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trogrammierbare Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung von Maschinen
Die Erfindung betrifft eine programmierbare Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung
von Maschinen mit einer Anzahl von Taktstufen trit Speichervermögen, die jeweils
en binäres Ausgangssignal für ein Stellglied der Maschine in Abhsingigkeit von einem
diesem Stellglied zugeordneten Steuersignal sowie von einem Vorbereltungssignal
erzeugen, das von einer in der Folge jeweils vor?:iergehenden Taktstufe erzeugt
wird.
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Ein Fertigungszyklus einer Montage-, Verpackungs-, Werkzeuc;-oder
ähnlichen Maschine ist in der Regel aus einer Anzahl vnn Einzelschritten zusammengesetzt,
welche nach einem festen Programm taktmäßig aufeinanderfolgend ablaufen. Als Takt
bezeichtQz man einen Schritt im Funktionsablauf der zu steuernden Zykten. Die Darstellung
der Einzelschritte und die Projektierung der Steuerung erfolgen nach VDI 3260. Jeder
Schritt wird durch.
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ein Signal oder eine Signalverknüpfung eingeleitet, und das Ende des
Schrittes wird wiederum durch ein Signal gemeldet, as qleichzeitig zur Einleitung
des nächstfolgenden Schrittes dient.
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In der Regel wird jedem Einzelschritt eine Taktstufe zugeordnet, dcn
können unter gewissen Voraussetzungen Einzelschritte auch
sleici)zeitiq
oder iil)erlappt <iblaufen.
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Ios sind bereits die verschiedensten Folgesteuerungen für den selbstt.itigen
Ablauf von Arbeitsgangen einer Maschine bekannt, z.B. für die Bet.itigung von llolben-
und Zylindereinheiten in vorl)estimmter Folge. Gewöhnlich sind Fühleinrichtungen
vorgeselten, die den Ablauf der einzelnen Arbeitsgänge überwachen und nach der Vollendung
jeweils den n.ichsten Schritt einleiten. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, mit
denen verhindert werden soll, daß durch eine unbeabsichtigte Handbetätigung oder
sonstige zufällige betätigung z.B. eines Meßumformers die vorgebeschriebene Reihenfolge
der einzelnen Arbeitsgänge gesteirt wird.
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Die bekannten Vorrichtungen sind aber entweder relativ aufwendig oder
nicht ohne weiteres für unterschiedliche Arten von Maschinen einsetzbar, oder sie
gewührleisten keine vollkommene Sicherheit gegen ungewollte, die Maschine gefährdende
Betätigung von Stellgliedern. Schwierigkeiten ergeben sich ferner, wenn der Betrieb
des von einem Stellglied betätigten Maschinenorgans gestört wird, z.B. wenn eine
aus- oder einfahrende Kolbenstange verklemmt wird, was u. U. gefährliche Folgen
haben kann.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine universell einsetzbare, in Modular-Technik
realisierbare Folgesteuerschaltung anzugeben, die mit geringem Aufwand die unerwünschten
Folgen von Betriebsstörungen verhindert, insbesondere für eine Maschine, deren Organe
nach ihrer Betätigung wieder in ihre Ausgangslage zurückfahren oder innerhalb eines
Taktzyklus mehrmals betätigt werden sollen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete
Schaltungsanordnung.
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Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, deren Vorteile
sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ergeben,
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuersystems
gemäß der Erfindung; Fig. 2a bis 2d den schrittweisen Aufbau einer Taktstufe mit
Speichervermögen für das System nach Fig. 1; Fig. 3 eine Zentralsteuereinheit zur
Ansteuerung der Taktstufen nach Fig. 2; und Fig. 4 eine ijandsteuereinheit.
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Das in Fig. 1 dargestellte Steuersystem dient zur taktweisen Folgesteuerung
der Arbeitsglieder 1 einer Maschine, also z.B.
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von hydraulischen Zylindern oder Motoren. Die Arbeitsglieder 1 werden
in üblicher Weise durch Stellglieder 2 wie Ventile oder Relais betätigt, die ihrerseits
über potentialfreie Trennverstärker 3 und auf Handsteuereinheiten 4 angeordnete
Verknüpfungsglieder entweder durch ein Handbetätigungssignal MAN oder automatisch
(Signal AUT) von Taktstufen 5 geschaltet werden. Die Taktstufen 5 arbeiten in Abhängigkeit
von einer Zentraleinheit 6, die noch näher erläutert werden wird und die jeweils
gewünschten Betriebsbedingungen einstellt, nämlich Start, Stop, Grundstellung, Manuell/Automatisch
und Einzelzyklus/Dauerzyklus.
