DE2448874A1 - Programmierbare schaltungsanordnung zur folgesteuerung von maschinen - Google Patents

Programmierbare schaltungsanordnung zur folgesteuerung von maschinen

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DE2448874A1
DE2448874A1 DE19742448874 DE2448874A DE2448874A1 DE 2448874 A1 DE2448874 A1 DE 2448874A1 DE 19742448874 DE19742448874 DE 19742448874 DE 2448874 A DE2448874 A DE 2448874A DE 2448874 A1 DE2448874 A1 DE 2448874A1
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signal
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locking
circuit arrangement
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DE19742448874
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Herbert Tschechne
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Bremshey AG
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Bremshey AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/07Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers where the programme is defined in the fixed connection of electrical elements, e.g. potentiometers, counters, transistors

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der Regel wird jedem Einzelschritt eine Taktstufe zugeordnet, dcn können unter gewissen Voraussetzungen Einzelschritte auch sleici)zeitiq oder iil)erlappt <iblaufen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung.
  • Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, deren Vorteile sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ergeben, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • 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.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Steuersystem dient zur taktweisen Folgesteuerung der Arbeitsglieder 1 einer Maschine, also z.B.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • zur Taktzeitüberwachung in der Zentraleinheit dient und eine entsprechende Meldeeinheit 10 betätigt. Die Zentraleinheit 6 wird von einem Netzgerät 12 mit einer Gleichspannung versorgt.
  • 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.
  • 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.
  • Das Steuersystem kann noch verschiedene zusätzliche Baugruppen enthalten, z.B. sogenannte Zweihandsteuerschaltungen, eine Diodenmatrix, Kreuzschienenverteiler und weitere Verknüpfungsschaltungen, die jedoch nicht dargestellt sind.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Außerdem wiirde das Anfahren des weiteren Proqrammaiiaufes erschwert werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • b) Programm-Stop; es besteht eine Anschlußmöglichkeit für externen NOT-STOP.
  • c) Programmvorwahl; es besteht Wahlmöglichkeit für automatischen Programmablauf und manuell steuerbaren Programmablauf.
  • 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.
  • e) Grundstellung; alle Arbeitsglieder nehmen von jedem beliebigen Programmschritt aus ihre Grundstellung ein.
  • Der Start wird mit der Taste b5 eingeleitet. Er kann nur wirksam werden, wenn folgende zusätzliche Bedingungen erfüllt sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Alle Speicher werden der Reihe nach von neuem gesetzt, usw.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • das Einschalten des Programmes verhindert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Maßnahme gewährleistet also ein eindeutiges Verhalten der Speicher.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

P a te n t a n 5 p r ü c h e
1.) Programmierbare Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung von Maschinen mit einer Anzahl von Taktstufen mit Speichervermögen, die jeweils ein binäres Ausgangssignal für ein Stellglied der Maschine in Abhängigkeit von einem diesem Stellglied zugeordneten Steuersignal sowie von einem Vorbereitungssignal erzeugen, das von einer in der Folge vorhergehenden Taktstufe erzeugt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Taktstufe (5) ein Sperrtorglied (23) nachgeschaltet ist, dem an seinem Sperreingang ein Sperrsignal (e2) zugeführt ist, welches nach Vollendung der Operation des zphörigen Stellgliedes (-2) erzeugt wird und das Ausgangssignal der betreffenden Taktstufe (5) negiert, ohne das gespeicherte Steuersignal (e) zu löschen.
2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Sperrsignal (e2y) ein Ausgangssignal einer in der Folgesteuerung beliebig folgenden Taktstufe (z) ist.
3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Sperrtorglied (23) ein UND-Glied ist, dessen von dem Sperrsignal angesteuerter Eingang negiert ist.
4.) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t , daß das Sperrtorglied (23) einem Speicherglied nachgeschaltet ist, welches aus einem ODER-Glied (21) und aus einem UND-Glied (20) gebildet ist, dessen einem Eingang das Vorbereitungssignal (Ve) zugeführt ist und an dessen zweiten Eingang der Ausgang des ODER-Gliedes (21) geschaltet ist, dessen Eingangssignale das dem Stellglied zugeordnete, zu speichernde Steuersignal (e) und das über eine Signallampe (22) geleitete Ausgangssignal des Speichers, also das gespeicherte Signal (e) sind.
5.) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem ersten Sperrtorglied (23) ein zweites Sperrtorglied (24) nachgeschaltet ist, dessen Sperreingang ein zur Verhinderung, Unterbrechung oder Rückgängigmachung einer Operation des Stellgliedes erzeugtes STOP-Signal (e3) zugeführt wird.
6.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß dem Sperreinqang des zweiten Sperrtorgliedes (24) ein drittes Sperrtorglied (25) vorgeschaltet ist, an dessen einem Eingang das STOP-Signal (e3) liegt, während seinem Sperreingang ein Signal zugeführt ist, das aufgrund der Vollendung der von dem zugehörigen Stellglied ausgeführten Operation oder bei Speicherung des Steuersignals in der nächstfolgenden Taktstufe erzeugt wird.
7.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein zweiter Ausgang (a2) zur Verfügung steht, der vom zweiten Sperrtorglied (24) nicht beeinflußbar ist.
8.) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verknüpfungsglieder der Taktstufe (Fig.2d) aus vier Kartenrelais (zusammen vier öffner und ein Schließer) und einem Haftrelais gebildet sind und diese Schaltung doppelt auf einer Europakarte (100x160 mm) angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT385156B (de) * 1985-04-22 1988-02-25 Elin Union Ag Steuereinrichtung mit einer elektrischen digitalen verarbeitungseinrichtung, insbesondere mit einem mikroprozessor

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AT385156B (de) * 1985-04-22 1988-02-25 Elin Union Ag Steuereinrichtung mit einer elektrischen digitalen verarbeitungseinrichtung, insbesondere mit einem mikroprozessor

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