DE4139944C1

DE4139944C1 - Thermal process machine with accessories - with analogue measurement and control buses connected to a microprocessor

Info

Publication number: DE4139944C1
Application number: DE4139944A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 6072 Dreieich De Halbauer
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2011-12-05
Also published as: FR2685654A1; ITMI922729A1; IT1256610B; FR2685654B3; ITMI922729A0

Abstract

Thermal process machine (in partic., a thermal cutting or welding machine) incorporates various units e.g. a torch height setter, rotatable torch, gas volume controller, drives etc. which are connected to one another and to a microprocessor by means of leads. The microprocessor (12) is connected to an analogue measurement and control bus (13, 14). At the same time, the analogue measurement bus (14) is connected to at least one sensor (11, 11,1, 11,2), while the analogue bus (13) is connected to at least one drive. The analogue measurement busbar (14) is pref. connected to the microprocessor (12) via an analogue-to-digial converter (15), while the microprocessor is connected to analogue control busbar (13) via a digital-to-analogue computer (16). USE/ADVANTAGE - In thermal processing plants. It allows sensors and control devices to be microprocessor operated with reduced hardware in comparison with known installations.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Bearbeitungs maschine, insbesondere Brennschneidmaschine, mit Zusatz aggregaten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to thermal processing machine, in particular flame cutting machine, with additive aggregates according to the preamble of claim 1.

Bei solchen Brennschneidmaschinen mit CNC-Steuerung werden die Signale für externe Zusatzaggregate, wie Höhenverstellung, drehbare Brenneraggregate, Gasmengen regelung, Antriebe, Sensoren und dergleichen über parallele Signale angesteuert. Diese Signale müssen ursprünglich über eine Eingangs- und Ausgangskarte zur Verfügung gestellt werden. Sie werden über Relais- Karten verstärkt und dann über Verkabelung zu den Zusatzaggregaten geführt.In such flame cutting machines with CNC control the signals for external additional units, such as Height adjustment, rotating burner units, gas quantities control, drives, sensors and the like via controlled parallel signals. These signals must originally via an input and output card Will be provided. They are relayed Cards and then wired to the cards Additional units led.

Aufgrund der parallelen Signal-Verarbeitung müssen in der CNC-Steuerung der Brennschneidmaschine entsprechend viele Ein- und Ausgänge bereitgestellt werden. Selbst bei Verwendung von zwei Eingangs-/Ausgangskarten ist bei Brennschneidmaschinen mit vielen Zusatzaggregaten (Zusatzfunktionen) die Anzahl der Ein- bzw. Ausgänge oft nicht ausreichend, so daß Sonderlösungen erforder lich werden. Die Aufbereitung der parallelen Signale über Relais erfordert entsprechend Platz im Schalt schrank der Steuerung sowie von Fall zu Fall unter schiedliche Schaltschrankkonstruktionen. Die Kabel und Kabelführungen sind aufwendig und wegen Plasmaein flüssen oft auch störempfindlich. Die Montagekosten steigen überproportional, da bei äußerster Steuerungs auslastung individuelle Anpassungen und aufwendige Tests notwendig sind.Due to the parallel signal processing in corresponding to the CNC control of the flame cutting machine many inputs and outputs are provided. Self when using two input / output cards for flame cutting machines with many additional units (Additional functions) the number of inputs and outputs often not sufficient, so that special solutions are required become. The processing of the parallel signals Correspondingly, relays require space in the switch cabinet of the control as well as from case to case different control cabinet designs. The cables and Cable routing is complex and due to plasma flows are often sensitive to interference. The assembly costs rise disproportionately because of extreme control utilization individual adjustments and elaborate Tests are necessary.

Aus der DE 39 30 610 A1 ist es bekannt, mehrere Sensoren zeitlich nacheinander über Multiplexer mit einer ein zigen Auswerteeinrichtung zu verbinden.DE 39 30 610 A1 discloses several sensors one after the other via multiplexers umige evaluation device to connect.

