DE3731469A1

DE3731469A1 - Electric-motor control drive

Info

Publication number: DE3731469A1
Application number: DE19873731469
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Grieb; Edmund Dipl Ing Linzenkirchner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1989-04-06

Abstract

A control drive having an asynchronous motor with a soft torque/speed characteristic is regulated at discrete constant rotation speeds using a phase-gating controller. The phase-gating angle is a measure of the emitted torque. The torque can be limited and/or the motor MO cut off if a limit value is exceeded, by specifying limit values for the phase-gating angle. The invention is used for control drives. <IMAGE>

Description

In verfahrenstechnischen Anlagen werden Stellglieder, wie Ventile, Klappen, Schieber, zum Beeinflussen von leitungsgebun denen Massen- und Energieströmen eingesetzt, die von elektromo torischen Steuerantrieben betätigt werden. Während Regelantrie be Bestandteil eines geschlossenen Regelkreises sind und zur kontinuierlichen Veränderung einer Regelgröße dienen, sind Steuerantriebe Übertragungsglieder in einem offenen Kreis. Sie sind in der Lage, auf Stellbefehle ein Stellglied selbständig zu verfahren und bei Erreichen der Vorgabe des Stellbefehls den Antriebsmotor abzuschalten. Solche Vorgaben können Positionen sein, im einfachsten Falle die beiden Positionen "AUF" und "ZU". Weitere Vorgaben können Drehmomente sein. Mit einer dreh momentabhängigen Abschaltung wird eine Überlastung des Stell gliedes vermieden.In process engineering plants, actuators such as Valves, flaps, sliders, for influencing pipe bundles to the mass and energy flows used by elektromo toric control drives are operated. During control drive be part of a closed control loop and serve to continuously change a controlled variable Control drives transmission links in an open circle. they are able to act independently on actuating commands to move and when the set command is reached Switch off the drive motor. Such specifications can be positions in the simplest case, the two positions "OPEN" and "TO". Torques can also be specified. With a turn torque-dependent shutdown will overload the actuator member avoided.

Ein solcher Steuerantrieb ist aus dem Siemens-Katalog MP 35, 1980, "Elektrische Stellantriebe" be kannt. Der bekannte Antrieb verfügt nur über eine diskrete Abtriebsdrehzahl, die durch die Nenndrehzahl des Motors und die Getriebeübersetzung vorgegeben ist und sich in Abhängigkeit des Drehmoments frei einstellt. Unterschiedliche Abtriebsdrehzahlen werden mit Getrieben mit unterschiedlichen Übersetzungsverhält nissen erreicht. Dies erfordert eine Vielzahl von Getriebetypen. Die Stellung des Stellgliedes wird nicht kontinuierlich erfaßt, sondern nur an diskreten Stellen mit Wegkontakten. Die Anzahl der Wegkontakte, die somit begrenzt ist, bestimmt die Anzahl der möglichen Stellungen, auf die das Stellglied eingestellt werden kann. Auch das Überschreiten von Drehmoment-Grenzwerten wird über Endkontakte erfaßt, so daß nur eine beschränkte An zahl von Drehmoment-Grenzwerten vorgegeben werden kann. Die Einstellung und Parametrierung von Drehmoment-Grenzwerten sowie von Stellgliedstellungen kann nur mechanisch direkt am Steuer antrieb vorgenommen werden. Eine Begrenzung des Drehmomentes ist nicht möglich, so daß der Motor immer sein maximales Dreh moment abgibt. Dieses maximale Drehmoment ist abhängig von der Höhe der Versorgungsspannung.Such a control drive is from the Siemens catalog MP 35, 1980, "Electric actuators" be knows. The well-known drive only has a discrete one Output speed, which is determined by the nominal speed of the motor and the Gear ratio is specified and depending on the Torque freely set. Different output speeds are with gears with different gear ratios nissen reached. This requires a variety of gear types. The position of the actuator is not continuously recorded, but only in discrete places with path contacts. The number the number of contacts determines the number of the possible positions to which the actuator is set can be. Also exceeding torque limit values is detected via end contacts, so that only a limited An number of torque limit values can be specified. The Setting and parameterization of torque limit values as well of actuator positions can only be mechanically directly at the wheel drive can be made. A limitation of the torque is not possible, so that the engine always turns its maximum moment. This maximum torque depends on the Height of the supply voltage.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorischen Steuerantrieb zu schaffen, mit dem Stell gliedstellung und Drehmoment kontinuierlich erfaßt, mit Grenz werten verglichen und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses vorgegebene Positionen angefahren werden und/oder der Motor abgeschaltet wird.The present invention is based on the object to create electromotive control drive with the Stell limb position and torque continuously recorded, with limit values compared and depending on the comparison result predetermined positions are approached and / or the motor is switched off.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this task with the characteristic Part of claim 1 specified measures solved.