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Sowohl die Taktstufen 5 als auch die Zentraleinheit 6 werden ferner
von Rückmeldesignalen der Arbeitsglieder 1 der Maschine gesteuert, die von Signalgliedern
7 wie Endschaltern, Initiatoren, Lichtschranken, Magnetschalter, Zeitglieder, Druckschalter
usw. vor oder nach einer Maschinenoperation erzeugt werden.
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Die Rückmeldesignale werden direkt auf die Taktstufen geschaltet,
bzw. bei Bedarf durch Grundverknüpfungen für spezielle Verriegelungen aufbereitet,
gegebenenfalls unter Mitwirkung von Zeitgliedern, während sie für die Zentraleinheit
vor allem die Bedingung der Grundstellung der Maschine mitteilen, ohne die in der
Zentraleinheit 6 eine Startverriegelung erfolgt.
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Die Anzahl der mit dem Steuersystem durchgeführten Arbeitszyklen
kann
durch Einsatz eines an die letzte Taktstuf angeschlossenen, etwa zur Vorwahl von
Stückzahlen dienenden Zyklus zählers 8 beliebig begrenzt werden. Die letzte Taktstufe
meldet der Zentraleinheit ferner jeweils ein Zyklusende, das durch eine Uberwachungsschaltung
9 mitgeteilt werden kann, die z.B.
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zur Taktzeitüberwachung in der Zentraleinheit dient und eine entsprechende
Meldeeinheit 10 betätigt. Die Zentraleinheit 6 wird von einem Netzgerät 12 mit einer
Gleichspannung versorgt.
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In besonderen Notfällen wird extern von einer Schaltereinheit 11 ein
NOT-STOP-Signal erzeugt, das den Programmablauf anhält und eine begonnene Operation
rückgängig machen kann, wie noch gezeigt werden wird.
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Alle innerhalb der gestrichelten Umrandung in Fig. 1 dargestellten
Einheiten sind vorzugsweise auf einheitlichen, in Modular-Technik ausgeführten Steckkarten
oder Steckbaugruppen angeordnet, wodurch einerseits die Montage erleichtert wird
und Schaltungsfehler vermieden werden und andererseits eine universelle Verwendbarkeit
des Systems für die verschiedensten Steueraufgaben gegeben ist.
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Das Steuersystem kann noch verschiedene zusätzliche Baugruppen enthalten,
z.B. sogenannte Zweihandsteuerschaltungen, eine Diodenmatrix, Kreuzschienenverteiler
und weitere Verknüpfungsschaltungen, die jedoch nicht dargestellt sind.
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Der Programmablauf der einzelnen Maschinenoperationen wird durch die
jeweils einer dieser Operationen zugeordneten, in entsprechender Anzahl n hintereinander
geschalteten Taktstufen 5 gesteuert. Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht jede Taktstufe aus einem Taktstufenspeicher (Fig. 2a), einem Sperrtorglied
(Fig.2d/23) einer STOP-Stufe (Fig.2d/24) und einem weiteren Sperrtorglied fig. 2d/25).
