DE2917290C2 - System zum Feststellen einer Fehlfunktion einer numerischen Regeleinheit - Google Patents

System zum Feststellen einer Fehlfunktion einer numerischen Regeleinheit

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Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Feststellen einer Fehlfunktion einer numerischen Regeleinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine numerische Regeleinheit hat eine Interpolationsfunktion des Erzeugens eines Befehlsimpulses in Reaktion auf einen Verteilungsbefehl und enthält ein Servosystem, das auf den Befehlsimpuls anspricht, um einen bewegbaren Teil einer Maschine anzutreiben.
Ein Servosystem hat beispielsweise ein Fehlerregister, dem ein Befehlsimpuls und ein Rückkopplungsimpuls zugeführt werden, um eine Differenz zwischen diesen Impulsen zu speichern, und treibt einen Servomotor so an, daß der Inhalt des Fehlerregisters auf Null verringert wird. In diesem Servosystem nimmt während der Aussendung des Befehlsimpulses der Inhalt des Fehlerregisters einen bestimmten Wert an. Wenn aber die Abgabe des Befehlsimpulses unterbrochen oder aufgrund des Ausschaliens eines Verteilungsbefehls vervollständigt wird, nimmt der Wert des Fehlerregisters allmählich ab, um geringer als ein bestimmter Wert εο nach einer bestimmten Zeitperiode τ zu werden.
In den folgenden Fällen kann jedoch der Inhalt des Fehlerregisters eine bestimmte Zeitperiode τ nach dem Ausschalten des Verteilungsbefehls manchmal größer als der Wert eo sein:
1. Versagen des Fehlerregisters: Ein bestimmtes Bit oder mehrere Bits bleiben »1«.
2. Versagen des Interpolators: Obwohl kein Verteilungsbefehl abgegeben wird, wird ein Befehslimpuls erzeugt
3. Versagen des Geschwindigkeitsregelservosystems: Obwohl kein Bewegungsbefehl abgegeben wird, wird der Servomotor angetrieben, um den Rückkopplungsimpuls abzugeben.
Ein weiteres Beispiel des bekannten Servosystems besteht in einer Phasendifferenz zwischen einem Befehlsphasensignal und einem Rückkopplung :phasensignal, um den Servomotor in der Weise anzutreiben, daß die Phasendifferenz auf Null verringert wird. Auch bei einem solchen Servosystem kann das Phasendifferenzsignal, das zur Zeit nach dem Ausschalten des Verteilungsbefehls auftritt, in einigen Fällen größer sein als der bestimmte Wert εο aufgrund des oben angegebenen Versagens der entsprechenden Teile.
Bekannt ist auch eine Lagerregelungsanlage, bei der überwacht wird, wann sich die Amplitude eines gedämpfte Schwingungen ausführenden Signals innerhalb bestimmter Grenzen befindet, um erst dann ein Ausgangssignal zur Ausführung einer Funktion abzugeben, wenn das gedämpfte Schwingungssignal dauernd innerhalb des vorgegebenen Bereichs bleibt (DE-AS 15 88099).
Auch ist eine Selbstüberwachung einer DDC-Anlage bekannt, die außergewöhnliche Zustände erfaßt und meldet (Siemens-Zc-kschrift 43 (1969), heft 7, Seiten 581 bis 582).
Auch ist eine digitale Positionsregelung für Servoantriebe bekannt, bei der überwacht wird, ob die digitale Regelabweichung zu Null geworden ist und ob trotz voller Aussteuerung eines Drehzahlregelkreises der Motor die eingestellte Geschwindigkeit wegen äußerer Einwirkung oder Felder nicht erreicht hat (BBC-Nachrichten, 1975, Heft 3, Seiten 117 bis 122).
Schließlich ist es bei einem automatischen Programmiersystem bekannt, daß die Grenzwerte für die Regelabweichung zu einer nützlichen Grenzwertüberwachung ausgewertet werden (Regelungstechnik, 17. Jahrg., 1969, Heft 3. Seiten 106 bis 1Ö8).
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zum Feststellen einer Fehlfunktion für eine numerische Regeleinheit zu schaffen, welches die Fehlfunktion eines Fehlerregisters, eines Interpolators und eines Geschwindigkeitsregelservosystems dadurch feststellt, daß geprüft wird, ob ein Fehler in dem Servosystem eine bestimmte Zeitperiode nach dem Ausschalten eines Verteilungsbefehls größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ist
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer numerischen Regeleinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 2 eine Darstellung von Wellenformen von in der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Signalen,
F i g. 3 ein Blockschaltbild einer numerischen Regeleinheit, die mit einem Phasenregelservosystem gemäß einer anderen Aüsfühningsförm der Erfindung ausgestattet ist, und
F i g. 4 eine Darstellung von Wellenformen von bei der Schaltung der F i g. 3 auftretenden Signalen.