Nachteil einer derartigen Multiplexer-Verteilung ist, daß nur ein Signal zu einer Auswerteeinrichtung (Adres se) geschaltet werden kann.The disadvantage of such a multiplexer distribution is that only one signal to an evaluation device (address se) can be switched.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits vorge schlagen, die Signale zur Datenübertragung über Lei tungen vorzunehmen, die ein lokales Netzwerk bilden. Dabei ist jedem Sensor ein dezentraler Mikroprozessor mit Feldbus-Anschluß zugeordnet, der über eine serielle Leitung zum Datenaustausch mit der Brennschneidmaschi nensteuerung verbunden ist (DE 40 17 888 C1).In order to avoid these disadvantages, has already been proposed beat the signals for data transmission via Lei to carry out activities that form a local network. Each sensor is a decentralized microprocessor with fieldbus connection assigned via a serial Line for data exchange with the flame cutting machine control is connected (DE 40 17 888 C1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise einen oder mehrere Sensoren zu betreiben. The invention is based, to simplify the task Way to operate one or more sensors.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is inventively characterized by nenden features of claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous developments of the invention are in specified in the subclaims.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft den Anschluß eines oder mehrerer Sensoren über ein Bus-System an einem Motorregler sowie einen Rechner bzw. Mikroprozessor, weil das Bus-System als Analog-Bus ausgebildet ist. Die Sensoren werden quasi gleichzeitig betrieben. Als Sensoren können beispielsweise Lichtwellenleiter-Senso ren (DE 38 03 444 C1) Lichtbogen-Sensoren (US 23 64 645) oder Feld-Sensoren den Motorregler bzw. den Rechner einer Höhenverstelleinrichtung ansteuern. Die jeweili gen Funktionen können durch das Anschalten der Sensor signale auf Analog-Motor bzw. Analog-Messen festgelegt und über geeignete Software im Rechner leicht verän dert und angepaßt werden.The invention advantageously enables the connection of a or several sensors via a bus system on one Motor controller and a computer or microprocessor, because the bus system is designed as an analog bus. The Sensors are operated almost simultaneously. As For example, sensors can use fiber optic sensors ren (DE 38 03 444 C1) Arc sensors (US 23 64 645) or field sensors the motor controller or the computer control a height adjustment device. The respective Functions can be activated by switching on the sensor signals set to analog motor or analog measurement and easily change using suitable software in the computer changed and adjusted.

Der Rechner, beispielsweise ein Feldbus-Rechner, ist so ausgebildet, daß er den Höhenvergleichswert, also den Soll-Wert für den Abstand, vorgibt. Über Analog- Digital-Wandler bzw. Digital-Analog-Wandler kann der Rechner über das Bus-Signal Analog-Motor den Motor- Regler des Höhenverstellmotors direkt ansteuern bzw. über das Bus-Signal Analog-Messen, das jeweils auf den Bus geschaltete Sensorsignal auslesen. Dabei können vorteilhaft Unterschiede im Meßwert bei den Prozesszu ständen Flamme AN oder Flamme AUS erfaßt und ausge glichen werden, so daß bei Flamme AN/AUS keine Höhen differenz entsteht. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß hiermit auch überprüft wird, ob die Flamme erfolgreich gezündet wurde.The computer, for example a fieldbus computer, is like this trained that he the height comparison value, that is Target value for the distance, specifies. Via analog The digital converter or digital-analog converter can Computer via the bus signal analog motor the motor Activate the controller of the height adjustment motor directly or via the bus signal analog measurement, which in each case on the Read out the bus-switched sensor signal. You can advantageous differences in the measured value in the process If flame ON or flame OFF were detected and switched off be equalized so that no flame when ON / OFF difference arises. There is also the advantage that this also checks whether the flame is successful was ignited.

In der Zeichnung ist der Analog-Bus vereinfacht darge stellt. Auf die Bus-Platine werden die für die Höhen verstellung benötigten Karten aufgesteckt. Die Motor reglerkarte ist mit 10, die Sensorkarte mit 11 bzw. 11.1 und 11.2 und die Feldbus-Rechnerkarte mit 12 be zeichnet. Aus Übersichtsgründen wurde die Netzteilkarte in der Zeichnung nicht dargestellt. In the drawing, the analog bus is simplified Darge presents. The cards required for the height adjustment are plugged onto the bus board. The motor controller card is marked with 10 , the sensor card with 11 or 11.1 and 11.2 and the fieldbus computer card with 12 be. For reasons of clarity, the power supply card was not shown in the drawing.

