DE3229988C2 - Vorrichtung zum Steuern einer Presse mit Computersignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Presse mit Computersignalen.

Die herkömmlichen Pressensteuerungen sind als Folgesteuerungen ausgelegt, die entweder mit Kontaktsteuerung oder mit kontakt­ loser Steuerung arbeiten. Mit Kontaktgabe arbeitende Folge­ steuerkreise, wie Relais-Folgesteuerungen sind verschleißan­ fällig und haben nur eine verhältnismäßig geringe Lebensdauer. Folgeschaltungen mit und ohne Kontaktgabe sind nicht sicher und zuverlässig genug, sie haben außerdem einen komplizierten Aufbau und sind in der Herstellung und in der Montage teuer. Soll der Steuerungsablauf geändert werden, ist eine zeitaufwendige Ände­ rung der Verdrahtung und der Schalttafeln erforderlich.

Um die Steuerung und Überwachung des Betriebes von Werkzeug­ maschinen zu vereinfachen, ist es bekannt, einen Mikroprozessor einzusetzen (DE-OS 28 00 810), der Impulse von werkzeugseitigen Kontrollgebern mit vorher gespeicherten Impulsen in Abhängigkeit von dem jeweils abgetasteten Drehwinkel der Presse vergleicht und die Presse abschaltet, wenn die Werte nicht übereinstimmen. Die bekannte Einrichtung wirkt also als elektronischer Schalter, der jedoch dann versagt, wenn der Mikrocomputer nicht exakt arbeitet.

Um die Sicherheit von Mikrocomputern zu erhöhen, ist es in der Eisenbahnsignaltechnik bekannt, zwei Computer einzusetzen, die jeweils das gleiche Programm abarbeiten und dessen Ausgangs­ signale von einem Komparator verglichen werden, dessen Ausgangs­ signale von speziellen Umsetzern in solche Spannungen und Leistungen umgesetzt werden, wie sie zur Ansteuerung von Stell­ gliedern erforderlich sind (Elektronische Rechenanlagen, 1980, S. 230 und 231). Bei dieser bekannten Einrichtung muß der Kompa­ rator zwei voneinander unabhängige Kanäle haben und die Signale der beiden Mikrocomputer müssen Bit für Bit auf Übereinstim­ mungen geprüft werden, was verhältnismäßig umständlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Computersteuerung für Pressen zu schaffen, die eine hohe Sicherheit gegen Störungen im Com­ puterablauf bietet, aber in ihrer Bauform einfach und kompakt ist und bei der auch das Steuerprogramm leicht geändert werden kann, ohne das Ansprechvermögen der Steuereinrichtung zu beein­ trächtigen.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merk­ malen gelöst.

Durch die Beaufschlagung von identischen, aber phasen­ verschobenen Signalen von zwei Computern gelingt es, ein Schal­ ten des Stellgliedes der Steuerung sogleich zu verhindern, wenn in einem der beiden Computer eine Störung auftritt, da in diesem Falle nur noch die Ausgangssignalimpulse eines Computers von dem Komparator erfaßt werden, der dann ein Ausgangssignal an die Treibereinrichtung liefert, dessen Impulsfrequenz zu gering ist, um ein Gleichspannungssignal von genügend hoher Spannung zu erzeu­ gen, welches allein das Stellglied schalten kann. Jede Unregel­ mäßigkeit im Programmablauf der Computer führt also automatisch zu einer Unterbrechung des Steuerprogrammes.