Im einfachsten Falle erhält der Motor die Versorgungsspannung über einen Leistungsschalter, so daß der Motor nur ein- oder ausgeschaltet werden kann. Lediglich polumschaltbare Motoren können mit einzelnen verschiedenen Drehzahlen arbeiten. Ein Drehmomentsensor, der an der Motorwelle, an der Stellgliedwelle oder dazwischen angebracht sein kann, liefert kontinuierliche Drehmomentwerte. Es kann daher eine große Anzahl von Drehmo ment-Grenzwerten vorgegeben werden, die für verschiedene Be triebsphasen, wie die Start-, die Lauf- und die Stopphase gel ten sollen. Da auch der Stellweg kontinuierlich erfaßt wird, kann für das Stellglied eine große Anzahl von Positionen als Endstellung vorgegeben werden. Eine Stellgliedverstellung kann auch dann beendet werden, wenn das Drehmoment einen Grenzwert überschreitet, z. B., wenn das Stellglied klemmt oder einen Anschlag erreicht.In the simplest case, the motor receives the supply voltage via a circuit breaker so that the motor only on or can be turned off. Only pole-changing motors can work at different speeds. A Torque sensor on the motor shaft, on the actuator shaft or can be placed in between, provides continuous Torque values. There can therefore be a large number of torques ment limit values are specified, which are for different Be drive phases, such as the start, run and stop phases should. Since the travel is also continuously recorded, can be a large number of positions for the actuator End position can be specified. An actuator adjustment can also be terminated when the torque reaches a limit exceeds e.g. B. if the actuator is stuck or a Stop reached.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Motor über einen Leistungssteller oder einen Umrichter gespeist, so daß seine Drehzahl und damit die Motorleistung veränderbar ist. In Verbindung mit einem Drehmomentsensor kann dann der Motor auf vorgegebene Drehmomentwerte geregelt werden. Wird ein Drehzahlsensor verwendet, so kann die Drehzahl des Motors auf mehrere vorgegebene Werte geregelt werden. Beispielsweise kann zum Verfahren des Stellgliedes auf eine vorgegebene Position kurz vor deren Erreichen die Drehzahl herabgesetzt werden, so daß die Nachlaufstrecke beim Abschalten verkürzt ist, oder, im Falle, daß das Stellglied einen Anschlag erreicht, die kineti sche Energie klein ist und die Mechanik geschont wird. Hat der Motor eine sogenannte weiche Drehzahl-Drehmomentcharakteristik, d. h., nimmt bei konstanter Speisespannung das Drehmoment mit steigender Drehzahl stetig ab, wie es z. B. bei Drehstrommoto ren mit Widerstandsläufern der Fall ist, ist ein gesonderter Drehmomentsensor nicht erforderlich, da bei gegebener Drehzahl die Leistungsaufnahme des Motors bzw. dessen Versorgungsspan nung ein Maß für das abgegebene Drehmoment ist. Dreh- oder Wechselstrommotoren werden zweckmäßig mit einem Umrichter oder einer Phasenanschnittsteuerung betrieben. Bei dieser kann der Phasenanschnittwinkel als Maß für das Drehmoment dienen.According to an advantageous embodiment of the invention Motor fed via a power controller or a converter, so that its speed and thus the engine power can be changed is. In conjunction with a torque sensor, the Motor can be regulated to specified torque values. Becomes a Speed sensor used, the speed of the engine can be up several predetermined values can be regulated. For example for moving the actuator to a predetermined position shortly before reaching the speed are reduced, so that the stopping distance is shortened when switching off, or, in In case the actuator reaches a stop, the kineti cal energy is small and the mechanics are protected. Did he Motor a so-called soft speed-torque characteristic, d. i.e., takes the torque with a constant supply voltage increasing speed steadily, as z. B. with three-phase motor ren with resistance runners is a separate one Torque sensor is not required because at a given speed the power consumption of the motor or its supply chip is a measure of the torque delivered. Rotary or AC motors are useful with a converter or operated a phase control. With this the Phase angle is used as a measure of the torque.

Anhand der Zeichnungen werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläu tert.Based on the drawings, the invention and Embodiments and additions described and explained in more detail tert.

