DE3730625A1 - Positioniersystem der qualitaetsfuehrungsfunktionen in rotationsdruckmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem der Qualitäts­ führungsfunktionen, wie Farbführung, Farbregister und Bahn­ führungsregister und weitere derartige Nebenfunktionen, in Rotationsdruckmaschinen.

Derartige Positioniersysteme der Qualitätsführungsfunktionen, wie Farb- und Wasserführung, Farbregister und Bahnregister und weitere derartige Nebenfunktionen, sind in vielfältiger Weise bekannt. Hierbei sind die Positioniersysteme der Qua­ litätsführungsfunktionen durchwegs als Untermenge voll in das Steuerungssystem für die Rotationsdruckmaschine inte­ griert. Dieses Steuerungssystem besteht aus einem Verband von einzelnen speicherprogrammierbaren Steuerungen, wobei nun die Positioniersysteme eine hard- und softwaremässig vollständig abhängige Untermenge der jeweils einer Druckein­ heit zugeordneten Steuerung des gesamten Verbundsystems bilden.

Die Steuersignale werden von dieser pro Druckeinheit zentral angeordneten Steuerung über Kabel an die Stellglie­ der, welche die Qualitätsführungsfunktionen an der entsprech­ enden Stelle der Maschine in eine mechanische Grösse umwan­ deln, geleitet. Dies bedingt einerseits, dass die Steuerung über eine grosse Anzahl von digitalen und analogen Anschlüs­ sen verfügen muss, andererseits ist der Verkabelungsaufwand sehr gross. Wegen der unterschiedlichen Signalleitungslängen ist zusätzlich eine Längenanpassung für Analogeingänge er­ forderlich. Die hardwaremässige Belastung der Steuerung ist sehr hoch.

Auch softwaremässig wird die Steuerung hoch belastet, da sie zusätzlich sowohl Nachregelungs- als auch Daten- und Zustandsverwaltungen übernehmen muss.

Eine Druckeinheit besteht aus vielen mechanischen Baugrup­ pen, die in sich abgeschlossene Funktionen als Teil der Funktion einer Druckeinheit erfüllen. Da die Steuerung zen­ tral an der Druckeinheit angebracht ist, ist es erforder­ lich, dass die Druckeinheit vollständig montiert und die gesamte Steuerung vollständig installiert und ausgerüstet ist, bevor die einzelnen Baugruppen in Betrieb genommen und deren Funktionen überprüft werden können. Die Einstellung und die Eichung der einzelnen Funktionen der Baugruppen können erst bei vollständig montierter Anlage ausgeführt werden. Dies bedeutet aber, dass die Inbetriebnahmephase sehr zeitaufwendig ist.

Die gleichen Probleme stellen sich bei erwünschten Weiter­ ausbauten der gesamten Anlage. Erfahrungsgemäss besteht bei den Betreibern derartiger Anlagen vielfach der Wunsch, die bestehende Anlage durch beispielsweise zusätzliche Druck­ werke zu ergänzen. Dieser zusätzliche Einbau von Druckwerken stösst mechanisch auf keine Schwierigkeiten. Da Qualitäts­ führungsfunktionen auch von diesem zusätzlichen Druckwerk erfüllt werden müssen, müssen die entsprechenden Stellele­ mente an die in der Druckeinheit zentral angeordnete Steue­ rung angeschlossen werden. Der Verkabelungsaufwand ist gross. Zudem ist auch die Grenze der Kapazität und der An­ schlussmöglichkeiten rasch erreicht, und es können auch Platzprobleme entstehen. Auch jetzt kann die Inbetriebnahme und die Ueberprüfung der einzelnen Funktionen dieses Druck­ werkes erst nach vollständigem Installieren der Steuerung erfolgen. Dies bedeutet aber, dass der Weiterausbau der bestehenden Anlage sehr zeitaufwendig ist, und dass unter Umständen die Anlage, mindestens aber einzelne Druckein­ heiten, sehr lange stillstehen müssen.

