DE2707012A1 - Steuersystem fuer totzeitbehaftete stellglieder - Google Patents
Steuersystem fuer totzeitbehaftete stellgliederInfo
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Description
Kombinat für polygraphische * # w » ν ■ *.
Maschinen und Ausrüstungen
705 Leipzig Leipzig, den 22.03.1976
B 41f 33/04 .
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für totzeitbehaftete Stellglieder an Druckmaschinen mit variabler Arbeitsgeschwindigkeit.
Charakteristik der bekannten technischen Löeungen
Bs ist bekannt (SL 93 784) Punktionsgruppen der Druckmaschine mittels als Bogenlaufsteuerung ausgebildeten, getakteten Steuereinrichtungen, beispielsweise Schieberegister,
anzusteuern.
Bei Verwendung von totzeitbehafteten Stellgliedern zur Punktionegruppensteuerung, beispielsweise hydraulischen Stellgliedern, tritt der Nachteil auf, dad die auftretenden konstanten Totzeiten bei variablen Arbeitsgeschwindigkeiten zur
nicht winkelgerechten Ansteuerung der Punktionsgruppen und
damit zu Schwierigkeiten im Punktioneablauf führen.
Ziel der Erfindung ist ein Steuersystem zur Kompensation der
Totzeiten der verwendeten Stellglieder bei Druckmaschinen mit
variablen Arbeitsgeschwindigkeiten.
ErflndungagemM B wird die Aufgabe dadurch geltSet, daß an totzeitbehafteten Stellgliedern eine Einrichtung zur Totzeitkompensation, bestehend aus einem von einem drehwinkelsynohron
arbeitenden Inkrementalgeber und einem Rechenwerk angesteuertem Wandler zur Wandlung berechneter Werte in masohinenbezogene
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Werte und eine getaktete Steuereinrichtung zugeordnet sind. Die getaktete Steuereinrichtung ißt zwischen der Einrichtung
zur Totzeitkompensation und den totzeitbehafteten Stellglied otter der Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene
Werte ist zwischen der getakteten ■Steuereinrichtung und dem Rechenwerk zugeordnet.
Die getaktete Steuereinrichtung ist als Bogenlaufsteuerung ausgebildet. Das Rechenwerk besteht aus einem monostabilen
Multivibrator und einer über ein erstes Und-Glied, dessen
zweiter Eingang von dem Inkrementalgeber gebildet wird, nachgeordneten ein Oder-Glied und einen Zähler beinhaltenden
zentralen Verarbeitungseinheit. Der Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte beinhaltet die
zentrale Verarbeitungseinheit, wobei deren Oder-Glied über ein zweites Und-Glied, dessen zweiter Eingang von dem
Inkrementalgeber gebildet wird, ein bistabiler Multivibrator vor- und deren Zähler ein alle Ausgänge verbindendes und mit
totzeitbehafteten Stellgliedern verbundenes drittes Und-Glied nachgeordnet ist.
Der Rückstelleingang des bistabilen Multivibrators ist mit
dem Ausgang des dritten Und-Gliedes verbunden. Die Laufzeit
des monostabilen Multivibrators ist gleich der Totzeit des totzeitbehafteten Stellgliedes. Der Phasenwinkel zwischen
dem das Rechenwerk ansteuernden Takt C1 und dem den Wandler
ansteuernden Takt C„ ist gleich dem Produkt aus der Laufzeit
des monostabilen Multivibrators und der maximalen Winkelgeschwindigkeit
der Druckmaschine.
Aueführungsbeispiel
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen
Pig· 11 Blockschaltbild des Steuersystems mit der der getakteten
Steuereinrichtung nachgeschalteten Einrichtung zur Totzeitkompensation von Stellgliedern
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Pig. 2: Blockschaltbild des Steuersystems mit der der getakteten Steuereinrichtung vorgeschalteten Einrichtung
zur Totzeitkompensation von Stellgliedern.