In Fig. 1 bezeichnet 7 ein Befehlsband, auf dem entsprechende Achsenbefehlswerte und eine Vorschubrateninformation aufgezeichnet sind. 77? bezeichnet einen Bandleser, der unter der Regelung eines
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Regelkreises CC gestartet und angehalten wird. Die jeweiligen Achsenbefehlswerte und die Vorschubrateninformation, die über den Bandleser TR gelesen werden, werden jeweils in einen Interpolator INT und in einen Vorschubimpulsgenerator FPG unter der Regelung des Regelkreises CC eingeschrieben. Nach Beendigung dieses Schreibvorgangs schaltet der Regelkreis CC ein -Verteilungssignal DS ein, wodurch Vorschubiinpulse von dem Vorschubimpulsgenerator FPG über ein Gate A 1 an den Interpolator INT angelegt werden, um eine Impulsvmeilung zu startea Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Interpolator INT zwei Achsen (X, Y) auf und erzeugt Befehlssignale CPX und CPKjeweils entsprechend den Achsenbefehlswerten.
Die X-Achsenbefehlswerte werden in einem Fehlerregister ER addiert und der Additionswert wird durch einen D-A-Umsetzer DAC in ein analoges Spannungssignal proportional zu dem Additionswert umgesetzt, welches über einen Verstärker AMP an einen Servomotor SM gegeben wird, um diesen anzutreiben. Durch de» Servomotor SAi wird ein bewegbiirer Teil MP einer Maschine in der X-Achsenrichtung bewegt und diese Bewegung wird in Rückkopplungsimpulse mittels eines Detektors PC umgesetzt Die Rückkopplungsimpulse werden jeweils an das Fehlerregister £7? 25 angelegt, um dessen Wert schrittweise zu verringern. Das Servosystem für die y-Achse ist genau identisch mit dem für die ,Y-Achse und deshalb in F i g. 1 nicht gezeigt Wenn bei diesem Servosystem die Abgabe des Befehlssignals CPX unterbrochen wird oder durch Ausschalten des Verteilungssignals DS beendet wird, wird der Wert des Fehlerregisters ER allmählich durch das nachfolgende Anlegen der Rückkopplungssignale FPS verringert Der Grad der Verringerung dieses Werts ist abhängig von der Verzögerung des verwendeten Servosystems. In dem Fall eines normalen Betriebs übersteigt der Wert des Fehlerregisters ER nicht einen bestimmten Wert 6o zu der Zeit τ nach der Unterbrechung oder Beendigung der Abgabe des Befehlsimpulses CPX.
Bei dieser Ausführungsform wird deshalb der Wert εο, der vorzugsweise verringert werden soll, voreingestellt und auf der Basis einer Verzögerung (Zeitkonstante) des Servosystems wird die Zeit τ voreingestellt, um lang genug zu seh), um zu ermöglichen, daß der Inhalt des Fehlerregisters £7? weniger verringert wird als der Wert E0 nach dem Ausschalten des Verteilungsbefßhls DS. Zur voreingestellten Zeit τ nach dem Ausschalten des Verteilungsbefehls DS vrird ein Vergleich zwischen dem Inhalt E des Fehlerregisters ER und dem oben erwähnten voreingestellten Wert eo ausgeführt, und wenn E>&> gilt, wird ein Alarmsignal ALS erzeugt. In Fig. 1 bezeichnet Γ/Λ/eine Zeitgabesignalerzeugungseinrichtung, die einen NICHT-Kreis Ni, ein UN D-Gate A 2, einen Zähler CTi und einen Dekodierer DEC enthält CLK bezeichnet einen Taktimpuls und RFS bezeichnet ein Zählerrückstellsignal. das in Reaktion auf jeden Anstieg und Abfall des Verteilungssignals DS auftritt. In der Zeitgabesignalerzeugungseinrichtung TlM wird demgemäß, wenn das Verteilungssignal DS ausgeschaltet wird, der Zähler CTi durch das Zählerrückstellsignal RFSzurückgestellt und der Zähler CTl zählt die Taktimpulse CLK. Wenn sein Zählwert einen vorbestimmten Wert Cl erreicht, erzeugt der Dekodierer DEC ein Zeitgabesignal TS. Damit dieses zur Zeit τ nach dem Absch ilten des Verteilungssignals DS auftreten kann, wird der oben erwähnte Wert Cl in Übereinstimmung mit der Frequenz der Taktimpulse
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65 CLK ausgewählt
Ein Alarmicreis -ALCenthält einen Komparator COM, ein Register REG zum Einstellen des vorbestimmten Werts S0 und einen Flip-Flop Fl. Der Komparator COM spricht auf das Zeitgabesignal TS von der Zeitgabesignalerzeugungseinrichtung TIM an, um den Wert Eaes Fehlerregisters £7? mit dem Wert E0, der in das Register ER eingesetzt ist, zu vergleichen, und stellt den Flip-Flop Fl nur ein, wenn £>εο ist Der Setzausgang des Flip-Flops Fl stellt das Alarmsignal ALS dar, das über einen Verstärker AMP 2 an eine Alarmeinrichtung LA gegeben wird.
Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform kann die Zeitgabesignalerzeugungseinrichtung TIM auch ein monostabiler Multivibrator sein. Im Falle einer numerischen Regeleinheit mit einem Rechner (CNC) können die Funktionen des Zählers CTl und des Registers REG auch erreicht werden, indem besondere Adressen eines Speichers, der einer zentralen Verrrbeitungseinheit (CPU) zugeordnet ist zugewiesen werden, und der Dekodierer DEC und der Komparator COM können durch eine Entscheidungsfunktion der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) ersetzt werden.
Gemäß Fi g. 2 startet die Abgabe der Befehlssignale CPX mit dem Einschalten des Verteilungssignals DS und endet mit dessen Abschalten. Der Wert E des Fehlerregisters £7? steigt nach dem Start der Abgabe des Befehlssignals CPX exponentiell an, wird in der Nähe eines besimmten Werts im stetigen Zustand stabil und fällt nach Beendigung der Abgabe des Befehlssignals CPX exponentiell ab. Der Zähler CTl wird mit dem Anstieg und Abfall des Verteilungssignals DS zurückgestellt und zählt die Taktimpulse, wenn das Verteilungssignal abgeschaltet ist, so daß, wenn der Zählwert des Zählers CTl den vorbestimmten Wert C1 erreicht hat d. h. zur Zeit τ nach dem Ausschalten des Verteilungssignals DS, das Zeitgabesignal TS erreugt wird. Mit dem Zeitgabesignal TS werden der Inhalt E des Fehlerregisters ER und der vorbestimmte Wert ε0 miteinander verglichen, und wenn E > ε0 gilt, wird das Alarmsignal ALS abgegeben.
Wenn das Verteilungssignal DS wieder vor dem Verstreichen der Zeit τ nach der Unterbrechung des Verteilungssignals DS abgegeben wird, whd der Zähler CTl zurückgestellt, weshalb das Zeitgabesignal TS nicht erzeugt wird.
Bei dem Phasenregelservosystem nach Fig.3 wird das Befehlssignal CPX an einen Befehlsphasensignalgenerator CPGCgegeben, um die Phase des Befehlsphasensignals CPS vorzuschieben oder zu verzögern.
Die Bewegung des bewegbaren Teils MP wird durch einen Detektor RES, wie z. B. einen Drehmelder oder ein induktosyn festgestellt, um die Phase des Rückkopplungssignals FPS vorzuschieben oder zu verzögern, tin Phasendiskriminator DIS wird mit den beiden Signalen CPS und FPS gespeist, um ein Fehlersignal ERS zwischen dem Befehlssignal CPS und dem Rückkopplungssignal FPS abzugeben, wodurch ein Servomotor SM über einen D-A-Umsetzer DAC und einen Verstärker AMP3 angetrieben wird, um den bewegbaren Teil MP zu bewegen. Diese Regelung wird ausgeführt, bis die Rückkopplungsphase mit der Befehlsphase zusammenfällt, um das Fehlersignal ERS auf Null zu verringern.
Gemäß Fig.3 ist ein Feststellkreis £D vorgesehen, um festzustellen, ob das Fehlersignal ERS in dem Servosystem einen vorbestimmten Wert übersteigt oder nicht. Der Feststellkreis ED enthält eine Zeitgabesignal-
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erzeugungseinrichtung TIMX, NICHT-Kreise Λ/2 und Λ/3, UND-Gates A 2 und A 3 und einen Flip-Flop F2. DieZeitgabesignalerzeugungseinrichtung TIMX startet an einem Nullkreuzungspunkt des Befehlssignals CPX, um ein Impulssignal RFS als Bezugssignal mit einer vorbestimmten Breite et abzugeben. Das Fehlersignals ERS ist ein Impulssignal, das am Nullkreuzungspunkt des Befehlssignals CPX ansteigt und eine Breite aufweist, die der Phasendifferenz zwischen dem Befehlssignal CPX und dem Rückkopplungssignal FPS entspricht. Wenn demgemäß das Fehlersignal ERS größer als das Impulssignal RFS ist, befindet sich der Flip-Flop F2 immer in seinem Einstellzustand, um ein Signal F2Sabzugeben.