Auf dem Feldbus-Rechner 12 gibt es für die analogen Sig nale ein Signal Analog-Motor und ein Signal Analog- Messen. Die verschiedenen Sensoren 11, 11.1, 11.2 schalten ihre analogen Regelwerte über einen Analog schalter S 4, S 4.1, S 4.2 auf die Steuer-Busleitung 13 Analog-Motor die zum Höhenverstellmotor führt sowie auf die Mess-Busleitung Analog-Messen 14. Die Sensoren 11, 11.1, 11.2 ermitteln Sollwertinformationen über einen digitalen Bus (beispielsweise den Rechnerbus des Steuer- Rechners wie den Feldbus-Rechner 12).On the fieldbus computer 12 there is a signal analog motor and a signal analog measurement for the analog signals. The various sensors 11 , 11.1 , 11.2 switch their analog control values via an analog switch S 4, S 4.1, S 4.2 to the control bus line 13 analog motor which leads to the height adjustment motor and to the measurement bus line analog measurement 14 . The sensors 11 , 11.1 , 11.2 determine setpoint information via a digital bus (for example the computer bus of the control computer such as the fieldbus computer 12 ).

Über Analog-Digital-Wandler 15 bzw. Digital-Analog- Wandler 16 kann der Feldbus-Rechner 12 über das Bus- Signal Analog-Motor den Höhenverstellmotor direkt steuern bzw. über das Bus-Signal Analog-Messen das jeweils auf den Bus geschaltete Sensor-Signal ausle sen.The fieldbus computer 12 can control the height adjustment motor directly via the bus signal analog motor via analog-digital converter 15 or digital-analog converter 16 , or the sensor connected to the bus via the bus signal analog measurement - Read signal.

Ein typischer Regelvorgang erfolgt dann wie folgt:A typical control process then takes place as follows:

Zu Beginn der Arbeit steht der nicht näher dargestellte Schlitten mit dem Brenner in seiner obersten Parkposi tion. Der Bedienmann bzw. die CNC-Brennschneidmaschi nensteuerung erzeugt das Signal Abfahren. Der Feldbus rechner 12 schaltet den Digital-Analog-Wandler auf die Steuer-Busleitung 13 Analog-Motor und gibt ein geeigne tes Signal zum Abwärtsfahren. Hierzu wird Analog-Schal ter S 1 geschlossen. Gleichzeitig schaltet er den Ana log-Digital-Wandler 15 bei geschlossenem Schalter S 3 auf die Mess-Busleitung 14 Analog-Messen und beobachtet den Verlauf der Regelspannung des Höhensensors 11. Dieser wurde zuvor über den Analog-Schalter S 6 eben falls auf die Busleitung 14 Analog-Messen geschaltet. Bei Erreichen der Sollhöhe des Brenners über dem Werk stück erkennt der Feldbus-Rechner 12 den Null-Durchgang am Analog-Digital-Wandler 15 und somit das Erreichen der Sollhöhe. Zu diesem Zeitpunkt trennt er den Digi tal-Analog-Wandler 16 durch Öffnen des Schalters S 1 von der Steuer-Busleitung 13 Analog-Motor. Der Feldbus- Rechner 12 schaltet über die Analog-Schalter S 2 und S 5 mit einem Steuersignal stattdessen den Sensor 11 durch Schließen des Schalters S 4 auf die Busleitung 13 Analog-Motor, so daß nun die Regelung der Brennerhöhe über dem Werkstück vom Sensor 11 direkt durchgeführt werden kann.At the start of the work, the sled, not shown, with the burner is in its uppermost parking position. The operator or the CNC flame cutting machine control generates the shutdown signal. The fieldbus computer 12 switches the digital-analog converter to the control bus line 13 analog motor and gives a suitable signal for driving downwards. For this purpose, analog switch S 1 is closed. At the same time, he switches the analog-to-digital converter 15 with the switch S 3 closed to the measurement bus line 14, analog measurement and observes the course of the control voltage of the height sensor 11 . This was previously switched via the analog switch S 6 also on the bus line 14 analog measurement. When the target height of the burner is reached above the workpiece, the fieldbus computer 12 recognizes the zero crossing on the analog-digital converter 15 and thus the target height is reached. At this time, he separates the Digi tal-analog converter 16 by opening the switch S 1 from the control bus line 13 analog motor. The fieldbus computer 12 switches the sensor 11 by means of the analog switches S 2 and S 5 with a control signal instead by closing the switch S 4 on the bus line 13 analog motor, so that now the regulation of the torch height above the workpiece by the sensor 11 can be done directly.

