DE3621863C2

DE3621863C2 -

Info

Publication number: DE3621863C2
Application number: DE3621863A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dr.-Ing. Ddr 9044 Karl-Marx-Stadt Dd Haufert; Joerg Dipl.-Ing. Ddr 9040 Karl-Marx-Stadt Dd Hofmann; Klaus Ddr 9071 Karl-Marx-Stadt Dd Schultze
Original assignee: VEB NUMERIK "KARL MARX" KARL-MARX-STADT DDR 9010 KARL-MARX-STADT DD
Current assignee: NUMERIK GMBH, O-9084 CHEMNITZ, DE
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1990-07-26
Also published as: DE3621863A1; DD239055A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur numerischen Steuerung mehrerer unabhängiger Bewegungssysteme mit einer CNC-Steuerung, welche mindestens folgende Steuerungs-Funktionskomplexe aufweist:

a) Kommunikationssteuerung zur Auswahl und Abfrage von Daten Ein- und Ausgabemitteln und zur Programmspeicherorganisation, enthaltend einen Soll-, einen Istzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung innerer Abläufe,
b) Speicher- und Puffersteuerung zur Speicherorganisation für die Aufbereitung, Dekodierung und geordnete Ablage der Informationen in Speicherbereiche sowie zum Ordnen und Aufbereiten abgelegter Informationen, enthaltend einen Soll-, einen Istzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung der inneren Abläufe,
c) technologische Prozeßsteuerung zur Verarbeitung von Daten aus dem und Datenausgabe an den Prozeß, enthaltend einen Soll-, einen Istzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung der inneren Abläufe,
d) Geometriesteuerung zur Abarbeitung aller geometrischen Daten und Informationen für die Bewegungsachsen, enthaltend einen Soll-, einen Istzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung der inneren Abläufe,
e) Organisationssteuerung zur Festlegung der Abarbeitungsfolge der Daten und Informationen durch die Funktionskomplexe auf der Grundlage der Auswertung der Soll- und Istzustände der Bearbeitung der Daten und Informationen in den Funktionskomplexen.

Eine solche Steuerung für mehrere Bewegungsachsen eines Bewegungssystems ist zum Beispiel aus der Zeitschrift "Siemens-Energietechnik 1(1979), Heft 9, Seiten 337 bis 341, insbesondere Bild 4 und Beschreibung bekannt.

Diese bekannte Steuerung weist ebenfalls Funktionskomplexe auf, welche den vorgenannten Funktionskomplexen äquivalent sind. Die bekannte Steuerung eignet sich jedoch nur zur Steuerung eines Bewegungssystems mit einer Anzahl von Bewegungsachsen.

Sollen nun mehrere unabhängige Bewegungssysteme z.B. eines Maschinensystems gesteuert werden, so müssen mehrere CNC-Steuerungen so miteinander verbunden werden, daß das organisatorische Zusammenwirken der CNC- Steuerungen durch eine zusätzliche separate Organisationseinrichtung so gesteuert wird, daß diese die Soll- und Istzustände der aktuellen Bearbeitung von der Organisationssteuerung aller CNC-Steuerungen erhält und diese in Abhängigkeit von den Ergebnissen des Vergleiches mit Steuersignalen für die Organisation des Ablaufes in den einzelnen CNC-Steuerungen beaufschlagt (EP 0037721 A2). Mit dieser Lösung entsteht einmal eine hohe Redundanz für mehrere CNC-Steuerungen sowie ein zusätzlicher Aufwand für die notwendige, die Zusammenarbeit der CNC-Steuerungen koordinierende, Organisationseinrichtung.

Eine geringe Reduzierung der Redundanz der Funktionsgruppen der CNC- Steuerungen sowie der Wegfall der separaten Organisationssteuerung wird durch einen Lösungsvorschlag zur Steuerung von zwei autarken Bewegungssystemen bei Doppelschlitten- und Doppelspindeldrehmaschinen gemäß Katalog NC 17, 1983, Siemens AG, SINUMERIK 3 TT erreicht. Hier werden zwei unabhängige Steuersysteme für die gleichzeitige Arbeit für den bestimmten technologischen Zweck so koordiniert, daß das funktionelle Zusammenwirken durch eine spezielle interne Organisationssteuerung einer CNC-Steuerung realisiert wird. Da auch die Kommunikationssteuerung und die technologische Prozeßsteuerung für beide Steuersysteme genutzt wird, wird die Redundanz weiter reduziert, ist aber für die anderen Funktionskomplexe weiterhin vorhanden.