Da meist der Druckmaschinenhersteller die Steuerung der An­ lage von Steuerungslieferanten bezieht, die jeweils vom Be­ steller der Anlage festgelegt werden, besteht die zusätz­ liche Schwierigkeit, da jeder Steuerungslieferant seine eigenen speicherprogrammierbaren Steuerungen mit seiner spe­ zifischen Hardware und seiner Programmiersprache anwendet, für jeden Maschinentyp und jeden Steuerungslieferanten eine spezifische Lösung auszuarbeiten. Insbesondere müssen die Mess- und Stellglieder, die an der Wirkstelle in die Ma­ schinenanlage integriert sind, trotz gleicher Aufgaben­ stellung der Funktionen, vielfach den Steuerungsfunktionen der einzusetzenden Steuerung angepasst werden.

Durch die Integration der Qualitätsführungsfunktionen in die Steuerungen sind auch Service-, Test- und Unterhalts­ möglichkeiten für einzelne Baugruppen erschwert, können doch derartige Arbeiten nur bei vollständig montierter An­ lage mit vollständig installierter Steuerung ausgeführt werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass Teile der ge­ samten Druckanlage unter Umständen ungebührlich lang still­ stehen müssen.

Ebenfalls unwirtschaftlich ist die Aufrüstung des Automati­ sierungsgrades auf eine höhere Stufe, da vielfach die Ein­ richtungen für Rückmeldungssignale nicht vorhanden sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Positionier­ system der Qualitätsführungsfunktionen so anzuordnen, dass eine von der Gesamtanlage und -steuerung einer Druckeinheit unabhängige Montage, Inbetriebnahme, Prüfung und Eichung von einzelnen, selbstständigen Baugruppen, welche Qualitäts­ führungsfunktionen erfüllen, gewährleistet ist. Gleichzeitig soll der Bedarf an Kabeln minimal sein und Service-, Unter­ halts- und Testmöglichkeiten bei einer bestehenden Anlage erleichtern.

Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Durch das erfindungsgemässe Merkmal wird erreicht, dass die mechanisch selbstständigen Baugruppen, die Qualitätsfüh­ rungsfunktionen erfüllen müssen, mit den notwendigen Steue­ rungskomponenten ausgerüstet sind, die eine von der Steue­ rung der gesamten Maschinenanlage unabhängige Inbetriebnahme ermöglichen. Diese Baugruppen müssen auch noch nicht in die Maschinenanlage einmontiert sein. Dies bringt eine wesent­ liche Verkürzung der Endmontage der gesamten Maschinenan­ lage und eine sehr verkürzte Inbetriebnahme derselben, da die Positioniersysteme der einzelnen Baugruppen bereits geprüft und geeicht wurden.

Infolge der klaren baugruppenmässigen Trennung der Steue­ rung ist auch die Verkabelung und die Länge der Kabel auf ein Minimum beschränkt.

Da jede Sekundärstation mit einem Anschluss zum steuerungs­ unabhängigen Prüfen und Eichen versehen ist, ist auch der Weiterausbau einer Anlage sehr gut durchführbar, ohne dass lange Stillstandzeiten der produzierenden Anlage entstehen würden. Dies ist deshalb möglich, weil sämtliche zusätz­ lichen Baugruppen bereits "voreingestellt" und in Betrieb genommen wurden. Auch auszuführende Servicearbeiten lassen sich sehr rationell durchführen.

Die Primärstation verfügt über mindestens eine Schnittstel­ le für den bidirektionalen, bitseriellen, asynchronen Daten­ austausch, die von den meisten Steuerungen unterschiedlicher Hersteller unterstützt wird, mit welcher sie an praktisch beliebige Stationen einer Steuerungs-Verbundanlage koppelbar ist. Die Primärstation wandelt die von der Steuerung erhal­ tenen Bedienungssollwerte in effektive Sollwerte um. Umge­ kehrt kann die Primärstation aktuelle Istwerte liefern und diese in Bedienungsistwerte umwandeln.

Dies bedeutet, dass die Steuerung der Qualitätsführungsfunk­ tion standardisiert werden kann, was wiederum heisst, dass die Mess- und Stellglieder standardmässig eingebaut werden können. Das Positioniersystem der Qualitätsführungsfunktio­ nen ist demzufolge unabhängig von der Wahl des Lieferanten der Steuerung. Die Primärstation kann verschiedene Umrech­ nungsarten unterstützen. Es zeigt sich auch, dass das Posi­ tioniersystem der Qualitätsführungsfunktion maschinentypun­ abhängig standardisiert werden kann.