Es zeigenShow it

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem Leistungssteller und einem Drehzahl- und Stellungssensor, Fig. 1 shows an embodiment with a power controller and a speed and position sensor,

Fig. 2 das Drehzahl-/Drehmoment-Kennlinienfeld des im Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 eingesetzten Motors. Fig. 2 shows the speed / torque characteristic field of the engine used in the embodiment according to FIG. 1.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus drei Einheiten, einer Steuereinheit STE, einer Stellein heit SLE und einer Antriebseinheit ATE. Letztere besteht aus einem Motor MO und einem Getriebe GT, an dessen Abtriebswelle ein Stellglied STG angeschlossen ist. Auf der Motorwelle MO sitzt ein Drehpulsgeber DP, der Bestandteil eines Drehzahl- und Stellungssensors ist. Selbstverständlich könnte der Drehpuls geber auch mit der Abtriebswelle des Getriebes GT verbunden sein; da die Getriebe von Steuerantrieben jedoch in der Regel Untersetzungsgetriebe sind, wird mit der im Ausführungsbeispiel gezeigten Anordnung eine höhere Auflösung erzielt.The embodiment of FIG. 1 consists essentially of three units, a control unit STE, a unit SLE and a drive unit ATE . The latter consists of a motor MO and a gearbox GT, to whose output shaft an actuator STG is connected. A rotary pulse generator DP, which is part of a speed and position sensor , sits on the motor shaft MO . Of course, the angular momentum could also be connected to the output shaft of the transmission GT ; however, since the gears of control drives are usually reduction gears, a higher resolution is achieved with the arrangement shown in the exemplary embodiment.

Der Motor ist ein dreiphasiger Drehstrommotor, dessen variable Versorgungsspannung von der Stelleinheit SEL geliefert wird. Einem Drehstromsteller OS wird ein dreiphasiger Drehstrom über einen Wendeschütz WS zugeführt, mit dem die Drehrichtung des Motors umgeschaltet werden kann. Der Drehstromsteller DS ist in bekannter Weise mit Thyristoren oder Triacs aufgebaut, die von einem Zündmodul ZM phasenanschnittgesteuert werden. Ein Strom versorgungsmodul SV liefert über eine Leitung u an die Steuer einheit STE ein der Amplitude der Versorgungsspannung propor tionales Signal.The motor is a three-phase three-phase motor, the variable supply voltage of which is supplied by the SEL control unit . A three-phase controller OS is supplied with a three-phase three-phase current via a reversing contactor WS , with which the direction of rotation of the motor can be switched. The three-phase controller DS is constructed in a known manner with thyristors or triacs, which are phase-controlled by an ignition module ZM . A power supply module SV delivers a signal proportional to the amplitude of the supply voltage via a line u to the control unit STE .

Der zentrale Bestandteil der Steuereinheit STE, die zweckmäßig mit einem programmierten Mikrocomputer realisiert ist, ist eine Logikeinheit LE. Sie ist über eine Kommunikationseinheit KM mit einer Busleitung BL verbunden, an die u. a. Einheiten ange schlossen sind, welche Befehle für den Steuerantrieb abgeben und Rückmeldungen, z. B. Störmeldungen über die Stellung des Stellgliedes, empfangen.The central component of the control unit STE, which is expediently implemented with a programmed microcomputer, is a logic unit LE . It is connected via a communication unit KM to a bus line BL , to which, among other things, units are connected, which issue commands for the control drive and feedback, eg. B. error messages about the position of the actuator received.

Die Impulse des Drehpulsgebers DP, der, wie üblich, zur Erken nung der Drehrichtung und Drehzahl zwei um 90° phasenverschobene Impulsreihen liefert, werden einer Auswerteeinheit AS zugeführt, die im wesentlichen aus einem Zweirichtungszähler besteht, des sen Stand die Stellung des Stellgliedes STG angibt. Über eine Leitung Y wird der Zählerstand der Logikeinheit LE zugeführt. Durch zyklisches Differenzbilden von aufeinanderfolgenden Zäh lerständen oder durch Periodendauermessung der Impulse des Drehpulsgebers ermittelt die Auswerteeinheit AS die Drehzahl des Motors MO, die über eine Leitung n dem einen Eingang eines Differenzgliedes DF zugeführt wird. In einem Speicher SP sind neben anderen Grenzwerten und Parametern zwei Geschwindigkeits sollwerte gespeichert, von denen der eine, der höhere, über eine Leitung v _s und der andere, der niedrigere, über eine Lei tung v₁ zu einem Umschalter US geführt werden, an dessen Aus gang der zweite Eingang des Differenzgliedes DF angeschlossen ist. Dessen Ausgangssignal wird als Regelabweichung einem Reg ler RG zugeführt, der zweckmäßig ein PI-Regler ist. Sein Aus gangssignal, das dem Phasenanschnittwinkel ϕ entspricht, steuert den Zündmodul ZM der Stelleinheit SLE. Durch Verändern des Phasenanschnittswinkels wird die Motorspannung beeinflußt und die Drehzahl auf den Sollwert geregelt.The pulses of the rotary pulse generator DP, which, as usual, supplies two rows of pulses phase-shifted by 90 ° to detect the direction of rotation and speed, are fed to an evaluation unit AS , which essentially consists of a bidirectional counter , the state of which indicates the position of the actuator STG . The counter reading is supplied to the logic unit LE via a line Y. By cyclically forming differences from successive meter readings or by measuring the period of the pulses of the rotary pulse generator, the evaluation unit AS determines the speed of the motor MO, which is fed via a line n to the one input of a differential element DF . In a memory SP , in addition to other limit values and parameters, two speed setpoints are stored, of which the one, the higher, via a line v _s and the other, the lower, are led via a line device v 1 to a switch US , on the latter From the second input of the differential element DF is connected. Its output signal is fed as a control deviation to a controller RG , which is expediently a PI controller. Its output signal, which corresponds to the phase angle ϕ , controls the ignition module ZM of the control unit SLE . By changing the phase angle, the motor voltage is influenced and the speed is regulated to the setpoint.