Fig." 3: Schaltungsausführung des Steuersysteme.
Das Ansteuersignal für ein totzeitbehaftetes Stellglied muß
zur Kompensation der Totzeit in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der Druckmaschine verzögert werden. Der
Winkel, um den die Auslösung des Signals verzögert wird, heißt Ansteuerwinkel.
Der Ansteuerwinkel ist bei höheren Winkelgeschwindigkeiten kleiner als bei niedrigen Winkelgeschwindigkeiten. PUr den
Ansteuerwinkel β gilt in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit
w der Druckmaschine
β = - a w + b
Dabei stellt a eine Konstante, die von konstruktiven Parametern abhängt, und b eine Rechengröße dar.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild des Steuersystems mit der
der getakteten Steuereinrichtung nachgeschalteten Einrichtung zur Totzeitkompensation von Stellgliedern. Zum Steuersystem
gehören eine mit dem Takt G- getaktete Steuereinrichtung 3, die ein der Druckmaschinensteuerung zugeordnetes Signal Q,
beispielsweise das Druckanstellsignal, beinhaltet. Zwischen die getaktete Steuereinrichtung 3 und das totzeitbehaftete
Stellglied 5 ist eine Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6 geschaltet. Sie besteht aus dem mit
dem Takt G1 der getakteten Steuereinrichtung aktivierten
Rechenwerk 2 und der dem Rechenwerk 2 nachgeschalteten Wandler zur Handlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte 4,
der mit dem Takt G2 der getakteten Steuereinrichtung angesteuert
wird.
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Der Inkrementalgeber 1 zur Ausgabe von Druckwinkelinkreraenten
der Druckmaschine ist Teil der Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6 und sowohl mit dem Rechenwerk als
auch mit dem Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte 4 verbunden. Die getaktete Steuereinrichtung 3 beinhaltet den mit dem Takt G1 übernommenen Befehl
Q zur Ansteuerung des Stellgliedes ohne Berücksichtigung der momentan vorliegenden Winkelgeschwindigkeit·
Diese Aufgabe führt die Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6 aus.
Hit dem Takt G. der getakteten Steuereinrichtung wird das
Rechenwerk 2 zur Berechnung des Ansteuerwinkels nach der o. g.
Beziehung angesteuert. Die zur Berechnung benötigte Winkelgeschwindigkeit der Druckmaschine wird über den Inkrementalgeber
dargestellt.
Nach Ende der Berechnung wird der ermittelte Rechenwert mit dem der getakteten Steuereinrichtung 3 entnommenen Takt C2
durch den Wandler zur Wandlung berechneter Werte in masohinenbezogene Werte 4 mittels der Auegangewerte des Inkrementalgebers
1 in einen druckmaschinenbezogenen Wert umgesetzt, entsprechend dessen OrUSe die Aktivierung des totzeitbehafteten Stellgliedes 5 erfolgt»
Pig· 2 zeigt das Blockschaltbild des Steuersystems mit der der
getakteten Steuereinrichtung vorgeschalteten Einrichtung zur Totzeitkompensation von Stellgliedern· Zum Steuersystem gehört eine mit dem aus der Einrichtung zur Totzeitkompeneation
des Stellgliedes 6 abgegebenen Takt CL ge taktete Steuereinrichtung 3, die ein der Druckmaschinen«teuerung zugeordnetes
Signal Q9 beispielsweise das Druokanstelleignal, beinhaltet.