Die hierdurch erzielte Sicherheit wird mit einfachen Mitteln er­ reicht und kann praktisch bei jeder Presse verwirklicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und sind in den Unteran­ sprüchen genannt. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine Steuereinrichtung nach der Erfindung, bei der zur Pressensteuerung mehrere Mikrocomputer Verwendung finden;

Fig. 2 Diagramme des Funktionsablaufs der Steuerein­ richtung nach der Erfindung;

Fig. 3A, 3B und 3C Programm-Ablaufdiagramme zu der Pressensteuerung der Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung dargestellt, die zwei Computer 3A und 3B umfaßt. Die Computer 3A und 3B haben jeweils einen Mikroprozes­ sor 15A bzw. 15B, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 17A bzw. 17B, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 19A bzw. 19B, Ein­ gangstore 21A und 21B sowie Ausgangstore 23A und 23B und System­ busse 25A bzw. 25B. Die beiden Computer 3A und 3B sind über eine Datenübertragungseinrichtung 39 untereinander verbunden, so daß sie ihre Daten zum Zwecke der gegenseitigen Synchronisierung austauschen können. Außerdem ist ein Komparator vorgesehen, der eingangsseitig an die beiden Ausgangstore 23A und 23B angeschlossen ist und die Daten des Computers 3A mit denjenigen des Computers 3B vergleicht.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Eingangstore 21A und 21B sowie die Ausgangstore 23A und 23B der Computer 3A und 3B an eine Steuer­ tafel 41 angeschlossen, welche mit der Presse 1 verbunden oder an dieser gelagert ist und Betriebskontrollen, Anzeigevorrich­ tungen und Abfrageeinrichtungen aufweist. Der Komparator 11 ist ausgangsseitig an die Einlaßtore 21A und 21B und an eine Trei­ bereinrichtung 43, z. B. einen Inverter, angeschlossen und mit der Presse 1 verbunden oder an dieser gelagert. Die Treiberein­ richtung 43 ist mit ihrer Ausgangsseite an eine "Last" 45, näm­ lich ein Stellglied, z. B. einen Solenoid, angeschlossen, das baulicher Bestandteil der Presse 1 ist und deren Antrieb, z. B. die Kurbelwelle der Presse, steuert.

Die Treibereinrichtung 43 ist so eingerichtet, daß sie vom Komparator 11 ein gepulstes Treibersignal empfängt, wenn die Mikrocomputer 3A und 3B ein Startsignal geben, um das Stellglied 45 zu betätigen. Hierbei ist die Treibereinrichtung 43 so ausge­ bildet, daß sie das Treibersignal gleichrichtet und glättet und damit die Wechselspannung in Gleichspannung ändert, so daß das Stellglied 45 mit Gleichspannung ge­ speist wird. Das Stellglied 45 ist außerdem so ausgebildet, daß es betätigt wird, wenn die von der Treibereinrichtung gelieferte Spannung einen vorbestimmten Spannungswert erreicht hat. Es ist er­ kennbar, daß die Spannung sich erhöht, wenn die Periode des Treibersignals kürzer wird.

Wie in den Fig. 3A, 3B und 3C zu sehen ist, werden die Mikro­ computer 3A und 3B bei einem an der Schalttafel 41 ausgelösten Startsignal zunächst dazu veranlaßt, die Durchführung der Pro­ gramme zu beginnen, wobei sie zunächst die Betriebs- und Funkti­ onsbedingungen der Presse überprüfen und einstellen und dann die Presse 1 in Betrieb setzen, wenn die Betriebsbedingungen erfüllt sind. Nach Programmbeginn löschen die Mikrocomputer 3A und 3B zunächst die in ihnen gespeicherten variablen Daten, worauf sie ihre Programme synchronisieren und diese dann für die Steuerung des Pressenbetriebs um einen bestimmten Wert (T_d) phasenver­ schoben ablaufen lassen, bis die Bedingungen für das Anhalten der Presse 1 in den Mikrocomputern 3A und 3B erfüllt sind.