Hierzu ist allerdings ein spezieller Motor erforderlich, der eine sogenannte weiche Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik aufweist, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Dort ist über der Drehzahl für vier Spannungen U ₀, U ₁, U ₂, U ₃ das Drehmoment aufgetragen. Bei gegebener Motorspannung ist jeder Drehzahl ein bestimmtes Drehmoment zugeordnet. Damit kann einerseits die Drehzahl des Motors geregelt und andererseits indirekt das Drehmoment bestimmt werden.However, this requires a special motor that has a so-called soft speed-torque characteristic, as shown in FIG. 2. There the torque is plotted against the speed for four voltages U ₀ , U ₁ , U ₂ , U ₃ . For a given motor voltage, a certain torque is assigned to each speed. This allows the speed of the motor to be regulated and the torque to be determined indirectly.

Zur Erläuterung der Drehzahlregelung und der Drehmomenterfas sung ist angenommen, daß sich der Motor im Kennlinienfeld der Fig. 2 im Arbeitspunkt P ₁ befindet. Die Drehzahl wird auf dem Sollwert n ₁ geregelt, indem die Steuereinheit über den Dreh stromsteller die Motorspannung U ₁ vorgibt. Dreh- und Last moment sind M ₁. Erhöht sich nun das Lastmoment von M ₁ auf M ₂, würde, wenn die Drehzahl nicht geregelt würde und die Motor spannung unverändert bliebe, der Motor sich auf den Arbeits punkt P ₂ und damit auf die niedrige Drehzahl n ₂ einstellen. Da aber die Regelung den Phasenanschnittwinkel so verändert, daß die Drehzahl n ₁ aufrechterhalten bleibt, erhöht sich die Motorspannung auf den Wert U ₂, und es wird der Arbeitspunkt P ₃ mit dem Drehmoment M ₂ eingestellt. Es zeigt sich somit, daß die Stellgröße des Reglers, das ist der Phasenanschnittwinkel, bei konstanter Drehzahl ein Maß für das Drehmoment ist.To explain the speed control and the torque detection solution, it is assumed that the motor is in the characteristic diagram of FIG. 2 at the operating point P ₁ . The speed is regulated to the setpoint n ₁ by the control unit specifying the motor voltage U ₁ via the three-phase controller. The torque and load torque are M ₁ . Now the load torque increases from M ₁ to M ₂ , if the speed were not regulated and the motor voltage remained unchanged, the motor would adjust itself to the working point P ₂ and thus to the low speed n ₂ . However, since the control changes the phase angle so that the speed n _{1 is} maintained, the motor voltage increases to the value U ₂ and the operating point P _{3 is set} with the torque M ₂ . It can thus be seen that the manipulated variable of the controller, that is the phase angle, is a measure of the torque at constant speed.

Eine kontinuierliche Drehmomenterfassung ist im allgemeinen nicht nötig, es genügt, das Überschreiten diskreter Grenzwerte erkennen zu können. Diese Grenzwerte sind in der Steuereinheit in Form von Phasenanschnittwinkeln hinterlegt und können be liebig geändert werden. Überschreitet der Phasenanschnittwin kel den jeweils gültigen Grenzwert, wird der Steuerantrieb ab geschaltet. Für unterschiedliche Betriebszustände können un terschiedliche Grenzwerte vorgegeben werden. Außer einer Ab schaltung bei Überschreiten eines Grenzwertes kann auch der Phasenanschnittwinkel begrenzt werden, so daß das abgegebene Drehmoment begrenzt ist. Auch ist eine Kombination aus Abschal tung und Begrenzung möglich. Dies hat zur Folge, daß bei einer Änderung des Lastmomentes sich die Drehzahl entsprechend dem jeweiligen Lastmoment einstellt. Mit zunehmender Erhöhung des Lastmomentes sinkt die Drehzahl, bis schließlich der Motor ste hen bleibt. Der Stillstand stellt zweckmäßig ein Abschaltkri terium dar. In diesem Fall wird im Abschaltaugenblick das der Begrenzung entsprechende Anzugsmoment des Antriebs abgegeben.Continuous torque detection is general not necessary, it is sufficient to exceed discrete limit values to be able to recognize. These limits are in the control unit deposited in the form of leading edge angles and can be be changed arbitrarily. Exceeds the leading edge win If the relevant limit value is reached, the control drive is switched off switched. For different operating conditions, un different limit values can be specified. Except an ab switching when a limit value is exceeded can also Phase angle are limited so that the output Torque is limited. Also is a combination of scarf tion and limitation possible. This has the consequence that at a The load torque changes according to the speed sets the respective load torque. With increasing the Load speed, the speed drops until the motor finally stops hen stays. The standstill expediently constitutes a switch-off crisis terium. In this case, this will be the Limit corresponding torque of the drive given.