Die Erfindung bezweckt redundante Funktionskomplexe zu vermeiden und die vollständige Flexibilität der CNC-Steuerung beizubehalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine CNC-Steuerung, die mindestens die eingangs genannten Funktionskomplexe aufweist, so aufzubauen, daß mit geringen zusätzlichen technischen Mitteln die Steuerung mehrerer unabhängiger Bewegungssysteme möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch gelöst.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist es, daß alle der Organisationsstrukturen einer CNC-Steuerung entsprechenden Funktionskomplexe, bis hin zum Werkzeugspeicher nur ein einziges Mal vorhanden sind und damit die Redundanz vermieden wird. Gleichzeitig bleibt die hohe Flexibilität der CNC-Steuerung und damit ihr möglicher Einsatz an unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben voll erhalten. Die Anzahl der steuerbaren unabhängigen Bewegungssysteme wird dabei nur durch die Anzahl der durch die eingesetzte CNC-Steuerung möglichen steuerbaren Bewegungsachsen begrenzt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt als Blockschaltbild die eingangs beschriebenen Funktionskomplexe einer CNC-Steuerung wie Kommunikationssteuerung DC und ihre Verbindung zu Daten Ein- und Ausgabeeinheiten DEA (z.B. Leser, Drucker, Bedientafel etc.), Speicher- und Puffersteuerung MC mit der Verbindung zu externen Speichereinheiten S, technologischer Prozeßsteuerung PC mit der Verbindung zu den Prozeß Ein-/Ausgabe-Einheiten PEA, Geometriesteuerung KC mit den Verbindungen zu den Wegmeßsystemen W, den Antrieben der Bewegungsachsen A sowie den übrigen Meßmitteln M, z.B. Sensoren. Die Organisationssteuerung besteht aus den internen Funktionseinheiten Entscheidungs- und ordnende Logik EOLI, die mit den Istzustandsspeichern IDC, IMC, IPC, IKC der vorgenannten Funktionseinheiten DC, MC, PC, KC verbunden ist, der Entscheidungs- und ordnenden Logik EOLS die mit den Sollzustandsspeichern SDC, SMC, SPC, SKC der vorgenannten Funktionseinheiten DC, MC, PC, KC verbunden ist, einer Entscheidungslogik EL die eingangsseitig mit den Entscheidungs- und ordnenden Logiken EOLI und EOLS sowie ausgangsseitig mit einem Ringschieberegister R verbunden ist, und einer Auswertelogik AL, welche entsprechend den Ergebnissen der Bewertung der Eingangsinformationen eine die notwendige Ablauffolge betreffende Information an die Ablaufzähler ADC, AMC, APC, AKC der Funktionskomplexe DC, MC, PC und KC getrennt weiterleitet.

Zur Realisierung der Aufgabenstellung, der Steuerung mehrerer unabhängiger Bewegungssysteme mit einer CNC-Steuerung, die mindestens die vorgenannten Funktionskomplexe enthält, werden die Ausgänge der Auswertelogik AL parallel mit einer Generierlogik GL verbunden, in die Verbindungen zwischen der Auswertelogik AL und den Ablaufzählern ADC, AMC, APC, AKC der Funktionskomplexe DC, MC, PC und KC je ein Durchlaufzähler Z 1, Z 2, Z 3, Z 4 geschaltet, ein Multiplexer MUX 1 in die Verbindungen zwischen der technologischen Prozeßsteuerung PC und die, den Bewegungssystemen zugeordneten Ein-/Ausgabeeinheiten PE A geschaltet sowie ein weiterer Multiplexer MUX 2 in die Verbindungen zwischen der Geometriesteuerung KC und den Bewegungssystemen zugeordneten Wegmeßsystemen W, den Antrieben der Bewegungsachsen A sowie der übrigen Meßmittel M geschaltet. Die Generierlogik GL ist ausgangsseitig mit den Eingängen der Durchlaufzähler Z 1, Z 2, Z 3, Z 4 und mit je einem Eingang der Multiplexer MUX 1, MUX 2 zur Festlegung der Anzahl der real angeschlossenen unabhängigen Bewegungssysteme, der Prioritäten der Bearbeitung der unabhängigen Bewegungssysteme sowie für die Multiplexer MUX 1, MUX 2 für die Festlegung der, den Bewegungssystemen zugeordneten und insgesamt angeschlossenen Bewegungsachsen, verbunden. Die Durchlaufzähler Z 3 und Z 4 sind ausgangsseitig zum Aufruf der auszuwählenden Bewegungssysteme mit weiteren Eingängen der Multiplexer MUX 1 und MUX 2 verbunden.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels für zwei unabhängige, gleichzeitig arbeitende Bewegungssysteme beschrieben werden.

