kaskadierte Prozessorsystem ein Automatisierungssystem zur Bearbeitung von Werkstücken WS, die mittels einer Trans porteinrichtung TE zu einer den Aktor A bildenden Bearbei tungseinrichtung, hier z. B. einer Schneidvorrichtung SCH, transportiert und dort bearbeitet werden. Als Sensoren S sind ein die Transportbewegung erfassender Weggeber WG und ein die Werkstückposition erfassender Positionsgeber PG an dem de zentralen Peripheriegerät P1 angeschlossen. Dieses ist über den Bus B mit dem zentralen Automatisierungsgerät AG und dem weiteren dezentralen Peripheriegerät P2 gekoppelt, welches die Schneidvorrichtung SCH steuert. Anhand von Fig. 2 ist ohne weiteres erkennbar, daß durch die Streuung in der Zeit verzögerung zwischen dem von dem Positionsgeber PG geliefer ten Werkstückpositionssignal und dem Ansteuerungssignal für die Schneidvorrichtung SCH eine exakte Werkstückbearbeitung nicht möglich ist.

Fig. 4 zeigt beispielhaft ein Funktionsblockdiagramm zur allgemeinen Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung von Signalen s, die hier von unterschiedlichen Sensoren S aus einem zu steuernden und/oder zu überwachenden Prozeß an Einrichtungen zur Signalerfassung SE geliefert werden. Bei den Signalen s kann es sich um einzelne Signal werte oder um analoge Signale handeln, die bei der Signal erfassung SE durch Analog-/Digital-Umsetzung in zeitlich aufeinanderfolgende Signalwerte umgesetzt werden. Jedem der erfaßten Signalwerte wird jeweils ein aktueller Zeitwert zugeordnet, der von einem Zeitgeber CL (Uhr) geliefert wird. Bei der weiteren Signalverarbeitung SV, die in unterschied lichen parallelen und/oder sequentiellen Signalverarbeitungs schritten erfolgen kann, werden die Signalwerte nach vorge gebenen Algorithmen verarbeitet, wobei sie je nach Algorith mus untereinander und/oder mit Parameterwerten verknüpft werden können. Dabei erfolgt vor jeder zeitkritischen Ver arbeitung von Signalwerten, also beispielsweise bei der Ver knüpfung von Signalwerten unterschiedlicher Signale, eine Korrektur von Signalwerten mit unterschiedlich zugeordneten Zeitwerten bzw. mit einer Zeitdifferenz zwischen den jeweili gen Zeitwerten und einem Bezugswert.

Fig. 5 verdeutlicht dies anhand eines Beispiels. Bei der gerade aktuellen Zeit t₀ ist ein Signalverarbeitungsschritt vorgesehen, bei dem eine Verknüpfung von Signalwerten unter schiedlicher Signale s_a und s_b erfolgen soll. Dem zu diesem Zeitpunkt t₀ gerade zur Verfügung stehenden Signalwert s_a(t_a,0) des Signals s_a ist der Zeitpunkt t_a,0 und dem Signal wert s_b(t_b,0) der Zeitwert t_b,0 zugeordnet. Um bei der Verknüp fung der Signale s_a und s_b einen Fehler aufgrund der Zeit verschiebung t_b,0 - t_a,0 zwischen den beiden Signalwerten s_a(t_a,0) und s_b(t_b,0) zu verhindern, erfolgt eine Korrektur des oder der Signalwerte auf einen gemeinsamen Bezugszeitwert. Bei dem Bezugszeitwert kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Zeitwert handeln, wobei jedoch vorzugsweise ent weder die aktuelle Zeit t₀ oder einer der beiden Zeitwerte t_a,0 und t_b,0 verwendet wird. Im erstgenannten Fall müssen beide Signalwerte s_a(t_a,0) und s_b(t_b,0) korrigiert werden, während im letzteren Fall nur einer der beiden Signalwerte s_a(t_a,0) und s_b(t_b,0) korrigiert werden muß. Die im letzteren Fall verbleibende Zeitverschiebung zu der aktuellen Zeit t₀ kann innerhalb der Signalverarbeitung SV zu einem späteren Zeitpunkt korrigiert werden, wenn dies erforderlich ist. Die Korrektur der Signalwerte, hier z. B. des Signalwertes s_a(t_a,0), erfolgt aufgrund von Informationen über den Verlauf des zu korrigierenden Signals s_a sowie in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz zwischen dem zugehörigen Zeitwert t_a,0 und dem Bezugszeitwert, hier z. B. t₀.