Der getakteten Steuereinrichtung 3 1st das totzeitbehaftete Stellglied 5 nachgesohaltet. Die Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6 besteht aus dea alt dem Takt C1
angesteuerten Rechenwerk 2 und den Rechenwerk 2 nachgeordnet en, mit dem Takt C. angesteuerten Wandler zur Wandlung berechneter
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Werte in masehinenbezogene Werte 4· Die Takte C1 und C2
werden von der Druckmaschine abgeleitet. Der Inkrementalgmber 1 zur Ausgabe von Drehwinkelinkrementen der Druckmaschine ist Teil der Einrichtung zur Totzeitkompensation des
Stellgliedes und sowohl mit dem Rechenwerk 2 al* auch mit dem Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte 4 verbunden·
Hit dem Takt G1 der Druokmaschinoneteuerung wird das Rechenwerk 2 zur Berechnung des Ansteuerwinkels nach der o. g. Beziehung angesteuert· Die zur Berechnung benötigte Winkelgeschwindigkeit der Druckmaschine wird über die Inkrementalgeber 1 dargestellt. Nach Ende der Berechnung wird der ermittelte Rechenwert mit dem Takt C1 der Druckmaschinensteuerung
durch die Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte 4 in einen druckmaschinenbezogenen Wert umgesetzt. Dieser Wert dient als Takt C- der Ansteuerung der getakteten Steuereinrichtung 3» das entsprechend dem Befehl Q
das totzeitbehaftete Stellglied 5 ansteuert.
Fig· 3 zeigt die SchaltungsausfUhrung des Steuersystems, dabei ist die Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6 der getakteten Steuereinrichtung 3 nachgeschaltet.
Die Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6
besteht aus den Baugruppen Rechenwerk 2, Wandler zur Wandlung berechneter Werte in masohinenbezogene Werte 4, Inkrementalgeber 1 zur Ausgabe von Winkelinkrementen der Druckmaschine ·
und Einrichtung zur Signalanpassung 15. Die zentrale Terarbeitungseinheit 9, zu der ein Oder-Qlied 10 und ein liaohgesohalteter Zähler 11 gehUren, wird je nach Stellung ein·«
ersten Und-Oliedes 8 bzw· zweiten Und-Oliedes 13 entweder
den Rechenwerk 2 oder dtm Wandler zur Wandlung berechneter Werte in «aeehinenbezogene Werte 4 zugeordnet«
Das Rechenwerk 2 ist Über den Takt C1, der «Ines monostabilen
Multivibrator 7 zugeleitet wird, Bit der getakteten Steuer*
einrichtung 3 verbunden·
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Der Auegang des monostabilen Multivibrators 7 steuert das erste Ünd-Olied 8, dessen zweiter Eingang mit dem Inkrementalgeber 1 verbunden ist. Der Ausgang des ersten Und-Gliedes
8 ist über das Oder-Glied 10 auf den Zähler 11 geführt.
Der Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte 4 ist über den Takt Cg der einem bistabilen
Multivibrator 12 zugeleitet wird, mit der getakteten Steuereinrichtung 3 verbunden. Der Ausgang des bistabilen Multivibrators steuert das zweite Und-Glied 13» dessen zweiter
Eingang mit dem Inkrementalgeber 1 verbunden ist. Der Ausgang des zweiten Uni-Gliedes 13 ist über das Oder-Glied 10
auf den Zähler 11 geführt.
Zum Wandler zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Werte 9 gehört weiterhin ein drittes Und-Glied 14,
dessen Eingänge mit den Ausgängen des Zählers 11 zum Zwecke der überwachung des Zählerstandee verbunden sind, und eine
Einrichtung zur Signalanpassung 15, die mit dem Ausgang des dritten Und-Gliedee 14 verbunden ist.
Die Einrichtung zur Signalanpassung 15 übernimmt die Ansteuerung des totzeitbehafteten Stellgliedes 5·
Die Rücketeilung des bistabilen Multivibrators 12 erfolgt
durch dae dritte Und-Glied 14.
Die getaktete Steuereinrichtung 3 enthält ein der Druckma-Bohineneteuerung zugeordnetes Signal Q, beispielsweise das
Druokanetellsignal, das mit dem Druckmaschinen-Takt C- verarbeitet wird. Zur Kompensation der Totzeit von Stellgliedern
ist der getakteten Steuereinrichtung 3 eine Einrichtung zur TotzeitkoBpensation dee Stellgliedes 6 nachgeschaltet.