Wie schon erwähnt, können in Abhängigkeit des Betriebszustan des unterschiedliche Drehmoment-Grenzwerte vorgegeben werden. Dies wird anhand eines typischen Arbeitsspiels eines Steuer antriebs deutlich. Dazu wird angenommen, daß sich das Stellglied in einer Endlage befindet, in der drehmomentabhängig abgesteuert wurde, und von dort ausgehend in die entgegengesetzte Endlage mit ebenfalls drehmomentabhängiger Absteuerung verstellt werden soll. Im Anfahraugenblick ist ein sogenanntes Losbrechmoment zu überwinden, das unter ungünstigen Bedingungen, z. B. infolge von Korrosion, größer sein kann als das Abschaltmoment, so daß in der Startphase ein höherer Drehmoment-Grenzwert vorgegeben werden muß. Anschließend hat der Antrieb nur das Laufmoment zu überwinden. In dieser Phase, in der der Drehzahl-Sollwert groß gewählt werden kann, damit das Stellglied rasch in die andere Endlage gebracht wird, ist ein drehmomentabhängiges Abschalten des Antriebs nur denkbar, wenn als Folge einer Störung, z. B. eines Fremdkörpers im Stellweg, ein höherer Momentenbedarf auftritt. Ein Abschalten erfolgt hier nur zum Schutz des Stell gliedes. In dieser Phase wird daher ein Drehmoment-Grenzwert gewählt, der niedriger ist als der der Startphase. Vor Errei chen der Endlage wird in Abhängigkeit des Stellweges die Dreh zahl verringert. Gleichzeitig wird ein Drehmoment-Grenzwert vorgegeben, der gleich dem gewünschten Abschaltmoment in der Endlage ist. Der Antrieb fährt daher mit verminderter Geschwin digkeit bis in die Endlage, wo sich das Drehmoment erhöht, bis der Grenzwert überschritten ist, was die Abschaltung des Antrie bes auslöst. Der Antrieb durchläuft somit drei unterschiedliche Betriebsphasen mit drei verschiedenen Drehmoment-Grenzwerten. Oft sind für die beiden Drehrichtungen unterschiedliche Grenz werte erforderlich, so daß insgesamt sechs verschiedene Dreh moment-Grenzwerte vorgegeben werden müssen.As already mentioned, depending on the operating state different torque limit values are specified. This is based on a typical tax work cycle drive clearly. It is assumed that the actuator is in an end position in which the torque is dependent and from there to the opposite end position can also be adjusted with torque-dependent control should. At the starting moment, a so-called breakaway torque is too overcome that under unfavorable conditions, e.g. B. as a result of corrosion, can be greater than the switch-off torque, so that a higher torque limit is specified in the start phase must become. Then the drive only has the running torque overcome. In this phase, the speed setpoint is large can be chosen so that the actuator quickly into the other Is brought to the end position is a torque-dependent shutdown of the drive only conceivable if, as a result of a malfunction, e.g. B. of a foreign body in the travel, a higher torque requirement occurs. It is only switched off to protect the actuator limb. In this phase there is therefore a torque limit lower than the start phase. Before Errei Chen the end position is the rotation depending on the travel number decreased. At the same time, a torque limit given the same as the desired switch-off torque in the End position is. The drive therefore runs at a reduced speed to the end position, where the torque increases, to the limit is exceeded, which means the shutdown of the drive bes triggers. The drive runs through three different Operating phases with three different torque limit values. There are often different limits for the two directions of rotation values required, so that a total of six different rotation torque limit values must be specified.