Eine zweite Zeitgabesignalerzeugungseinrichtung ι '■> TIM 2, die das Zeitgabesignale TS zu einer bestimmten Zeit nach dem Abschalten des Verteilungssignals DS erzeugt, hat denselben Aufbau wie die ZeitgabesignalerzcügürigscinrichiüTig TIM1 bei der vorangehenden Ausführungsform. Wenn das Zeitgabesignal TS auftritt, falls das Signal F2Seingeschaltet ist, wird der Flip-Flop F3 über ein UND-Gate A 4 eingestellt, um das Alarmsignal ALS zu erzeugen.
Gemäß Fig.4 haben das Befehlssignal CPSund das Rückkopplungssignal FPS dieselbe Periode in ihrem stetigen Zustand und ihre Phasen stellen die befohlene Stellung und die Stellung des bewegbaren Teils M1 dar. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Fehlersignal ERS als Rechteckwelle erhalten, die am Nullkreuzungspunkt des Befehlssignals CPS ansteigt und am Nullkreuzungspunkt des Rückkopplungssignals FPSabfällt. Das Impulssignal RFSist eine Rechteckwelle, die am Nullkreuzungspunkt des Befehlssignals CPS ansteigt und eine vorbestimmte Breite ει aufweist.
Wenn das Zeitgabesignal 75 zur Zeit τ nach dem Abschalten des Verteilungssignals DS erzeugt wird, falls das Signal F2S vorhanden ist, bedeutet dies, daß das Fehlersignal ERS übermäßig groß ist und daß das Alarmsignal ALS erzeugt wird. Wenn das Fehlersignal ERS kleiner als das Impulssignal RFS vor dem Auftreten des Zeitgabesignals TS ist, ist der Setzausgang F25des Flip-Flops F2 ausgeschaltet, so daß das Alarmsignal ALSausbleibt.
Wenn gemäß der Erfindung ein Fehlersignal CPS1 das eine vorbcSiiiTimic Zeupenöue nacn dem Abschälten eines Verteilungssignals DS auftritt, einen bestimmten Wert übersteigt, wird ein Alarmsignal ALS erzeugt. Es ist deshalb möglich, das Versagen einer Interpolatorfunktion, eines Geschwindigkeitsregelservosystems und eines Fehlerregisters festzustellen, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit einer numerischen Regeleinheit erhalten wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    System zum Feststellen einer Fehlfunktion einer numerischen Regeleinheit für eine Werkzeugmaschine mit einem Interpolator (INT), der ein Befehlssignal (CPX) aufgrund eines Verteilungssignals (DS) erzeugt und die Erzeugung des Befehlssignals (CPX) aufgrund des Ausschaltens des Verteilungssignals (DS) anhält, mit einer Servoeinrichtung, welche die Bewegung eines bewegbaren Teils (MP) der Werkzeugmaschine aufgrund der Befehlssignale (CPX) vom Interpolator (INT) regelt, wobei die Servoeinrichtung einen Detektor (PC) zum Feststellen der Bewegung des bewegbaren Teils (MP) zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals (FPS) eine Einrichtung (ER) zum Erzeugen eines Fehlersignals (ERS) zwischen dem Befehlssignals (CPX) und dem Rückkopph-ngssignal (FPS) und einen Servomotor (SM)zum Bewegen des bewegbaren Teils .aufgrund des Fehlersignals (ERS) enthält, mit einem Momparator (COM), der das Fehlersignal (ERS) der Servoeinrichtung mit einem vorbestimmten Wert (εο) vergleicht, und mit einer Alarmeinrichtung (LA), die ein Alarmsignal (ALS) erzeugt, wenn das Fehlersignal (ERS) einen vorbestimmten Wert übersteigt, gekennzeichnet durch eine Zeitgabesignalerzeugungseim ichiung (TIM) für ein Zeitgabesignal (TS) das eine vorgegebene Zeitperiode (τ) nach dem Ausschalten des Verteilungssignals (DS) erzeugt wird, wobei der Komparator (COM) auf das Zeitgabesignal (TS) anspricht, um einen Vergleich zwischen dem Fehlersignal (ERS) der Servoeinrichtung und dem vorbestimmten Wert auszuführen.
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