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Der Taktstufenspeicher besteht gemäß Fig.2a aus einem UND Glieder
20, dessen einem Eingang ein Vorhercitnnqss IrJnaL V zue geführt ist, das von dem
gesetzten Taktstllfenspoicher der jeweils vorhergehenden Taktstufe (bzw. im Falle
der ersten Taktstufe von der Zentraleinheit 6) erzeugt wird. An den zweiten Eingang
des UND-Gliedes 20 ist der Ausgang eines ODER-Gliedes 21 geschaltet, dessen Eingangssignale
das dem zugehörigen Stellglied zugeordnete, zu speichernde Steuersignal e oder das
bereits gespeicherte Signal e sind; denn das am linken ODER-Eingang direkt anstehende
Signal e darf im weiteren Zyklusablauf wieder verloren gehen. Der Taktstufenspeicher
hat die Aufgabe, Eingangssignale in Form peripherer Zustandsmeldungen, die während
des Zyklusablaufes gemeldet werden, unabhängig davon zu speichern, ob es sich um
ein anstehendes Dauersignal, einen Kurzimpuls oder ein öfter wiederkehrendes Signal
handelt-Der Speicher besitzt einen Setzeingang (Eingangssignal e) und einen Vorbereitungseingang
(Vorbereitungssignal Ve). Bei fehlendem Ve-Signal kann ein Eingangssignal e nicht
gespeichert werden. Ist aber die UND Bedingung e.Ve erfüllt, wird das Eingangssignal
e für die Dauer von einem Zyklus gespeichert, es gelangt an den Ausgang der Taktstufe
und kann im Programmablauf auf das ihm zugeordnete Stellglied einwirken. Ist der
Speicher gesetzt, so wird dieser Zustand über die Signallampe 22 angezeigt. Gleichzeitig
wird über den "Selbsthaltezweig" das zur Vorbereitung dienende Ausgangssignal Va
auf den im Programmablauf nachfolgenden Speicher geschaltet, der mit diesem Signal
zum Setzen vorbereitet wird. Durch die optische Zu;tandsmeldung kann der Programmablauf
visuell beobachtet werden.
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Alle Speicher, die sich an einen vorbereiteten, aber noch nicht gesetzten
Speicher anschließen, sind also unvorbereitet und können nicht gesetzt werden. Signale,
die an die Eingänge dieser Speicher gelangen, oder Signale, die unvermeidbar etwa
durch den Programmablauf bedingt anstehen oder z.B. durch unbeabsichtigtes Betätigen
von Endschaltern erzeugt werden, bleiben bis zu ihrem Abruf unwirksam. Die bedeutet,
daß Fehlbetätigungen
iind Programmstörungen, verbunden mit Gefahren
fiir Mensch und r'nschine, ausgeschlossen werden. Alle Si<jnale, die an in der
Folge vorhergehende Speicher gelangen, bleiben unabi.9ngig davon, ob sie gewollt
oder ungewollt erzeugt werden, ebenfalls unwirksam, da diese Speicher bereits gesetzt
sind und durch die I.ingangssignale nicht mehr beeinflußt werden. In gespeicherter
Form haben die Signale nur noch sekunden Einfluß auf den Progranunablauf.
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nusgang a der Taktstufe werden die binären Signale 11011 und 1 unterschieden.
Ist der Taktstufe ein Trennverst.irker und diesem wiederum ein Stellglied nachgeschaltet
(Fig. 1), dann kann ein Signal mit dem Binrwert "1" z.B. das Einschalten eines Motors
oder das Vorrücken eines Zylinderkolbens hedeuten, während dem Binärwert "O" das
Ausschalten des Motors oder die Zurückbewegung der Zylindereinheit zugeordnet sein
kann. Soll an einem Stellglied eine Umpolung in dem Sinne erreicht werden, daß eine
ausgefahrene Kolbenstange wieder einfährt oder ein eingeschalteter Motor wieder
ausgeschaltet wird, so ist dafür Sorge zu tragen, daß am Taktstufenausgang ein Signalwechsel
erfolgt.
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Dieser Signalwechsel wird nun nicht dadurch erreicht, daß der gesetzte
Speicher wieder gelöscht wird, sondern es wird nur das Ausgangssignal des Speichers
unterdrückt bzw. negiert. Zu diesem Zweck ist dem Taktstufenspeicher ein Sperrtorglied
23 nachgeschaltet, bestehend aus einem UND-Glied, bei dem ein Eingang negiert ist
(Negationspunkt). Am Ausgang ay der Taktstufe Y liegt nur dann ein Signal mit dem
Binärwert "1", wenn die Bedingung ay = e1 e2 erfüllt ist. Hierbei sind e1 und e2
die Eingangssignale des Sperrtorgliedes 23.
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Mit der Negation durch das Sperrtorglied 23 ist ein Signalwechsel
an einem Taktstufenausgang sehr einfach erreichbar. Wenn im Programmablauf der Schritt
erreicht ist, bei dem z.B. das Ausgangssignal der Taktstufe X wechseln soll, so
wird zunachst die
diesem Schritt zugeordnete Taktstufe, z.B. die
Taktstufe Y, gesetzt. Das nun vorhandene Signal am Ausgang ay der Taktstufe Y wird
als Eingangssignal e 2x an den Negationseingang der Stufe X gelegt, bei der eine
Negation des Ausgangssignals wirksam werden soll.