Als Informationen über den Verlauf des Signals s_a werden bei dem gezeigten Beispiel ein Geschwindigkeitswert v_a,0 und ein Beschleunigungswert a_a,0 gebildet, wobei sich der Geschwindig keitswert v_a,0 mit

v_a,0 = (s_a(t_a,0) - s_a(t_a,-1))/(t_a,0 - t_a,-1)

aus der Differenz zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerten s_a(t_a,0) und s_a(t_a,-1) und der Beschleunigungswert a_a,0 mit

a_a,0 = (v_a,0 - v_a,-1)/(t_a,0 - t_a,1)

aus der Differenz zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitswerten

v_a,0 und v_a,-1 = (s_a(t_a,-1) - s_a(t_a,-2))/(t_a,-1 - t_a,-2)

ergibt. Die Informationen über den Signalverlauf können bei der Signalverarbeitung SV oder aber auch schon bei der Signalerfassung SE ermittelt werden und dem betreffenden Signalwert für die weitere Verarbeitung in gleicher Weise wie der Zeitwert zugeordnet werden. Der auf den Bezugszeitwert, z. B. t₀, korrigierte Signalwert s_a(t₀) berechnet sich zu:

s_a(t₀) = s_a(t_a,0) + v_a,0(t₀ - t_a,0) + (a_a,0/2) (t₀ - t_a,0)².

Durch Signalverknüpfung gebildete neue Signalwerte erhalten den Bezugszeitwert, hier t₀, als Zeitwert zugeordnet, während die übrigen Signalwerte wahlweise entweder in Form der ur sprünglichen Signalwerte, z. B. s_a(t_a,0), mit den ursprünglich zugeordneten Zeitwerten oder als korrigierte Signalwerte, z. B. s_a(t₀), mit den neuen Bezugszeitwerten für die weitere Signalverarbeitung zur Verfügung stehen.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für den Fall, daß zum aktuellen Zeitpunkt t₀ ein Signalverarbeitungsschritt vorgesehen ist, gemäß dem ein Ereignis ausgelöst werden soll, wenn ein Signal s_c einen Sollwert s_s erreicht. In diesem Fall wird in Ab hängigkeit von der Differenz zwischen dem zum aktuellen Zeit punkt t₀ gerade zur Verfügung stehenden Signalwert s_c(t_c,0) und dem Sollwert s_s sowie aufgrund von Informationen über den Verlauf des Signals s_c, hier dem Geschwindigkeitswert v_c,0 und dem Beschleunigungswert a_c,0, der Zeitpunkt t_s ermittelt, zu dem das Signal s_c den Sollwert s_s erreicht. Bei dem gezeigten Beispiel wird der Zeitpunkt t_s mit

t_s = ((s_s - s_c(t_c,0))/v_c,0) + (v_c,0/a_a,0)

berechnet und das Ereignis ausgelöst, wenn die aktuelle Zeit mit dem berechneten Zeitpunkt t_s übereinstimmt.

Wie Fig. 4 zeigt, werden nach der Signalverarbeitung SV die verarbeiteten Signale bzw. die durch Signalverknüpfung neu gebildeten Signale über Einrichtungen zur Signalausgabe SA an Aktoren A zur Steuerung des Prozesses ausgegeben.

Bei der Signalerfassung SE ist es möglich, daß zwischen der Erzeugung der Signale s durch die Sensoren S und der Zuord nung der Zeitwerte durch den Zeitgeber CL eine beispielsweise durch die Arbeitsweise der Sensoren S bedingte Verzögerung vorliegt. Wenn diese Verzögerung bekannt ist, kann sie durch entsprechende Korrektur der Signalwerte in der gleichen Weise korrigiert werden, wie dies oben für die Signalverarbeitung SV beschrieben wurde. Einfacher ist es, die von dem Zeitgeber CL gelieferten Zeitwerte bei der Zuordnung zu den Signal werten um den Betrag der Verzögerung zurückzudatieren.

Entsprechendes gilt auch für die Signalausgabe SA, wenn die Ausgabe der Signale verzögert erfolgt oder die Aktoren A verzögert auf die Ausgabe der Signale reagieren. In diesem Fall werden die Signalwerte bei der Signalausgabe aufgrund der Informationen über den Signalverlauf und in Abhängigkeit von der Verzögerung korrigiert.

