DE3839248A1 - Dezentraler steuerrechner, insbesondere innerhalb einer rotationsdruckmaschine, der ueber einen bus mit mehreren peripheren einheiten verbunden ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuerrechner, insbesondere innerhalb einer Rotationsdruckmaschine, der über einen Bus mit mehreren peripheren Einheiten verbunden ist, wie Farbzonenstellvorrichtungen, Bahnspannungsmeß- oder Regeleinrichtungen, Registerstellvorrichtungen, oder dergleichen.

Es ist bekannt, daß in Druckmaschinen, vorzugsweise in Rotationsdruckmaschinen, dezentrale Steuerrechner verwendet werden, mit deren Hilfe an verschiedenen Stellen innerhalb eines Teils der Druckmaschine zum einen Einstellvorgänge und zum anderen Meßvorgänge durchgeführt werden. Häufig sind diese durch den Steuerrechner zu bedienenden Stationen einige Meter von dem Steuerrechner entfernt. Die Anzahl der vom Steuerrechner zu bedienenden peripheren Stationen ist zudem oft sehr hoch, beispielsweise zwischen je 20 und 54 Farbschiebern in den einzelnen Farbwerken der Druckeinheiten, die motorisch verstellt werden und deren Stellung elektronisch erfaßt wird. Meß- und Stell- bzw. Regelvorgänge sollen zudem häufig mit einer hohen Geschwindigkeit vorgenommen werden, beispielsweise um eine Regelgenauigkeit von einigen Promille bei der Farbschiebereinstellung zu erreichen. Hierfür bedarf es aufwendiger elektronischer Einrichtungen im Hardware- und im Softwarebereich und einen erheblichen Aufwand an Übertragungsleitungen, die häufig abgeschirmt sind, um Störeinflüsse von außen und zwischen den einzelnen Übertragungsleitungen zu vermeiden.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Steuerrechner mit einem zu mehreren peripheren Einheiten führenden Bus so weiterzubilden, daß trotz einfacher Leitungsausführung des Busses eine präzise Messung der Analogwerte in den peripheren Einheiten in dem Steuerrechner möglich ist und daß insbesondere eine möglichst störungslose, d.h. unverfälschte Übertragung der Analogsignale zu dem Zentralrechner erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein von dem Steuerrechner zu mehreren peripheren Einheiten Adressen und Daten in Form von digitalen Signalen übertragender Digital-Analog-Bus nach erfolgter Adressierung einer peripheren Einheit von dieser zum Steuerrechner auf einem separaten Teil des Busses Analogsignale überträgt.

Gemäß der Erfindung kann eine große Anzahl von peripheren Einheiten bzw. Stationen adressiert und an diese Steuerbefehle, beispielsweise zur Veränderung von Stellmotoren an Farbschiebern übertragen werden und dem Steuerrechner können die in der peripheren Einheit erfaßten Analogsignale mit hoher Präzision zugeführt und in diesem ausgewertet werden. In den peripheren Einheiten werden also sowohl Stellantriebe etc. als auch meßwerterfassende Einrichtungen über den erfindungsgemäßen gemischten Digital-Analog-Bus angesteuert. Über den Digitalteil des Busses werden in digitaler Form Adressen und Daten beziehungsweise Steuerbefehle übertragen und über den analogen Teil des Datenbusses analoge Istwerte, die in den peripheren Einheiten erfaßt und in dem Steuerrechner ausgewertet werden sollen. Die Adreß-Erkennung und die Verarbeitung der Steuerbefehle erfolgt jeweils in der peripheren Einheit.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Diese zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Übersicht des erfindungsgemäßen Steuerrechners mit Analog-Digital-Bus und peripheren Einheiten;

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der Ausführung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 die Leitungsführung zwischen dem Steuerrechner und einer peripheren Einheit.