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Liegt man an den Negationseingang der Stufe y als Eingangssignal e2y
wiederum das Ausgangssignal einer im Programmal!lauf belieiiq folgenden Stufe Z,
so wird das Ausgangssignal ay der Stufe Y negiert, es nimmt den Binärwert "O" an.
Da dieses Signal auf den Negationseingang der Stufe X geschaltet ist, wird durch
diesen Signalwechsel das "unterdrückte" Ausgangssignal der Stufe X wieder wirksam.
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Das vorstehend beschriebene Zusammenwirken der Taktstufen X, Y und
Z ist für das Verständnis der Taktstufensteuerung so wichtig, daß es nochmals anhand
der den Schritten der Taktstufen zugeordneten Funktionsgleichungen dargestellt werden
soll. Es wird angenommen, daß mit der Taktstufe X ein Stellglied angesteuert wird.
Das Signal am Ausgang ax nimmt nach dem Setzen der Taktstufe X folgenden Wert an(Fig.2b):
e 2x e ix = Nach dem Setzen der Stufe Y folgt für den Wert e2y e1y = ay ay = e2x
e2x e1 x Nach dem Setzen der Stufe Z folge für den Wert e2z iz = a = e2y
e
1y y a = = 2x C2x e ix = ax Verbal formuliert zeigt das Ergebnis: Durch doppelte
Negierung wird der ursprüngliche Zustand wieder erreicht.
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Auf diese Art können beliebig viele Taktstufen hintereinander geschaltet
werden, was immer dann erforderlich ist, wenn ein Stellglied innerhalb von einem
Zyklus xhrmals betätigt werden muß.
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Im Falle einer Störung oder Gefährdung kann der Progran1mablauf durch
Betätigung eines NOT-STOP-Schalters angehalten werden, der sich innerhalb der Schaltereinheit
11 (Fig. 1) befindet. Werden in Vorrichtungen und Maschinen pneumatische oder hydraulische
Arbeitsglieder angesteuert, so ist dem Verhalten der Zylinder bei NOT-STOP und auch
bei einem Spannungsausfall besondere Aufmerksamkeit zu widmen, da diese bestrebt
sind, eine ihrer F.ndlagen zu erreichen. Das Verhalten einer Anlage in diesen Situationen
ist nicht nur durch die Steuerung, sondern auch durch die Wahl der Stellglieder
beeinflußbar. Bei den Stellgliedern gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, von
denen hier nur einige erwXhnt werden sollen: Sogenannte 4/2- bzw. 5/2-Wegeventile
mit Federrückstellung sind zweckmäßig, wenn die zugeordneten Zylinder bei einem
Spannungsausfall ihre Grundstellung einnehmen dürfen; denn das Verhalten dieser
Ventile ist monostabil.
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Bei einem Spannungsausfall "kippen" die Ventile in ihre Grundstellung
zurück. 4/2- bzw. 5/2-Wegeventile mit beidseitiger elektromagnetischer Betätigung
müssen eingesetzt werden, wenn der augenblickliche Zustand der Arbeitsglieder erhalten
bleiben soll. Die Lage dieser Ventile bleibt bei einem Spannungsausfall bestehen.
Das Verhalten ist bistabil. Wird gefordert, daß ein Zylinder bei NOT-STOP oder einem
Spannungsausfall drucklos
stehen bleiht, so lcißt sich dies mit
einem A/3- bzw. 5/3-Wegeventil erreichen, bei dem in der Flittelstelluns beide Zylindoranschlüsse
entlüftet sind. Die vorstehend beschriebene Funktion läßt sich auch mit zwei 3/2-Wegeventilen
erreichen; im Programmahlauf werden diese beiden Ventile wecllselweise an Spannung
gelegt. Bei einem Spannungsausfall fällt auch das angezogene Ventil ab.