Signale, die nicht von Sensoren erzeugt werden, sondern statt dessen im voraus bestimmbar sind, werden in einer Einrichtung zur Leitwerterzeugung LE zusammen mit den zugeordneten Zeit werten im voraus erzeugt und für die nachfolgende Signal verarbeitung SV zwischengespeichert. Die Zeitwerte werden dabei von einem Zeitgeber CL' erzeugt, der den Signalwerten nicht die jeweils aktuelle Zeit, sondern diejenigen Zeitwerte zuordnet, für die die Signalwerte vorherbestimmt sind. Bei der nachfolgenden Signalverarbeitung SV werden dann jeweils diejenigen Signalwerte herangezogen, deren jeweiliger Zeit wert mit dem Bezugszeitwert übereinstimmt.

Fig. 7 zeigt beispielhaft die Anwendung des in den Fig. 4 bis 6 beschriebenen Signalverarbeitungsverfahrens auf das Automatisierungssystem nach Fig. 3. Die Transporteinrichtung TE zum Transport der Werkstücke WS zu der Schneidvorrichtung SCH wird durch einen Motor M angetrieben. Zur Erfassung der Transportgeschwindigkeit und der Werkstückposition dienen der Drehzahlgeber DG und der Positionsgeber PG. Das Automatisie rungssystem besteht aus fünf Automatisierungseinrichtungen AE1 . . . AE5, die über einen Bus B miteinander kommunizieren. Die mit AE3, AE4 und AE5 bezeichneten Automatisierungs einrichtungen entsprechen bezüglich ihrer Aufgaben in dem Automatisierungssystem den in Fig. 3 gezeigten Geräten P1, AG und P2.

Die Automatisierungseinrichtung AE1 enthält einen Sollwert generator SWG, der die Drehzahl-Sollwerte für den Motor M entsprechend einem vorgegebenen Fahrplan erzeugt. Die Dreh zahl-Sollwerte werden im voraus erzeugt, wobei ihnen von einem Zeitgeber CL1 einzelne Zeitwerte zugeordnet werden, die die Gültigkeitszeitpunkte der einzelnen Sollwerte bezeichnen. Die Drehzahl-Sollwerte werden in der Automatisierungseinrich tung AE2 in einem Speicher SP nacheinander zwischengespei chert. Die zwischengespeicherten Sollwerte werden jeweils dann in einen Interpolator IP2 überführt, wenn der ihnen je weils zugeordnete Zeitwert mit der von einem Zeitgeber CL2 vorgegebenen aktuellen Zeit übereinstimmt. In dem Interpola tor werden die Sollwerte im Sinne eines Ausgleichs von Zeit verzögerungen bei der nachfolgenden Steuerung des Motors M korrigiert, bevor sie einer Motorsteuerung MS zur Steuerung des Motors M zugeführt werden.

Die Automatisierungseinrichtung AE3 enthält eine Einrichtung zur Signalerfassung SE, die die von dem Weggeber WG geliefer ten Weg-Istwerte dann übernimmt, wenn der Positionsgeber PG den Vorbeilauf eines Werkstücks WS detektiert. Dem übernomme nen Weg-Istwert wird ein von einem Zeitgeber CL3 gelieferter aktueller Zeitwert zugeordnet.

In Abhängigkeit von dem so erfaßten Weg-Istwert soll ein Steuersignal zur Ansteuerung der Schneidvorrichtung SCH er zeugt werden, um das Werkstück WS bei Ankunft an der Schneid vorrichtung SCH zu bearbeiten. Hierzu wird in der Automati sierungseinrichtung AE4 der von der Automatisierungseinrich tung AE3 gelieferte Weg-Istwert im Hinblick auf Signal verzögerungen bei der Erfassung der Position des Werkstückes WS durch den Positionsgeber PG korrigiert. Diese Korrektur findet in einem Interpolator IP3 statt, in dem in Abhängig keit von der Signalverzögerung und Informationen über den Signalverlauf des Weg-Istwertes ein korrigierter Weg-Istwert berechnet wird. Die Informationen über den Signalverlauf werden in einer Recheneinheit RE aufgrund von vorangegangenen Weg-Istwerten ermittelt. In einem Sollwertrechner SR wird ein vorgegebener Weg-Sollwert in Abhängigkeit von der Werkstück länge in Transportrichtung, dem Abstand zwischen dem Posi tionsgeber PG und der Schneidvorrichtung SCH sowie in Ab hängigkeit von dem korrigierten Weg-Istwert berechnet.