Auch die Ausbaubarkeit des Automatisierungsgrades der ge­ samten Anlage ist durch die bereits vorhandene Sollwertbe­ handlung und deren Ausrüstung sowie durch die Modularität ohne weiteres möglich.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 das Positioniersystem als Blockschaltbild,

Fig. 2 schematisch die räumliche Anordnung des Positio­ niersystems in einer Rotationsdruckanlage,

Fig. 3 schematisch die räumliche Anordnung des Positio­ niersystems in einem Druckturm,

Fig. 4 schematisch die räumliche Aufteilung der Applika­ tionskonverter in einem Druckwerk,

Fig. 5 das Datenflussbild der Rotationsdruckanlage nach Fig. 2,

Fig. 6 schematisch dargestellt die Umrechnung der Be­ dienerwerte in effektive Werte und umgekehrt.

Das in Fig. 1 dargestellte Positioniersystem 1 besteht aus einer Primärstation 3, welche mit der übergeordneten Steue­ rung 2 über eine bitserielle, asynchrone Datenverbindung 6 bidirektional verbunden ist. An die Primärstation 3 sind bis zu 254 Sekundärstationen 4 an­ schliessbar. Jede Sekundärstation 4 kann über maximal dreis­ sig Applikationskonverter 5 verfügen. Die Primärstation 3 ist mit den Sekundärstationen 4 mittels eines seriellen ersten internen Verteilungsnetzes 7 verbunden. Mit einem seriellen zweiten internen Verteilungsnetzes 8 ist jeweils eine Sekundärstation 4 mit den Applikationskonvertern 5 verbunden.

Die in Fig. 2 dargestellte Rotationsdruckanlage besteht aus Drucktürmen 30. Jeder der Drucktürme 30 besteht aus einer Druckeinheit 31 mit vier Druckwerken 16 sowie einem Colour­ deck 32, bestehend aus einer Druckeinheit 31 mit zwei Druckwerken 16. Zur Rotationsdruckanlage gehören ebenfalls ein Falzaggregat 29 und ein Ueberbau mit Nebenbetrieb 28. Der Ueberbau mit Nebenbetrieb 28 dient in bekannter Weise insbesondere zur Bahnführung, Bahnspannung- und Bahnregi­ sterregelung. Die Rotationsdruckanlage ist mit einer be­ kannten Zentralsteuerung 11, einem bekannten Leitstand 13 und einem Fremdgerät 12 (Rechner oder Servicegerät) ausge­ rüstet.

In jedem Druckturm 30 und im Falzaggregat 29 ist je ein Po­ sitioniersystem 1 mit einer Primärstation 3 integriert. In jede Druckeinheit 31 und in jedes Druckwerk 16 ist eine Sekundärstation 4 eingebaut.

Das Positioniersystem 1 des Falzaggregats 29 beinhaltet neben einer Sekundärstation 4, die im Falzaggregat ange­ ordnet ist, auch die Sekundärstationen 4, welche im Ueber­ bau und Nebenbetrieb 28 eingebaut sind.

Die Verteilung der Positioniersysteme 1 über die Rotations­ druckanlage in der genannten Art sowie die Anbringung der Sekundärstationen 4 vor Ort in der jeweiligen Baugruppe er­ laubt die separate Funktionsprüfung und die Eichung der Qualitätsführungsstellglieder, ohne dass die Drucktürme und das Falzaggregat an die zentrale Steuerung 11 oder an die übergeordnete Steuerung 2 angeschlossen sind. Die Sekundär­ stationen 4 verfügen über eine Schnittstelle, an welche auch ein Prüfgerät angeschlossen werden kann, welches wie­ derum mit einer Primärstation ausgerüstet ist. Eine derar­ tige Funktionsprüfung und Eichung der Qualitätsführungs­ stellglieder kann somit erfolgen, bevor die einzelnen, fertig montierten Baugruppen zu einer gesamten Anlage zusammengebaut werden, und bevor sie an die zentrale Steuerung 11 oder an die übergeordnete Steuerung 2 ange­ schlossen sind.