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Die Forderungen an das Verhalten der Zylinder können sehr differenziert
sein. Ziel einer NOT-STOP-Ausl(isung ist jedoch immer die Beseitigung von Gefahren
und die VerhinderuJIg gfl5ßeren Schadens. In den meisten Fällen wird die Störung
durch eine aus-oder einfahrende Kolbenstange (Einklemmen von Körperteilen, Verklemmen
von Werkstücken oder Mechanismcn usw.) hervorgerufen.
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Eine NOT-STOP-Auslösung muß somit auf die Taktstufe einwirken, die
die Zylinderbewegung verursacht hat, und zwar in dem Sinne, daß der Zylinder die
gegenteilige Bewegung ausführt.
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Ein ankommendes STOP-Signal muß also einen Signalwechsel am Taktstufenausqanq
bewirken. Um dies zu erreichen, läßt man das Takt-- - iq.2c), stufensignal über
ein weiteres Sperrtorglied 24 lauren/. Am Ausyang der Taktstufe liegt nun nur dann
ein Signal mit dem Binrwert "1", wenn die Bedingung a = e1 e 2 e3 erfüllt ist, wobei
e3 das STOP-Signal am Sperreingang des Sperrtorgliedes 24 und Ci = V-e bedeuten.
Bei jeder anderen Signalkombination liegt am Ausgang ein Signal mit dem Binärwert
"O". Für die Erweiterung der Taktstufe durch das zweite Sperrtorglied ist interessant,
daß am Ausgang ein "1"-Signal liegt, wenn das STOP-Signal e3 den Binärwert 11011
hat und daß das Ausgangssignal den Wert "O" annimmt, wenn das STOP-Signal den Wert
"1" hat. Die Anordnung des zweiten Sperrtorgliedes 24 am Ausgang des ersten Sperrtorgliedes
23 ist aus Fig. 2c ersichtlich.
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Nun sollen aber Zylindereinheiten, die ihre vordere oder hintere Endlage
einwandfrei erreicht haben, von einem STOP-Signal unbeeinflußt bleiben. In den meisten
Fällen wäre es wenig sinnvoll, alle Zylindereinheiten in irgendeine Endlage fahren
zu lassen,
dn dadurch z.B. Werkstücke vorzeitig ausgestoßen oder
mehrfach eingelegt werden können und weitere Störungen die Folge währen.
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Außerdem wiirde das Anfahren des weiteren Proqrammaiiaufes erschwert
werden.
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Wit dem Setzen einer Taktstufe X wird ein Schritt in der Programmfolge
eingeleitet. Mit der peripheren Zustandsmeldung durch eines der Signalglieder 7
(Fig. 1) wird dieser Schritt als einwandfrei abgelaufen und beendet gemeldet und
damit die darauffolgende Taktstufe Y gesetzt. Verwendet man nun ds Ausgangssignal
des Speichers nicht nur zur Vorbereitung der im Programmablauf folgenden Taktstufe
Z, sondern quittiert damit rückwirkend der Takt stufe X den Endzustand des von ihr
eingeleiteten Schrittes, und zwar derart, daß man es an den Sperreingang eines weiteren
Sperrtorgliedes 25 legt, durch welches das STOP-Signal e3 laufen muß, dann bleibt
am Ausgang dieses Sperrtorgliedes 25 ein ankommendes STOP-Signal unwirksam, wenn
bereits die Quittung für den der betreffenden Takt stufe zugeordneten Programmschritt
vorliegt.
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Fig. 2d zeigt die mit dem dritten Sperrtorglied 25 erweiterte, nun
komplette (n-te) Taktstufe in ihrer bevorzugten Ausführungsform. Sie empfängt bzw.
erzeugt folgende Signale: Das dem jeweiligen Maschinenschritt zugeordnete Eingangssignal
e, das gespeichert wird; das Eingangssignal e2 am Negationseingang des ersten Sperrtorgliedes
23 zum Negieren des Ausgangssignals; das Ausgangssignal Va zur Vorbereitung der
nächstfolgenden Stufe (n+1), deren Speicher hierdurch beim Setzen der n-ten Taktstufe
zum Setzen vorbereitet wird; das Ausgangssignal Qat mit dem beim Setzen der Stufe
n der davorliegenden Stufe (n-l) die Beendigung des zugehörigen Programmschrittes
quittiert wird;
das Eingangssignal Qet das mit dem Setzen der nächstfolgenden
Stufe (n+l) erzeugt wrd und eine entsprechende Quittung zum Inhalt hat; das STOP-Signal
e3, das auf einer gemeinsamen STOP-Schiene an alle Taktstufen angelegt wird; und
das Ausgangssignal für das zugehörige Stellglied am Ausgang a der Taktstufe; und
das Ausgangssignal a2, welches nicht von der STOP-Stufe beeinflußt wird.