Je nach Einsatzbedingung und Betriebsphase sind daher unter schiedliche Abschaltbedingungen zweckmäßig. In den Endlagen muß beim Überschreiten eines Drehmoment-Grenzwertes abgeschaltet werden, da das Stellglied mit einem definierten Drehmoment in der Endlage zum Stillstand kommen soll. In anderen Betriebspha sen, wie Anfahren und Lauf, ist eine Drehmomentbegrenzung sinn voller. Eine Störung bewirkt hier eine kurzzeitige Erhöhung des Lastmomentes, so daß die Drehzahl während der Störung absinkt, um anschließend nach Beendigung der Störung wieder ausgeregelt zu werden. Die Störung verursacht also kein Abschalten, und der Antrieb bleibt in Betrieb. Ist die Störung allerdings so groß, daß die Drehzahl zu Null wird, dann wird der Antrieb abgeschal tet. Es sind also je nach Einsatzfall und Betriebsart unter schiedliche Kombinationen von Drehzahl-Sollwerten, Begrenzung auf Drehmoment-Grenzwerte, Abschalten bei Überschreiten eines Drehmoment-Grenzwertes, Abschalten bei Stillstand, Abschalten bei Erreichen einer vorgegebenen Stellgliedstellung möglich.Depending on the operating conditions and the operating phase, are therefore under different shutdown conditions appropriate. Must be in the end positions switched off when a torque limit is exceeded as the actuator with a defined torque in the end position should come to a standstill. In other operating phases For example, starting and running, torque limitation is advisable full of. A fault causes a brief increase in the Load torque so that the speed drops during the fault, to then corrected again after the end of the fault to become. So the fault does not cause a shutdown, and the Drive remains in operation. If the disturbance is so big, that the speed becomes zero, the drive is shut down tet. Depending on the application and operating mode, they are under different combinations of speed setpoints, limitation to torque limits, switch off when a Torque limit, shutdown at standstill, shutdown possible when a predetermined actuator position is reached.

Oft ist es zweckmäßig, den Antrieb nicht sofort beim Über schreiten eines Grenzwertes abzuschalten, sondern erst dann, wenn die Überschreitung einen festgelegten kurzen Zeitraum anhält. Damit wird verhindert, daß der Antrieb infolge von kurzen Störeinflüssen fehlerhaft abschaltet. Solche Störungen treten bei Einschwingvorgängen beim Anfahren und beim Umschal ten auf eine andere Drehzahl auf. Vorteilhaft wird die Ab schaltverzögerung auf diese Betriebsphasen beschränkt.It is often advisable not to drive the drive immediately when over switch off a limit value, but only then if exceeding a fixed short period stops. This prevents that the drive due to switches off short interferences incorrectly. Such disorders occur during settling processes when starting off and when switching over changed to a different speed. The Ab switching delay limited to these operating phases.

Zum Anfahren einer vorgegebenen Position des Stellgliedes wird zunächst ein hoher Drehzahl-Sollwert vorgegeben. Die jeweilige Position wird mit der vorgegebenen verglichen und kurz vor Er reichen wird auf eine niedrige Solldrehzahl umgeschaltet, damit dann, wenn die vorgegebene Position erreicht ist und der An trieb abgeschaltet wird, praktisch kein Nachlauf erfolgt.To move to a predetermined position of the actuator First a high speed setpoint is specified. The respective Position is compared with the given one and shortly before Er range is switched to a low target speed, so when the specified position is reached and the on drive is switched off, practically no overrun takes place.

Das Ausgangssignal des Reglers RG, das ein Maß für das vom Motor MO abgegebene Drehmoment ist, sofern die Drehzahl auf die Solldrehzahl geregelt ist, wird in einer Begrenzereinheit MB mit einem von mehreren, im Speicher SP enthaltenen Drehmoment- Grenzwerten verglichen. Das Überschreiten des Grenzwertes wird der Logikeinheit LE gemeldet, die darauf bei entsprechend ein gestellter Betriebsart dem Regler RG ein Signal aufschaltet, das bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Drehstromstellers DS Null und damit die Antriebseinheit ATE abgeschaltet wird. Man könnte dies auch durch geeignete Ansteuerung des Wendeschützes WS erreichen. In einer anderen Betriebsart wird der Antrieb nicht abgeschaltet, sondern es wird das Drehmoment begrenzt. Hierzu wird das Ausgangssignal des Reglers RG mit dem dem Spei cher SP entnommenen Drehmoment-Grenzwert verglichen. Erreicht oder überschreitet das Drehmomentsignal den Grenzwert, wird die Drehzahlregelung außer Betrieb gesetzt und das Drehmoment auf den Grenzwert geregelt. Dies kann dadurch realisiert werden, daß die Regelabweichung der Drehzahl und die des Drehmomentes auf eine Extremwertauswahl geschaltet werden, an die der Regler angeschlossen ist. In dieser Betriebsart sinkt die Drehzahl ab und erreicht, wenn das Lastmoment genügend groß ist und lange andauert, den Wert Null. Dies wird der Logikeinheit LE gemel det, die daraufhin die Antriebseinheit ATE abschaltet. The output signal of the controller RG, which is a measure of the torque output by the motor MO , provided the speed is regulated to the target speed, is compared in a limiter unit MB with one of several torque limit values contained in the memory SP . The exceeding of the limit value is reported to the logic unit LE , which thereupon applies a signal to the controller RG when the operating mode is set, which causes the output voltage of the three-phase controller DS zero and thus the drive unit ATE to be switched off. This could also be achieved by appropriately controlling the WS reversing contactor . In another operating mode, the drive is not switched off, but the torque is limited. For this purpose, the output signal of the controller RG is compared with the torque limit value taken from the memory SP . If the torque signal reaches or exceeds the limit value, the speed control is deactivated and the torque is regulated to the limit value. This can be achieved by switching the control deviation of the speed and that of the torque to an extreme value selection to which the controller is connected. In this operating mode, the speed drops and reaches the value zero if the load torque is large enough and lasts for a long time. This is reported to the logic unit LE , which then switches off the drive unit ATE .