Die Automatisierungseinrichtung AE5 enthält einen Interpola tor IP5, in dem der in der Automatisierungseinrichtung AE4 berechnete korrigierte Weg-Istwert aufgrund der ebenfalls dort ermittelten Informationen über den Signalverlauf des Weg-Istwertes auf einen für die gerade aktuelle Zeit gültigen neuen Weg-Istwert korrigiert wird. Die gerade aktuelle Zeit wird von einem Zeitgeber CL5 vorgegeben. Der so aktualisierte Weg-Istwert wird in einem Soll-/Istwertvergleicher VGL mit dem Weg-Sollwert verglichen und zur Steuerung der Schneid vorrichtung SCH über eine Steuereinrichtung ST herangezogen.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von Signalen (s_a), die jeweils aus zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerten (s_a(t_a,0)) be stehen, wobei zunächst jedem der Signalwerte (s_a(t_a,0)) je weils ein aktueller Zeitwert (t_a,0) zugeordnet wird und wobei vor jeder weiteren zeitkritischen Verarbeitung eines jeden Signalwertes (s_a(t_a,0)) dieser aufgrund von Informationen über den Verlauf des zugehörigen Signals (s_a) sowie in Abhängig keit von der Zeitdifferenz zwischen dem zugeordneten Zeitwert (t_a,0) und einem Bezugszeitwert (t₀) durch Interpolation kor rigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugszeitwert die gerade aktuelle Zeit (t₀) heran gezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verknüpfung der Signalwerte (s_a(t_a,0)) des Si gnals (s_a) mit anderen Signalwerten (s_b(t_b,0)) eines anderen Signals (s_b) die den anderen Signalwerten (s_b(t_b,0)) zugeord neten Zeitwerte (t_b,0) als Bezugszeitwerte herangezogen wer den.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen je weils zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerten (s_a(t_a,0), s_a(t_a,-1)) ermittelt und daraus ein Geschwindig keitswert als Information über den Signalverlauf gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über den Signalverlauf zusätzlich einen Beschleunigungswert enthält, der aus der Differenz jeweils zweier zeitlich aufeinanderfolgender Geschwindigkeitswerte ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß, für den Fall, daß zwischen der Entstehung der Signalwerte und der Zuordnung der Zeit werte zu den Signalwerten eine Verzögerung vorliegt, die Signalwerte zum Zeitpunkt der Zuordnung der Zeitwerte auf grund der Informationen über den Signalverlauf sowie in Ab hängigkeit von der Verzögerung durch Interpolation korrigiert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, für den Fall, daß zwischen der Ent stehung der Signalwerte und der Zuordnung der Zeitwerte zu den Signalwerten eine Verzögerung vorliegt, die Zeitwerte ausgehend von dem Zeitpunkt ihrer Zuordnung zu den Signal werten um den Betrag der Verzögerung zurückdatiert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwerte von im voraus be stimmbaren Signalen, insbesondere von Soll- oder Leitwerten, zusammen mit den zugeordneten Zeitwerten im voraus erzeugt und für die nachfolgende Verarbeitung zwischengespeichert werden und daß bei der nachfolgenden Verarbeitung jeweils diejenigen Signalwerte herangezogen werden, deren jeweiliger Zeitwert mit dem Bezugszeitwert übereinstimmt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Signalwerte für den Fall, daß das Signal nach seiner Verarbeitung mit einer Verzögerung ausgegeben wird oder einer Einrichtung zugeführt wird, in der es mit einer Verzögerung zur Wirkung gelangt, aufgrund der Informationen über den Signalverlauf sowie in Abhängigkeit von der Verzögerung durch Interpolation korrigiert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß, für den Fall, daß die Verarbeitung des Signals (s_c) einen Soll-/Istwertvergleich umfaßt, bei dem ein Ereignis dann ausgelöst werden soll, wenn das Signal (s_c) einen Sollwert (s_s) erreicht, ausgehend von der aktuellen Zeit (t₀) und aufgrund der Informationen über den Signal verlauf durch Interpolation derjenige Zeitpunkt (t_s) ermit telt wird, zu dem das Signal (s_c) den Sollwert (s_s) erreichen wird, und daß das Ereignis dann ausgelöst wird, wenn die ak tuelle Zeit (t) mit dem ermittelten Zeitpunkt (t_s) überein stimmt.