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Eine zur Ansteuerung der beschriebenen Taktstufen geeignete Zentraleinheit
ist in Fig. 3 dargestellt und hat die aus der Zeichnung zu entnehmende Schaltungsanordnung.
Mit ihr werden der Steuerung die gewünschten Betriebszustände vorgeschrieben. Es
kann sich um folgende Funktionen handeln: a) Programm-Start; die Starteingabe ist
abhängig von einer maschinenbedingten Grundstellung und bleibt unwirksam, solange
diese Bedingung nicht erfüllt ist.
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b) Programm-Stop; es besteht eine Anschlußmöglichkeit für externen
NOT-STOP.
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c) Programmvorwahl; es besteht Wahlmöglichkeit für automatischen Programmablauf
und manuell steuerbaren Programmablauf.
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d) Zyklusvorwahl; es besteht Wahlmöglichkeit zwischen Einzelzyklus
(Schalterstellung "l") und Dauerzyklus (Schalterstellung "»") bei zusätzlichem Einsatz
eines Vorwahlzählers kann die Anzahl der Zyklen beliebig begrenzt werden.
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e) Grundstellung; alle Arbeitsglieder nehmen von jedem beliebigen
Programmschritt aus ihre Grundstellung ein.
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Der Start wird mit der Taste b5 eingeleitet. Er kann nur wirksam werden,
wenn folgende zusätzliche Bedingungen erfüllt sind.
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Erstens muß der Programm-Wahlschalter b1 auf "Automatisch" stehen.
Damit wird ausgeschlossen, daß beim automatischen Programmablauf manuell Befehle
zugeschaltet werden können wozu das UND-Glied 30 vorgesehen ist. Zweitens darf kein
STOP-Signal an dem Sperrtorglied 31 anliegen und dieses für das Start-Signal sperren.
Sind beide Bedingungen erfüllt, wird das eingegebene Start-Signal in dem aus dem
UND-Glied 30 und dem ODER-Glied 32 gebildeten Speicherglied gespeichert, und dieser
Zustand kann mit einem Leuchtmelder angezeigt werden. Drittens muß die Bedingung
der Grundstellung der Maschine erfüllt sein. Ein richtiges Zusammenwirken der Arbeitsglieder
ist damit gewährleistet. Sind alle drei Bedingungen erfüllt, kann das Start-Signal
am Eingang der ersten Taktstufe wirksam werden und den ersten Programmschritt einleiten.
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Die STOP-Funktion wird wirksam, wenn eine der folgenden Bedingungen
erfüllt ist: (1) der STOP-Schalter b4 ist betätigt. (2) Ein externes Stop-Signal
liegt an, was dann der Fall ist, wenn ein STOP-Schalter an der Anlage betätigt ist
oder ein STOP-Signal vom Stückzahl-Vorwähler (Zykluszähler 8) anliegt. (3) Wird
der Wahlschalter b3 für Dauer- bzw. Einzelzyklus auf die Stellung "lt' geschaltet,
dann wird an das nachfolgende UND-Glied 32 ein Dauersignal gelegt. Das Signal "Zyklusende"
wird mit diesem Signal verknüpft und löst über das nachgeschaltete ODER Glied 33
ebenfalls die STOP-Funktion aus. In allen genannten Fällen wird an die STOP-Schiene
(Klemme 34) Spannung gelegt und so das jeweilige Sperrtorglied 24 der Taktstufen
aktiviert bzw. ein neuer Start dadurch unterbunden, indem mit dem auf das Sperrtorglied
31 geschaltete Stopsignal das gespeicherte Startsignal gelöscht wird.
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Das Signal "Zyklusende" bewirkt außer der oben beschriebenen STOP-Funktion,
daß ein am Ausgang 35 liegendes Dauersignal mit dem Binärwert "1" negiert wird,
welches als Vorbereitungssignal V an dem entsprechenden Eingang der ersten Taktstufe
liegt.