Der in Fig. 1 angedeutete Steuerrechner 1 wird vorzugsweise in einer Druckmaschine, beispielsweise in einer Rollenrotationsdruckmaschine oder in einer Bogendruckmaschine verwendet. In solchen Druckmaschinen werden beispielsweise die in den verschiedenen Druckwerken an Farbwerken verwendeten Farbschieber in ihrer Position zu einer Farbkastenwalze überwacht und auf bestimmten vorgegebenen Abständen eingestellt, beziehungsweise geregelt. Die in den Zeichnungen dargestellten peripheren Einheiten 2 sind für einen derartigen Einsatz geeignet. Zwischen dem Steuerrechner 1 und den peripheren Einheiten 2 ist ein Bus 3 vorgesehen, der bei der Ausführung gemäß der Erfindung in Form eines Flachbandkabels ausgebildet ist. Unter einem Bus versteht man hier allgemein eine Anzahl von Leitungen, die zu mehr als zwei Stationen von einer Zentralstation aus führen und wobei jede Station gezielt Zugriff zu den einzelnen Leitungen des Busses hat, also üblicherweise adressierbar ist.

Der erfindungsgemäße Bus 3 umfaßt einen Adreßteil 4, einen Daten- beziehungsweise Steuerteil 5, einen Analogteil 6 und einen Versorgungsteil 7. In Fig. 1 ist der Adreßteil 4 und der Datenteil beziehungsweise Steuerteil 5 als Digitalteil 9 und der Analogteil 6 allgemein mit 10 bezeichnet. Die einzelnen Leitungen (Fig. 3) des Busses 3 stehen über eine Steckverbindung 11 jeweils mit einer peripheren Einheit 2 und zwar über eine Stichleitung beziehungsweise über ein Anschlußteil 12 in Verbindung. Es ist vorteilhaft, die Steckverbindung 11 im Rahmen der Erfindung als sogenannte "angeschlagene Steckverbindung" auszubilden, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Der Bus ist bei 13 abgebrochen dargestellt, kann quasi aber beliebig lang sein.

Über den Adreßteil 4 des Busses 3 werden die Adressen in Form von Digitalsignalen jeweils an alle peripheren Einheiten über gelatchte Digital-Bus-Treiber 15 gleichzeitig übertragen. Das gleiche geschieht gleichzeitig im Datenteil 5 des Busses zur Übertragung von Steuerbefehlen. Die die Adressen bildenden Digitalinformationen werden zwecks Übertragung von Analogsignalen über den Analogteil 6 des Busses 3 von den peripheren Einheiten 2 zum Steuerrechner 1 also gelatcht, d.h. in ihrem Spannungspotential unverändert auf der Leitung gehalten. Die digitalen Spannungssignale schwingen sich auf den Bus nach einer bestimmten Zeit, in Abhängigkeit von der Länge und anderen physikalischen Eigenschaften der Leitung, ein, so daß dann quasi stationäre Spannungszustände bei der Übertragung der Analogsignale entstehen. Für die Übertragung von Daten von dem Steuerrechner 1 zu der peripheren Einheit 2 ist mindestens eine Leitung 4 erforderlich, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Bei höheren Anforderungen an die Geschwindigkeit beziehungsweise bei einer entsprechend hohen Anzahl von peripheren Geräten werden selbstverständlich mehrere Adressenleitungen und ggf. Datenleitungen verwendet, z.B. vier Leitungen, um z.B. vier Adressen-Bits gleichzeitig übertragen zu können.

Jede der peripheren Einheiten 2 umfaßt eine Adreßerkennungsschaltung 17, mit deren Hilfe erkannt wird, welche der peripheren Einheiten 2 von dem Steuerrechner 1 her ausgewählt wurde. Nachdem eine bestimmte periphere Einheit 2 die ihr zugeordnete Adresse im Adreßteil 4 des Busses 3 erkannt hat, können die auf dem Daten- beziehungsweise Steuerteil 5 liegenden Steuerinformationen an die ausgewählte periphere Einheit 2 gegeben werden. Dies geschieht mittels eines Schreibsignales auf der Schreibleitung 8, die dafür sorgt, daß die ausgewählte Peripherie-Einheit die Steuerinformationen übernimmt. So können beispielsweise Farbzonenstellmotoren 21 über eine Steuerbefehl- Verarbeitungsschaltung 18 verstellt werden. Die Verstellung eines Farbschiebers (nicht gezeigt) bedingt üblicherweise auch eine Verstellung des diesem zugeordneten Potentiometers 22, das über eine Verstellmechanik 23 mit dem Motor 21 in Verbindung steht.

Der Istwert eines Farbschiebers ist somit mittels des Potentiometers 22 jeweils in der peripheren Einheit ermittelbar, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 im einzelnen beschrieben wird.