Ώβτ Steuerungeablauf der Einrichtung zur Totzeitkompensation
dee Stellgliedes 6 gliedert sioh in drei seriell ablaufende
Phaeeni
- Berechnung des Ansteuerwinkels β
- Speicherung dee Ansteuerwinkels β
- Auegabe des Ansteuerwinkels β
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-r- 27Q7Q12
Anhand dieser drei Phasen soll der Steuerungeablauf im folgenden behandelt werden. Die Gleichung für den Ansteuerwinkel
P wird dabei als digital quantisiert vorausgesetzt!
- Berechnung des Ansteuerwinkels β
Diese Phase, wird mit dem Takt C1 ausgelöst und im Rechenwerk
2 bearbeitet. Das einem mit dem Takt C1 anliegenden
Signal der getakteten Steuereinrichtung 3 startet den monostabilen Multivibrator 7, öffnet das erste Und-Glied 8,
dessen zweiter Eingang mit dem Inkrementalgeber 1 zur Abgabe von Drehwinkelinkrementen der Druckmaschine verbunden iet.
Die Drehwinkelinkrementimpulse gelangen während der Laufzeit dee monostabilen Multivibrators 7 in die zentrale Verarbeitungeeinheit 9.' Sie wird durch das dem monostabilen Multivibrator ·
7 nachgeschaltete Oder-Glied 10 und den Zähler 11 gebildet.
- Speicherung des Ansteuerwinkels β
Diese Phase wird während der Laufzeit des monoetabilen Multivibrators
7 der dem Rechenwerk 2 zugeordneten zentralen Verarbeitungseinheit 9 bearbeitet. Der während der Berechnung
des Ansteuerwinkels β , also während der Laufzeit des monostabilen Multivibrators 7 gesetzte Teil des Zählers 11 charakterisiert
den Term (avr) der o; g. Gleichung für den Ansteuerwinkel β . Entspricht der Umfang des Zählers 11
b bit, so bildet der nicht gesetzte Teil des Zählers den Term (b-aw) der Gleichung für den Ansteuerwinkel β.
- Ausgabe des Ansteuerwinkels β
Diese Phase wird mit dem Takt C„ ausgelöst und im Wandler
zur Wandlung berechneter Werte in maschinenbezogene Wert· 4 bearbeitet. Das mit einem Takt C2 anliegende Signal einer
getakteten Steuereinrichtung 3 setzt die bistabilen Multivibrator 12. Der gesetzte bistabile Multivibrator 12 schaltet
über das zweite Und-Glied 13, die vom Inkrementalgeber 1
anfallenden Wlnkelinkrementimpulee auf die zentrale Verarbeitungseinheit 9.
Die Impulse gelangen vom Ausgang dee zweiten Und-Gliedes 13
über das Oder-Glied 10 auf den in der ersten Phase teilweise
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gesetzten Zähler 11. Mit diesen Impulsen wird der Zähler
11 gesetzt, bis alle Einzelspeicher gesetzt sind. Dieser
Zustand wird durch das dritte Und-Glied 14, auf das alle
Ausgänge des Zählers 1 geführt sind, bestimmt. Damit ist der Term (b-aw), der den Ansteuerwinkel ρ entspricht, aus
dem berechneten Wert, der sich im Zähler 11 befand, mit Hilfe des Inkrementalgebers 1 in einen maschinenbezogenen
Wert umgewandelt.
Das Ausgangssignal steht am dritten Und-Glied 14 zur Verfugung. Es stellt den bistabilen Multivibrator 12 zurück
und steuert über eine Einrichtung zur Signalanpassung 15, die nicht zum Wandler zur W andlung berechneter Werte in
maschinenbezogene Werte 4 gehört. Die Einrichtung zur Signalanpassung 15 besteht je nach Erfordernissen aus
einem monostabilen oder bistabilen Multivibrator und einem Verstärker.