Die Generierlogik GL, welche beim Steuerungshersteller als Hardwarebaugruppe installiert wurde, erhält zur Beibehaltung der hohen Flexibilität der CNC-Steuerung ihre nachfolgend beschriebenen Informationen zur Arbeitsweise der speziellen Maschine oder eines Bearbeitungszentrums erst bei der Inbetriebnahme an diesem zu steuernden Objekt.

Folgende Informationen werden in die Generierlogik GL bei der Inbetriebnahme eingegeben:

- Anzahl der unabhängigen Bewegungssysteme,
- den festgelegten Bewegungssystemen zugeordnete Bewegungsachsen, Wegmeßsysteme und übrige Meßmittel
- den Bewegungssystemen zugeordnete Ein-/Ausgabe-Einheiten.

Beim Betrieb der Maschine mit zwei unabhängigen Bewegungssystemen wird nunmehr über die Informationsleitung vom Ausgang der Generierlogik GL das Setzen der Durchlaufzähler Z 1 bis Z 4 derart durchgeführt, daß bei gleichen Prioritäten wechselweise die Daten und Informationen des ersten und zweiten Bewegungssystemes durch Weiterstellen der Durchlaufzähler Z 1 bis Z 4 in den Funktionskomplexen DC, MC, PC und KC entsprechend des Aufrufes über die Ausgänge der Organisationssteuerung (Ausgänge der Auswertelogik AL) erfolgen. Werden entsprechend der Inbetriebnahme Prioritäten bei der notwendigen Abarbeitung der Bewegungssysteme gefordert, z.B. daß das erste Bewegungssystem in den gleichen Zeitabständen doppelt bearbeitet werden muß, so werden durch die Generierlogik GL die Durchlaufzähler so gesetzt, daß das zweite Bewegungssystem nur während jedes dritten Taktzyklus durch die Funktionskomplexe DC, MC, PC und KC bearbeitet wird. Der in die Leitungen zwischen dem Aus-/Eingang der technologischen Prozeßsteuerung PC und den Ein-/Ausgabeeinheiten PEA vom/zum Prozeß geschaltete Multiplexer MUX 1 wird von der Informationsleitung der Generierlogik GL so beschaltet, daß die jedem Bewegungssystem zugeordneten Ein-/Ausgabeeinheiten der Prozeß-Ein/Ausgabe (PEA) festgelegt sind, die dann von einem parallelen Ausgang des Durchlaufzählers Z 3, entsprechend dem Aufruf der zu bearbeitenden Bewegungssysteme für die technologische Prozeßsteuerung PC, aufgerufen werden. Die gleiche Wirkungsweise gilt für den Multiplexer MUX 2, welcher in die Ein-/ Ausgabeleitungen zwischen der Geometriesteuerung KC und den Antrieben der Bewegungsachsen A, den Wegmeßsystemen der Bewegungsachsen W sowie den übrigen sonstigen Meßeinrichtungen M geschaltet ist. Über die Informationsleitung von der Generierlogik GL wird für den Multiplexer MUX 2 festgelegt, welche Bewegungsachsen und denen zugeordnete Wegmeßsysteme und sonstigen Meßeinrichtungen zu welchem Bewegungssystem gehören, damit diese und nur diese, zugeordneten Bewegungsachsen entsprechend durch die Geometriesteuerung KC bearbeitet werden. Der Aufruf der, dem jeweiligen Bewegungssystem zugeordneten Bewegungsachsen für den Multiplexer MUX 2, erfolgt über einen parallelen Ausgang des Durchlaufzählers Z 4.

Die Arbeitsweise der Funktionskomplexe Kommunikationssteuerung DC, Speicher- und Puffersteuerung MC, technologische Prozeßsteuerung PC und der Geometriesteuerung KC wird sowohl intern als auch in ihrem Zusammenwirken gegenüber eine CNC-Steuerung für ein Bewegungssystem nicht verändert, lediglich die Organisationssteuerung wird durch die Generierlogik GL für den speziellen Anwendungszweck ergänzt.