Das vom Motor MO abgegebene Drehmoment ist bei Regelung der Drehzahl auf den Sollwert nicht nur von dem vom Regler RG abge gebenen Signal bestimmt, sondern auch von der Amplitude der der Stelleinheit SEL zugeführten Versorgungsspannung und der Motor temperatur. Die Amplitude der Versorgungsspannung wird im Stromversorgungsmodul SV überwacht und eine etwaige Abweichung vom Nennwert über eine Leitung u der Drehmoment-Begrenzerein heit MB zugeführt. In dieser wird der Drehmoment-Grenzwert ent sprechend der Abweichung korrigiert. Die Motortemperatur MO wird von einem Temperaturfühler TF erfaßt und ein entsprechen des Signal ebenfalls der Drehmoment-Begrenzereinheit MB zuge führt. Auch aufgrund dieses Signals wird der Drehmoment-Grenz wert korrigiert.The torque emitted by the motor MO is determined not only by the signal emitted by the controller RG , but also by the amplitude of the supply voltage supplied to the control unit SEL and the motor temperature when the speed is regulated to the setpoint. The amplitude of the supply voltage is monitored in the power supply module SV and any deviation from the nominal value is fed via a line u to the torque limiter unit MB . In this, the torque limit value is corrected accordingly to the deviation. The engine temperature MO is detected by a temperature sensor TF and a corresponding signal also leads to the torque limiter unit MB . The torque limit value is also corrected on the basis of this signal.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Rahmen der Erfin dung veränderbar. Beispielsweise kann das vom Motor abgege bene Drehmoment mittels eines in der Antriebseinheit ATE ange brachten Drehmomentsensors das Drehmoment unmittelbar gemes sen und das dabei gewonnene Signal der Drehmoment-Begrenzer einheit MB anstelle des Ausgangssignals des Reglers RG zuge führt werden. Motortemperatur und Amplitude der Versorgungs spannung brauchen dann nicht mehr berücksichtigt zu werden.The embodiment of FIG. 1 is changeable within the scope of the inven tion. For example, the torque output by the engine can be measured using a torque sensor in the drive unit ATE , and the torque obtained from the torque limiter unit MB can be supplied instead of the output signal from the controller RG . The motor temperature and amplitude of the supply voltage then no longer need to be taken into account.

Wird auf den Drehzahlsensor verzichtet und sind nur ein Dreh moment und ein Stellungssensor vorhanden, so ist selbstver ständlich eine Drehzahlregelung nicht mehr möglich. Die be schriebenen Funktionen der Drehmomentbegrenzung und des Ab schaltens bei Überschreiten eines Drehmoment-Grenzwertes sind jedoch weiterhin ausführbar.The speed sensor is dispensed with and are only one turn moment and a position sensor available, so self-ver Speed control is no longer possible. The be written functions of torque limitation and Ab switching when a torque limit value is exceeded however still executable.

Wird anstatt der Stelleinheit SLE nur ein Leistungsschalter eingesetzt, so arbeitet der Antrieb nur mit einer einzigen Ab triebsdrehzahl bzw. bei polumschaltbaren Motoren mit zwei un terschiedlichen Drehzahlen. Eine Drehzahländerung oder Regelung und eine Drehmomentbegrenzung sind nicht mehr möglich. Bei Überschreiten eines eingestellten Drehmoment-Grenzwertes wird der Antrieb abgeschaltet.If only one circuit breaker is used instead of the SLE control unit, the drive only works with a single output speed or, in the case of pole-changing motors, with two different speeds. A change in speed or control and a torque limitation are no longer possible. If a set torque limit is exceeded, the drive is switched off.