Der Betrieb der Presse 1 wird anhand der Diagramme nach Fig. 2 näher erläutert, welche den Funktionsablauf der Signale von den Mikrocomputern 3A und 3B über die Treibereinrichtung 43 zum Stellglied 45 erkennen läßt. Das Diagramm zeigt die Pulskette A des Mikrocomputers 3A mit den einzelnen Impulsen a₀, a₁, . . . a_n. B ist die Pulskette des Mikrocomputers 3B mit den Impulsen b₀, b₁, . . . b_n. Mit (C) ist das gepulste Treibersignal am Ausgang des Komparators 11 bezeichnet, das in der Treibereinrichtung 43 in ein Gleichspannungssignal (D) umgewandelt wird, dessen Spannungs­ verlauf in dem Diagramm (D) gezeigt ist. Die Betriebsweise (E) des Stellglieds 45 zeigt das Diagramm (E). Ferner bezeichnet "AUS" den Zustand, bei welchem die Eingangsimpulse des Kompara­ tors 11, d. h. (A) und (B) mit hohem Niveau (H) sich nicht decken, während "EIN" den Zustand wiedergibt, in welchem die Eingangsimpulse des Komparators 11, nämlich (A) und (B) beide auf hohem Niveau liegen. Hierbei besteht folgende Beziehung:

a_n = b_n (n: 1, 2, 3, . . . n).

Wenn der Impuls a₀ des Mikrocomputers 3A von dem Impuls a₁ abge­ löst wird, gelangt das gepulste Treibersignal (C) am Ausgang des Komparators 11 in den Zustand "AUS", solange der Impuls a₁ nicht gleich dem Impuls b₀ des Mikrocomputers 3B ist. Anschließend wird der Impuls b₀ des Mikrocomputers 3B von dem Impuls b₁ abge­ löst, und zwar gegenüber der Pulskette (A) des Mikrocomputers 3A mit einer Verzögerung (Td) von einer Viertelperiode. (C) nimmt hierdurch den Zustand "EIN" an, da jetzt die Impulshöhen von a₁ und b₁ gleich sind. Dieser Ablauf wiederholt sich während des Pressenbetriebs, so daß der Komparator 11 die in der Zeile (C) der Fig. 2 wiedergegebenen gepulsten Treibersignale der Treiber­ vorrichtung 43 zuführen kann. Da die Periode der gepulsten Trei­ bersignale kurz genug ist, steigt die Spannung der von der Trei­ bereinrichtung 43 gelieferten Gleichspannung D über den Schwellen­ wert an, so daß das Stellglied 45 arbeiten kann, wie in (E) ge­ zeigt. Es versteht sich, daß die Mikrocomputer 3A und 3B während der Totzeiten verschiedene andere, für die Betriebsabläufe der Presse 1 notwendige Unterprogramme durchführen können.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Steuern einer Presse mit Computersignalen mit folgenden Merkmalen:

• a) Es sind zwei Mikrocomputer (3A und 3B) vorgesehen, die durch eine Datenübertragungsvorrichtung (39) ver­ bunden sind und durch Datenaustausch synchron arbeiten;
• b) Die Programme der beiden Mikrocomputer (3A und 3B) laufen um einen bestimmten Wert (T_d) gegeneinander phasenverschoben ab und die Phasen ihrer Ausgangs­ signale (A und B) werden von einem Komparator (11) so miteinander verglichen, daß ein gepulstes Treibersignal (C) erzeugt wird, dessen Periodendauer von der Phasenverschiebung der Ausgangssignale (A und B) abhängt,
• c) das gepulste Treibersignal (C) wird in einer frequenz/spannungskonvertierenden Treibereinrichtung (43) in ein Gleichspannungssignal umge­ wandelt, welches nur dann ein Stellglied (45) der Steuerung betätigt, wenn die Periodendauer des gepulsten Treibersignals (C) so kurz wird, daß die von der Trei­ bereinrichtung (43) gelieferte Spannung einen vorbe­ stimmten Spannungswert erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Phasenverschiebung (T_d) ein Viertel der Impulsperiode der Ausgangssignale (A, B) der Mikrocomputer (3A und 3B) beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Mikrocomputer (3A, 3B) einen Mikroprozessor (15A, 15B) mit einem Nur-Lese-Speicher (ROM 17A, 17B) und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM 19A, 19B) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Treibereinrichtung (43), ausgangsseitig eine den Pressenantrieb, z. B. ihre Kurbelwelle steuernde Last (45), z. B. in Form eines Solenoids, angeschlossen ist.