Das sogenannte "Einlatchen" von Adressen und Daten auf dem Bus 3 wird so festgelegt, daß sichergestellt ist, daß auch bei sehr langen Leitungen die Digitalsignale sich eingeschwungen haben, d.h. daß auf dem Peripherie- und dem Adreßbus 3 beziehungsweise 4 ein quasi stationärer Spannungs-Zustand herrscht.

Gemäß der Erfindung erfolgt nach dem Erkennen einer Adresse in einer peripheren Einheit 2 die Übertragung von Analogsignalen von der peripheren Einheit 2 zu dem Zentralrechner 1 erst nach dem Einschwingen der Digitalsignale, so daß durch diese die analogen Meßergebnisse auf dem Bus 3 nicht verfälscht werden können, z.B. in Form von übergekoppelten Spannungsspitzen, beziehungsweise durch die Flanken der Digitalsignale oder durch Reflektionen usw. Bei der Erfindung werden somit sogenannte Transienten in Form von Pegeländerungen auf dem Digitalbus 4, 5 verhindert, so daß diese nicht auf den Analogbus 6 übersprechen können.

Erst wenn die Daten- und Adreßsignale im eingeschwungenen Zustand auf den Digitalteilen 4, 5 vorliegen, erfolgt durch die Übertragung eines Schreibsignals über eine Leitung 8, angesteuert durch die Treiberschaltung 14, im Analog-Bus 6 die Einleitung der Analogsignalübertragung von einer adressierten peripheren Einheit 2 zu dem Steuerrechner 1, wobei die Schalter 20 in der peripheren Einheit 2 geschlossen werden, so daß z.B. die von einem Potientiometer 22 abgegriffenen Spannungswerte über eine Analog-Istwerterfassungsschaltung 19 zum Analogteil 6 des Busses 3 zugeführt werden können, der diese zur Auswertung an den Steuerrechner 1 überträgt.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die analogen Signale differentiell übertragen werden, d.h. es werden stets zwei Leitungen 27, 28, wie bei 29 angedeutet, für die Übertragung von am Potentiometer 22 abgenommenen Spannungswerten verwendet und einem Differenzverstärker 26 im Steuerrechner 1 zugeleitet, der das zu messende Analogsignal als Differenz aus den beiden Spannungswerten ermittelt und diese Differenz einem Analog-Digitalwandler zuführt. Anschließend können die dann digitalisierten Signale in dem Steuerrechner 1 ausgewertet werden, was ggf. zu einer Nachstellung einer Stelleinrichtung, beispielsweise eines Farbschieberstellmotors in einer peripheren Einheit führen kann. Diese Nachstellung würde dann mittels digitalen Adreß- beziehungsweise Steuerdaten über den Adreßteil 4 bzw. Datenteil 5 vorgenommen werden. Für jede periphere Einheit 2 erhält man dadurch einen individuellen Bezugspunkt für die Messung, wodurch Fehler durch Spannungsabfälle und Störstrahlung reduziert werden.

Des weiteren ist es eine vorteilhafte Maßnahme, daß die Spannungsversorgung in den peripheren Einheiten 2, beispielsweise des Potentiometers 22 von dem Steuerrechner 1 her über zwei analoge Referenzleitungen 30 und 31 erfolgt, wobei die Leitungen 30 und 31 in der peripheren Einheit 2 und in dem Steuerrechner 1 durch die Schaltungen 25, 32, 33 abgepuffert und entkoppelt sind. Die Leitung 30 führt ein positives Referenzsignal vom Ausgang des Analog- Digitalumwandlers 16 kommend und die Leitung 31 ein 0-Volt- Referenzsignal. Dadurch wird eine hohe Reduzierbarkeit der Messung erreicht, denn Abweichungen der Referenzspannung gehen nicht in die Messung ein.

In vorteilhafter Weise sind alle Leitungen, d.h. 27, 28, 30, 31 des Analogbusses 6 hochohmig durch Puffer 32, 33 in der peripheren Einheit 2 bzw. durch den Differenzverstärker 26 im Steuerrechner abgeschlossen.

Dadurch erfolgt quasi eine stromlose Übertragung der Ist-Wert- Analogsignale und der Referenzspannungen, so daß Fehler durch Spannungsabfälle auf den Leitungen und an den Busankopplungen vermieden bzw. reduziert werden.