Wie schon erwähnt, enthält die Auswerteeinheit AS einen Zwei richtungszähler, der die Position des Stellgliedes angibt. Vor der Inbetriebnahme besteht jedoch noch keine Zuordnung zwischen Zählerstand und Stellgliedstellung. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des neuen Steuerantriebes stellt dieser die Zuord nung selbsttätig her. Hierzu fährt der Antrieb das Stellglied aus einer zunächst beliebigen Position in einer Richtung bis in die Endlage, und zwar zweckmäßig mit geringer Drehzahl. Bei Erreichen der Endlage wird der Antrieb - wie oben beschrieben - drehmomentabhängig abgesteuert und der erreichte Zählerstand wird gespeichert oder der Zähler auf eine bestimmte Zahl, z. B. Null oder maximaler Zählerstand, eingestellt. Danach wird das Stellglied in die andere Endlage gefahren, in der ebenfalls drehmomentabhängig abgesteuert wird. Der erreichte Zählerstand wird gespeichert. Aus der Differenz der beiden Zählerstände ergibt sich die Länge des Stellweges. Durch Umrechnen kann der einen Endlage der Wert Null, der anderen der Wert Hundert und den Zwischenstellungen entsprechende, zwischen Null und Hundert liegende Werte zugeordnet werden, so daß anschließend der Steuerantrieb in gewohnter Weise betrieben werden kann.As already mentioned, the evaluation unit AS contains a two-direction counter, which indicates the position of the actuator. Before commissioning, however, there is no assignment between meter reading and actuator position. According to an advantageous embodiment of the new control drive, this produces the assignment automatically. For this purpose, the drive moves the actuator from an initially arbitrary position in one direction to the end position, expediently at a low speed. When the end position is reached, the drive - as described above - is deactivated depending on the torque and the counter reading is saved or the counter is set to a certain number, e.g. B. zero or maximum counter reading. The actuator is then moved to the other end position, in which the torque is also deactivated. The counter reading is saved. The length of the travel distance results from the difference between the two meter readings. By converting one end position the value zero, the other the value hundred and the intermediate positions corresponding values between zero and hundred can be assigned so that the control drive can then be operated in the usual way.

Claims

1. Electromotive control drive with a motor, a Ge gearbox, an output shaft to which an actuator can be connected, a device for detecting torque and travel and an arrangement for driving and controlling the motor in dependence on control signals and the output signals of the device for detecting torque and travel, characterized in that the torque and travel are continuously recorded and compared in a control unit (STE) with specified values and that the motor (MO) is switched off when the specified values are reached.

2. Electromotive control drive according to claim 1, there characterized by that the Versor supply voltage to the motor via a be from the control unit operated circuit breaker is supplied.

3. Electromotive control drive according to claim 1, there characterized in that the engine over a power controller controlled by the control unit or Converter is fed.

4. Electromotive control drive according to claim 3, there characterized in that the engine is a AC or three-phase motor is, its speed or rotation moment by phase control of the power controller is controlled.

5. Electromotive control drive according to claim 3 or 4, characterized in that in the Control unit has entered a torque limit to which the torque is limited.

6. Electromotive control drive according to claim 3 or 4, characterized in that the rotation torque of the engine with increasing speed at constant Supply voltage steadily decreases that a speed sensor exists that is a signal corresponding to the speed of the motor provides that is supplied to the control unit, and that the Control unit the speed to a predetermined speed Setpoint controls.

7. Electromotive control drive according to claim 6, there characterized by that several rotary number setpoints are specified.

8. Electromotive control drive according to claim 6 or 7, characterized in that for one set the actuator to a predetermined position Reaching this position the motor from a higher to a lower speed by changing the speed setpoint is switched.

9. Electromotive control drive according to one of the claims 6 to 8, characterized in that the control supplied by the control unit to the engine control signal is used as a measure of the torque.

10. Electromotive control drive according to claims 4 and 9, characterized in that the phase angle is used as a measure of the torque becomes.

11. Electromotive control drive according to claim 9 or 10, characterized in that the Motor control supplied control signal depending on the Mains voltage is corrected.

12. Electromotive control drive according to claim 7 or 10, characterized in that the Motor control supplied control signal depending on the Motor temperature is corrected.

13. Electromotive control drive according to one of the claims 1 to 12, characterized in that to start up the motor in one direction ver is until it is torque-dependent, that the signal emitted by a position transmitter as the first End position is evaluated, that then the motor in the other direction is adjusted until it abge depending on the torque is controlled, and the position signal thereby output as second end position is evaluated.

14. Electromotive control drive according to claim 13, there characterized by that with the engine A rotary pulse encoder is connected, whose output pulses are fed to a bidirectional counter, the counting direction is determined by the direction of rotation of the motor, and that the Counter on reaching an end position to zero or the maximum Count value is set.