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e Wird es auf den Binärwert "O" negiert, so wird der Speicher der
ersten Taktstufe gelöscht. Mit diesem Vorgang geht das Vorbereitungssignal für die
zweite Taktstufe verloren, sie wird
obenfalls gelöscht, usw. Mit
dem Löschen des letzten SrIoichers verschwindet auch das Signal "ZykleaseneSe",
womit die das J,fischon der gesamten Taktkette bewiri:encie Neqierung wieder aufgehoben
wird. !\i01 Ausgang 35 der Zentraleinheit erscheint nun wieder das Siqnal mit dem
Binärwert "1", und der erste Taktstiifenspeicher ist zum Setzen vorbereitet. Wenn
an der ersten Taktstufe auch das Start-Signal liegt, läuft ein neuer Zyklus ab.
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Alle Speicher werden der Reihe nach von neuem gesetzt, usw.
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Wird der Programmablauf durch STOP unterbrochen, und erscheint es
zweckmäßig, den Zyklus nicht eventuell manuell schrittweise zu beenden, sondern
neu-beginnen zu lassen, so ist dies nur möglich, wenn die bereits gesetzten Speicher
wieder gelöscht werden und die Anlage ihre Grundstellung einnimmt. Da zu diesem
Zeitpunkt das Signal "Zyklusende" nicht zur Verfügung steht, wird mit der Taste
b2 die Möglichkeit geschaffen, über das UND-Glied 36 ein gleichwertiges Signal aufzuschalten.
Dieser manuelle Eingriff ist nur dann möglich, wenn der Wahlschalter b1 auf IAN
steht. Fehlbetätigungen sind durch diese Maßnahme ausgeschlossen. Mit der Taste
b2 kann nach jedem beliebigen Programmachritt die Grundstellung der Anlage hergestellt
werden.
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Wird der automatische Programmablauf durch eine Störung oder durch
NOT-STOP unterbrochen, so ist in der Regel ein manueller Eingriff notwendig, einerseits
um die Störung zu beseitigen, und andererseits um den Programmablauf wieder zu starten
oder aber schrittweise zu beenden. Die Möglichkeit des manuellen Zugriffes in die
Steuerung ist auch beim Einrichten des Systems von Vorteil.
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Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Handsteuereinheit, deren Schaltungsanordnung
der Zeichnung zu entnehmen ist und die gemäß Fig. 1 zwischen die Takt stufen 5 und
die Trennverstärker 3 geschaltet ist. Mit ihr hat man die Möglichkeit, diesem Trennverstärker
ein Signal vom Binärwert "0" oder "1" aufzuschalten, unabhängig davon, ob er bereits
von einer Taktstufe
angesteuert wurde oder nicht. Zum Eingeben
der Befel)le (Signal "0" oder "1") stel1en zwei Tasten b10, h20 zur Verfilqung.
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Das eingetastete Signal wird gespeichert, und ihrer einen Lenchtmelder
knnder gespeicherte Zustand angezeigt werden. Ist einer der Speicher 40, 41 gesetzt,
z.B. der für das "O"-Signal, und wird nun die Taste für das "1"-Signal betätigt,
so wird letzteres gespeichert und der Speicher für das Signal gelöscht, und umgekehrt.
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Das Setzen der Speicher 40, 41 ist ähnlich wie bei den Taktstufen
von einer Vorbereitungsbedingung unabhängig, ohne welche somit der manuelle Zugriff
unmöglich bleibt. Damit wird verhütet, daß ein versehentliches Betätigen der Eingabetasten
gefahrdende Betriebszustände an der zu steuernden Anlage oder Maschine auslöst.
Die erforderliche Vorbereitungsbedingung wird geschaffen, indem man an der Zentral
steuereinheit das gewünschte Verhalten der Steuerung vorwählt. Der dafür bestimmte
Wahlschalter bl (Fig. 3) muß von "Automatisch" auf "Manuell" gestellt werden.
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Hierdurch wird eine zusätzliche Versorgungsschiene an Spannung gelegt
und damit die Vorbereitung zum Setzen der Speicher geschaffen. Gleichzeitig mit
dem Umschaltvorgang wird auch- ein gegebenenfalls automatisch ablaufendes Programm
gestoppt bzw.