Hierdurch besteht auch eine grosse Nachrüstungsflexibilität der Drucktürme 30 und der gesamten Anlage selbst.

Die Primärstationen 3, die in den Drucktürmen 30 und im Falzaggregat 29 integriert sind, sind über eine serielle zweite Verbindungsleitung 10 an die zentrale Steuerung 11 angeschlossen. Hiermit werden die Qualitätsführungsfunktio­ nen, die in Form von Bedienungssollwerten von einem Leit­ stand 13, der mittels einer zweiten Verbindung 15 an die zentrale Steuerung 11 angeschlossen ist, an die anzusprech­ enden Drucktürme 30 oder Falzaggregat 29 weitergeleitet. Diese Bedienungssollwerte gelangen vorerst in eine überge­ ordnete Steuerung 2, von welcher sie von der Primärstation 3 des Positioniersystems 1 übernommen werden. Hier werden sie in die von den Sekundärstationen 4 verlangten effek­ tiven Sollwerte umgearbeitet.

Die Primärstationen 3 sind über eine erste Verbindungslei­ tung 9 an ein Fremdgerät 12 angeschlossen. Das Fremdgerät 12 kann zum Beispiel ein Rechner oder ein Servicegerät sein.

Ist das Fremdgerät 12 ein Servicegerät, können über die erste Verbindungsleitung 9 Servicearbeiten oder Nacheich­ ungen am Positioniersystem 1 vorgenommen werden.

Ist das Fremdgerät 12 ein Rechner, wird er über eine erste Verbindung 14 an die zentrale Steuerung 11 angeschlossen, was zur Abgabe und Rücksendung von Bedienungssollwerten dient, und damit wird eine Voreinstellung oder Abspeicherung der Positionen der Qualitätsführungsstellglieder erlaubt.

Fig. 3 zeigt einen Druckturm 30 der Rotationsdruckanlage nach Fig. 2. Die über das erste interne Verteilungsnetz 7 an die Primärstation 3 angeschlossene Sekundärstationen 4, die jeweils in die entsprechenden Baugruppen des Druckturms 30 integriert sind, sind über ein zweites internes Vertei­ lungsnetz 8 mit den Applikationskonvertern 5 verbunden.

Jedes Druckwerk 16, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, be­ sitzt eine Sekundärstation 4. Das Druckwerk 16 weist ein Farbwerk 17 und ein Feuchtwerk 18 auf. Sowohl im Farbwerk 17 als auch im Feuchtwerk 18 sind Applikationskonverter 5 angeordnet, welche über ein zweites internes Verteilungs­ netz 8 an die Sekundärstation 4 angeschlossen sind. Jeder der Applikationskonverter 5 verfügt über mehrere Anschluss­ stellen, an die Nachlaufregelkreise 20 mit einer Stellglied- Ist-Wert-Rückführung 21 und einer Stellglied-Ansteuerung 22 anschliessbar sind.

Das Datenflussbild, dargestellt in Fig. 5, zeigt, dass die Bedienersollwerte 23 über das Fremdgerät 12 (Rechner oder Servicegerät) über eine erste Verbindung 14 oder über den Leitstand 13 über eine zweite Verbindung 15 in die zentrale Steuerung 11 der Rotationsdruckanlage abgegeben werden. Die zentrale Steuerung 11 gibt diese Bedienersollwerte 23 über die zweite Verbindungsleitung 10 an die entsprechende über­ geordnete Steuerung 2 weiter, welche sie ihrerseits über die Datenverbindung 6 an die Primärstation 3 des Positionier­ systems 1 abgibt. In der Primärstation 3 werden die Bediener­ sollwerte 23 in einem Umrechnungsteil 19 nachlaufregelkreis­ spezifisch in die effektiven Sollwerte 24 (Fig. 6) umgerech­ net. Diese effektiven Sollwerte 24 werden über das erste interne Verteilungsnetz 7 an die entsprechende Sekundärsta­ tion 4 und von da über das zweite interne Verteilungsnetz 8 an den entsprechenden Applikationskonverter 5 geführt, von wo die Abgabe der effektiven Sollwerte 24 an den entsprech­ enden Nachlaufregelkreis 20 erfolgt.