Die vorstehende Beschreibung bezieht eich prinzipiell
auf die Zuschaltung eines totzeitbehafteten Stellgliedes. Gleiche Verhältnisse ergeben sich jedoch auch für die Abschaltung totzeitbehafteter Stellglieder.
Unterschiedliche Zeiten für die Zu- und Abschaltung der totzeitbehafteten Stellglieder lassen sich durch entsprechende Dimensionierung der Laufzeit des monostabilen
Multivibrators 7 und des Umfange des Zählers 11 erreichen.
Bei der Einrichtung zur Totzeitkompensation des Stellgliedes 6 läßt sich die Ausführung des monostabilen Multivibrators 7 und des Zählers 11 hinsichtlich des Aufwandes und der
Verarbeitungsfrequenz optimieren.
Die Laufzeit des monostabilen Multivibrators 7 muß dann der Totzeit tT des totzeitbehafteten Stellgliedes entsprechen.
Sie bestimmt den maximal benötigten AnateuerwinkelP .
Als weitere Bedingung gilt, daß Winkel^ zwischen den der Druckmaschine entnommenen Takten C. Und C«
wmax
betragen soll·
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Claims (8)
1.j Steuereinrichtung für totzeitbehaftete Stellglieder an
^-/Druckmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß totzeitbehafteten
Stellgliedern (5) eine Einrichtung zur Totzeitkorapensation
(6) bestehend aus einem von einem drehwinkelsyncliron
arbeitenden Inkrementalgeber (1) und einem Rechenwerk (2) angesteuertem Wandler (4) zur Wandlung berechneter
Werte in maschinenbezogene Werte und eine getak- - tete Steuereinrichtung (3) zugeordnet sind.
2. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getaktete Steuereinrichtung (3) zwischen der Einrichtung
zur Totzeitkompeneation (6) und dem totzeitbehafteten
Stellglied (5) angeordnet ist.
3. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ..aiidler (4) zur Wandlung berechneter Werte in
naschinenbezogene Werte zwischen der getakteten Steuereinrichtung
(3) und dem Rechenwerk (2) angeordnet ist.
4. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getaktete Steuereinrichtung (3) als Bogenlaufsteuerung
ausgebildet ist.
5. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk (2) aus einem monostabilen Multivibrator
(7) und einer über ein erstes Und-Glied (8),
dessen zweiter Eingang von dem Inkrementalgeber (1)
ausgebildet wird, nachgeordneten, ein Oder-Glied (10)
und einen Zähler (11) beinhaltenden zentralen Verarbeitungseinheit (9), besteht.
6. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (4) zur Wandlung berechneter Werte In maschinenbezogene
Werte die zentrale Verarbeitungeeinheit (9) beinhaltet, wobei deren Oder-Glied (10) über ein zweites
Und-Glied (13), dessen zweiter Eingang von dem Inkremental-
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geber (1) gebildet wird, ein bistabiler Multivibrator (12) vor- und deren Zähler (11) ein alle Auegänge verbindendes
und mit den totzeitbehafteten Stellgliedern (5) verbundenes drittes Und-Glied (14) nachgeordnet ist.
7. Steuereinrichtung nach Funkt 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der RUckstelleingang des bistabilen Multivibrators (12)
mit dem Ausgang des dritten Und-Gliedes (14) verbunden ist.
8. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Laufzeit des monostabilen Multivibrators (7) gleich der Totzeit des totzeitbehafteten Stellgliedes (5) ist.
9* Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Phasenwinkel zwischen dem das Rechenwerk (2) ansteuernden Takt C1 und dem den Wandler (4) ansteuernden
Takt Cp gleich dem Produkt aus der Laufzeit des monostabilen
Multivibrators (7) und der maximalen Winkelgeschwindigkeit der Druckmaschine ist«
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