Der Analogteil 6 ist somit gemäß der Erfindung beidseitig von Leitungen mit stabilem Spannungs-Potential umgeben, und zwar einerseits durch die Stromversorgungsleitung 7 und andererseits von dem Digitalteil 4 bzw. 5 her, das, wie vorangehend beschrieben wurde, während der Messung und Übertragung von Analoginformation beziehungsweise -signalen stabilgehalten wird.

Die vorbeschriebene Erfindung eignet sich besonders im Zusammenhang mit der Steuerung von einzelnen Aggregaten in Rotationsdruckmaschinen, jedoch versteht es sich, daß in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Prinzip auch anderweitig mit Erfolg eingesetzt werden kann, beispielsweise bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen.

Claims (11)

1. Steuerrechner, insbesondere innerhalb einer Rotationsdruckmaschine, der über einen Bus mit mehreren peripheren Einheiten verbunden ist, wie Farbzonenstellvorrichtungen, Bahnspannungsmeß- oder Regeleinrichtungen, Registerstellvorrichtungen, oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Steuerrechner (1) zu mehreren peripheren Einheiten (2) Adressen und Daten in Form von digitalen Signalen übertragender Digital-Analog-Bus (3) nach erfolgter Adressierung einer peripheren Einheit (2) von dieser zum Steuerrechner (1) auf einem separaten Teil (6) des Busses (3) Analogsignale überträgt.

2. Steuerrechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignale über den Analogteil (6) des Busses (3) übertragen werden, nachdem die digitalen Signale für die Daten und Adressen auf dem Digitalteil (4, 5) einen eingeschwungenen quasi stationären Spannungs-Zustand einnehmen, und daß während der Übertragung der Analogsignale die Digitalsignale auf dem Bus (3) aufrechterhalten, aber nicht verändert werden.

3. Steuerrechner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus (3) ein Flachbandkabel ist, das einen digitalen Teil (4, 5) einen Analogteil (6) und einen Stromversorgungsteil (7) aufweist.

4. Steuerrechner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogteil (6) des Busses (3) beidseitig von Leitungen (5, 7) mit stabilem Spannungs-Potential umgeben ist.

5. Steuerrechner, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Analogsignale auf dem Analogteil (6) erfolgt, nachdem alle digitalen Signale einen eingeschwungenen Zustand eingenommen haben und daß nach der Dekodierung einer Adresse in einer bestimmten peripheren Einheit (2) auf eine Leitung (8) des Digitalteils (9) des Busses (3) ein Schreibsignal gelegt wird, dessen Pegel während der Übertragung der Analogsignale nicht verändert wird.

6. Steuerrechner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Analog-Istwert im Steuerrechner (1) die Spannungsdifferenz zwischen zwei auf Leitungen (27, 28) des Analogteils (6) des Busses (3) übertragenen Analogsignalen in einem Differenzverstärker (26) ermittelt wird.

7. Steuerrechner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuerrechner (1) zwei Referenzleitungen (30, 31) im Analogteil (6) des Busses (3) geführt sind, die zu den peripheren Einheiten (2) eine 0-V-Referenzspannung und eine von einem Analogwandler (16) im Steuerrechner (1) abgeleiteten positiven Referenzspannung übertragen, die dort als Speisespannung für Potentiometer, Istwertgeber, Tachogeneratoren u.dgl. dienen.

8. Steuerrechner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogteil (6) hochohmig abgeschlossen ist.

9. Steuerrechner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogteil (6) des Busses (3) im Steuerrechner (1) und in den peripheren Einheiten (2) durch Pufferschaltungen (25′, 32, 33) abgeschlossen und entkoppelt ist.

10. Steuerrechner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Einheiten (2) mit dem Bus (3) in Form eines Flachbandkabels über angeschlagene Steckverbindungen (11) verbunden sind.

11. Bus, dadurch gekennzeichnet, daß im Bus (3) ein Analogteil (6) und ein Adreß- und Datenteil (4, 5) vorgesehen sind und daß im Analogteil (6) Analogsignale übertragen werden, nachdem im Adreß- und Datenteil (4, 5) die Digitalsignale einen definierten Spannungszustand eingenommen haben, der während der Analogübertragung unverändert aufrecherhalten wird.