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das Einschalten des Programmes verhindert.
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Das Signal am Ausgang der Handsteuereinheit wird mit den beiden Speichern
40, 41 folgendermaßen beeinflußt: Liegt ein "1"-Signal am Ausgang, welches von einer
Taktstufe über den Eingang e4 aufgeschaltet ist, so kann dieses durch Anlegen eines
"1"-Signals an das Sperrtorglied 42 unterdrückt werden. In diesem Fall muß der linke
Speicher 40 gesetzt werden. Liegt ein Signal am Ausgang, so kann mit dem rechten
Speicher 41 über das ODER-Glied 43 direkt ein Signal an den Ausgang gelegt werden.
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Mit den Handsteuereinheiten können über die Stellglieder 2 die Arbeitsglieder
1 in den Zustand gebracht werden, in welchem die Steuerung wieder durch den automatischen
Programmablauf übernommen
werden kann. Mit dem Umschaltvorgang
von "Manuell" auf "Automatisch" wird die MAN-Schiene wieder spannungslos. Damit
werden alle gesetzten Speicher der Handsteuereinheiten gelöscht, und es ist gewährleistet,
daß bei einem erneuten Umschaltvorgang nicht irgendwelche ungewollten Befehle wirksam
werden.
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Das oben beschriebene Steuersystem hat eine Reihe wesentlicher Vorteile.
Insbesondere dürfen ohne Störung des Programms oder Einleitung irgendwelcher Bewegungsabläufe
sämtliche Signalgeber betätigt werden, die am augenblicklichen Programmschritt nicht
beteiligt sind. Dadurch wird eine Gefährdung der Maschine oder des Bedienungspersonals
weitgehend ausgeschaltet. Eine versentliche Signaleingabe-mit den Handsteuereinheiten
in den automatischen Programmablauf bleibt ebenfalls wirkungslos.
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Wird im Falle einer Störung, die bei der Maschine auftritt, ein NOT-STOP-Signal
erzeugt, dann wird der im Programm gerade ablaufende Schritt wieder rückgängig gemacht.
Das gleiche geschieht beim Umschalten von "Automatisch" auf "Manuell". Es handelt
sich dabei stets um einen Schritt, für dessen ordnungsgemäße Beendigung die Quittung
fehlt. Damit wird erreicht, daß z.B.
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eingeklemmte Gegenstände sofort wieder freigegeben werden und sich
die Störungsursache schnell beseitigen läßt. Ist beim Erzeugen des ;NOT-STOP-Signals
das Zurücknehmen bestimmter Programmschritte nicht erwünscht - z.B. Auslaufschieber
an Silos -so muß man nur an der entsprechenden Taktstufe das Ausgangssignal a2 an
dem vor der STOP-Stufe liegenden Ausgang wählen.
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Bei Stromausfall ist es relativ einfach, die bereits abgelaufenen
Programmschritte zu speichern, wofür sich vorzugsweise die Verwendung bistabiler
Haftrelais eignen. Stattdessen können aber auch'andere Bauelemente benutzt werden,
deren binäre Ausgangssignale durch einen vorübergehenden Ausfall der Versorgungsspannung
nicht verlorengehen. Bei Wiederkehr der Spannung läuft das Programm ohne jeden Eingriff
ordnungsgemäß an der Stelle weiter, an der es unterbrochen wurde. Hierzu ist es
allerdings notwendig,
zum die Löschspannung verz;gert an eine gesonderte
Versorgungsschiene zu legen, so daß an den gesetzten llaftrelais die Setzspannung
sofort erscheint und sie stabil in ihrer Lage holt.
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Diese Maßnahme gewährleistet also ein eindeutiges Verhalten der Speicher.
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Da der Programmablauf durch die Signal lampen 22 der Taktstufen optisch
anqezeigt wird, kann bei Störungen die Fehlerursache schnell erkannt werden. Die
Signallampen erlöschen erst, wenn das qesamte Programm abgelaufen ist.
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Von Vorteil ist schließlich der äußerst geringe Aufwand an Bauelementen
(Verknüpfungsglieder bzw. Relais) für das Steuersystem und der einfache Aufbau des
Systems aus den beschriebenen Einheiten zur Anpassung an ein jeweiliges Steuerproblem.