Claims

Anordnung zur numerischen Steuerung mehrerer unabhängiger Bewegungssysteme mit einer CNC-Steuerung, welche mindestens folgende Steuerungsfunktionskomplexe aufweist:
- a) Kommunikationssteuerung, zur Auswahl und Abfrage von Datenein- und Ausgabemittel und zur NC-Programmspeicherorganisation, enthaltend einen Ist-, einen Sollzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung ihrer inneren Abläufe,
- b) Speicher- und Puffersteuerung, zur Speicherorganisation für die Aufbereitung, Dekodierung und geordnete Ablage von Daten und Informationen in Speicherbereiche sowie zum Ordnen und Aufbereiten der abgelegten Informationen, enthaltend einen Ist-, einen Sollzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung der inneren Abläufe,
- c) technologische Prozeßsteuerung, zur Verarbeitung von Daten aus dem und Datenausgabe an dem Prozeß, enthaltend einen Ist-, einen Sollzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung der inneren Abläufe,
- d) Geometriesteuerung, zur Abarbeitung aller geometrischen Daten und Informationen für die Bewegungsachsen, enthaltend einen Ist-, einen Sollzustandsspeicher und einen Ablaufzähler zur Steuerung der inneren Abläufe,
- e) Organisationssteuerung zur Festlegung der Abarbeitungsfolge der Daten und Informationen durch die Funktionskomplexe auf der Grundlage der Auswertung der Soll- und Istzustände der Bearbeitung der Daten und Informationen in den Funktionskomplexen, wobei
- f) die Ausgänge einer Auswertelogik (AL) in der Organisationssteuerung zur Festlegung der Arbeitsfolge der Funktionskomplexe (DC, MC, PC, KC) parallel mit den Eingängen einer Generierlogik (GL) verbunden sind, in welche zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme als generierbare Informationen, die Anzahl der angeschlossenen unabhängigen Bewegungssysteme, die den festgelegten Bewegungssystemen zugeordneten Bewegungsachsen und deren Wegmeßsysteme, und den festgelegten Bewegungssystemen zugeordnete Ein /Ausgabeeinheiten eingegeben werden,
- g) jeweils ein Durchlaufzähler (Z 1, Z 2, Z 3, Z 4), dessen Setzeingang mit einer Informationsleitung der Generierlogik (GL) zum Setzen der Anzahl der angeschlossenen unabhängigen Bewegungssysteme sowie der Reihenfolge der Abarbeitung der Daten und Informationen der Bewegungssysteme verbunden ist, den Ablaufzählereingängen der Funktionskomplexe (DC, MC, PC, KC) vorgeschaltet ist, und deren Zähleingang mit dem zugeordneten Ausgang der Auswertelogik (AL) der Organisationssteuerung verbunden ist,
- h) ein Multiplexer (MUX 1) in die Ein-/Ausgangsleitungen vom/zur technologischen Prozeßsteuerung (PC) zu den Prozeß Ein-/Ausgabeeinheiten (PEA) geschaltet ist, welcher in Abhängigkeit der Informationsleitung der Generierlogik (GL) die dem jeweiligen Bewegungssystem zugeordneten Prozeß Ein-/Ausgabeeinheiten (PEA) festgelegt, und über einen parallelen Ausgang des, der technologischen Prozeßsteuerung (PC) zugeordneten Durchlaufzählers (Z 3) für das jeweils aufgerufene Bewegungssystem eingestellt wird,
- i) ein weiterer Multiplexer (MUX 2) in die Ein/Ausgangsleitungen der Geometriesteuerung (KC) von/zu den Antrieben der Bewegungsachsen (A) und den diesen zugeordneten Wegmeßsystemen (W) und sonstigen Meßmitteln (M) geschaltet ist, welcher in Abhängigkeit der Informationsleitung der Generierlogik (GL) die, dem jeweiligen Bewegungssystem zugeordneten Bewegungsachsen (A), deren Wegmeßsystemen (W) und deren sonstigen Meßmitteln (M) festlegt und über einen parallelen Ausgang des, der Geometriesteuerung (KC) zugeordneten Durchlaufzählers (Z 4) für das jeweils aufgerufene Bewegungssystem eingestellt wird.