Der effektive Sollwert 24 sowie der effektive Istwert des jeweiligen Nachlaufregelkreises 20 kann über den gleichen vorher beschriebenen Pfad in umgekehrter Reihenfolge im Um­ rechnungsteil 19 der Primärstation 3 in Bedienersollwerte 23 bzw. Bediener-Istwerte umgerechnet und an den Leitstand 13 oder an das Fremdgerät 12 (Rechner oder Servicegerät) zurückgeführt werden.

In Fig. 6 ist die Umrechnung der Bedienersollwerte 23 in die effektiven Sollwerte 24 schematisch dargestellt. Die Umrechnung der Werte eines jeweiligen Nachlaufregelkreises 20 im Umrechnungsteil 19 der Primärstation 3 ist abhängig von der Umrechnungsart 25, den Umrechnungsparametern 26 und den Eichparametern 27. Der Bedienersollwert 23, der effek­ tive Sollwert 24 sowie die Werte der Umrechnungsart 25, der Umrechnungsparameter 26 und der Eichparameter 27 sind spei­ cherresident in der Primärstation 3 gehalten. Diese Werte können über die erste Verbindungsleitung 9 vom Fremdgerät 12 (Rechner) geladen oder gelesen werden.

Das Modul der Kommunikationssoftware der Primärstation 3 des Positioniersystems 1, das die Kommunikation zu der über­ geordneten Steuerung 2 unterstützt, kann einfach an das Ko­ mmunikations-Protokoll, das die jeweils eingesetzte über­ geordnete Steuerung 2 benötigt, angepasst werden.

Der Befehlssatz zur Kommunikation zwischen dem Positionier­ system 1 und der übergeordneten Steuerung 2 bleibt immer identisch und ist dem Kommunikationsprotokoll untergeordnet.

Claims (13)

1. Positioniersystem der Qualitätsführungsfunktionen, wie Farbführung, Farbregister, Bahnführungsregister und weitere derartige Nebenfunktionen, für Rotationsdruckma­ schinen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - in jede Druckeinheit (31) und in jeder Falz- oder Hilfsbetriebssteuerung (28, 29) ist mindestens eine Primärstation (3) integriert.
• - an jede Primärstation (3) sind mehrere Sekundärstationen (4) anschliessbar.
• - jede der Sekundärstationen (4) ist in die Baugruppe, welche die entsprechende Qualitätsführungsfunktion er­ füllt, integriert.
• - mehrere Applikationskonverter (5) sind an eine Sekundär­ station (4) anschliessbar.
• - jeder Applikationskonverter (5) verfügt über mindestens einen Nachlauf-Regelkreis (20).

2. Positioniersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Primärstation (3) mit Kommunikations­ schnittstellen versehen ist.

3. Positioniersystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens eine der Kommunikationsschnitt­ stellen eine Schnittstelle für einen bidirektionalen, bit­ seriellen, asynchronen Datenaustausch ist.

4. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniersystem (1) mit Bedienungssollwerten (23) arbeitet.

5. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärstation (3) die von der zentralen Steuerung (11) erhaltenen Bedienungssollwerte (23) in effektive Sollwerte (24) umwandelt.

6. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärstation (3) die vor­ handenen Istwerte auf Abfrage zurückmeldet und in Bedie­ nungs-Istwerte umwandelt.

7. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Pri­ märstation (3) und Sekundärstation (4) als Netz aufgebaut ist, das aus einem seriellen Bus besteht.

8. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Sekun­ därstation (4) und Applikationskonverter (5) als Netz auf­ gebaut ist, das aus einem seriellen Bus besteht.

9. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärstation (3) und die Sekundärstation (4) mit einem Anschluss zur Zuschaltung eines externen Prüfgerätes zur Inbetriebnahme, Eichung und Testlaufdurchführung versehen sind.

10. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniersystem (1) über einen Befehlssatz verfügt.

11. Positioniersystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Befehlssatz zur Unterstützung des Daten­ austausches zwischen der übergeordneten Steuerung (2) und des Positioniersystems (1) dient.

12. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung der Bedienungs­ sollwerte (23) in effektive Sollwerte (24) qualitätsfüh­ rungsstellgliedabhängig ist.

13. Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniersystem (1) ver­ schiedene Umwandlungsberechnungen gleichzeitig unterstützt.