Der vorstehende Regelvorgang wurde anhand des Sensors 11 beschrieben. Mit der Anordnung lassen sich an einer Brennerhöhenverstellung auf einfache Weise jedoch mehr rere Höhensensoren wie 11, 11.1 und 11.2 sowie andere Sensoren quasi gleichzeitig betreiben. Die jeweilige Funktion kann man durch das Anschalten der Sensorsig nale auf die Busleitung 13 Analog-Motor bzw. auf die Busleitung 14 Analog-Messen festlegen und über geeig nete Software im Feldbusrechner 12 leicht verändern und anpassen.The above control process was described using sensor 11 . With the arrangement, however, more rer height sensors such as 11, 11.1 and 11.2 as well as other sensors can be operated quasi simultaneously at a burner height adjustment. The respective function can be determined by switching on the sensor signals on the bus line 13 analog motor or on the bus line 14 analog measurements and easily changed and adapted using suitable software in the fieldbus computer 12 .

Durch die Erfindung ergeben sich weitere vorteilhafte Möglichkeiten:The invention provides further advantageous Opportunities:

Bei Verwendung eines Feldsensors oder kapazitiven Sensors läßt sich damit die Information Flamme AN/AUS nach dem Zünden ermitteln, indem beim Zünden der Motor ein Null- Signal erhält und die Änderung des Sensorsignals beob achtet wird. Hat sich das Signal z. B. nicht geändert war die Zündung erfolglos und es muß nachgezündet wer den.When using a field sensor or capacitive sensor can the information flame ON / OFF after the Detect ignition by igniting the engine at zero Receives signal and observe the change in the sensor signal is respected. Has the signal z. B. not changed the ignition was unsuccessful and who must be reignited the.

Desweiteren lassen sich mit der Erfindung Lernfunktionen realisieren, d. h. der Benutzer kann mit einer Funktion Hand auf/Hand ab gewünschte Höhen anfahren und die dort anstehenden Regelsignale den Feldbusrechner erfassen und abspeichern lassen. Diese Referenzhöhen lassen sich dann später automatisch anfahren. Z.B. kann bis zur Höhe "A" die Fahrt im Eilgang, der Rest zur Höhe "B" im Normalgang und der dann verbleibende Rest im Schleichgang zur gewünschten Abtasthöhe gefahren werden.Furthermore, learning functions can be achieved with the invention realize, d. H. the user can use a function Approach the desired heights up / down and up there pending control signals capture the fieldbus computer and save. These reference heights can be then automatically start later. E.g. can up to Height "A" the rapid traverse, the rest to height "B" in normal gear and the rest then remaining in Creep speed can be driven to the desired scanning height.

Zusätzlich kann die Kennlinie des Sensors gemessen und gespeichert werden. Somit läßt sich ein Regelwert einer Höhe zuordnen (z. B. unterschieden nach Flamme AN/AUS) und eine vom übergeordneten Rechner vorgegebene Sollhöhe automatisch anfahren. Auch Welligkeiten von Blechen ließen sich somit vermessen.In addition, the characteristic curve of the sensor can be measured and get saved. A control value can thus be set assign to a height (e.g. differentiated by flame ON / OFF) and one specified by the higher-level computer Approach target height automatically. Even ripples from Sheets could thus be measured.

Claims

1.Thermal processing machine, in particular a cutting or welding machine, with units such as torch height adjustment, rotatable burner unit, gas quantity controls, drives and the like, which are connected to one another via lines and with the units being assigned a microprocessor, characterized in that the microprocessor ( 12 ) is connected to an analog measuring and control line ( 13 , 14 ) and that at least one sensor ( 11 , 11.1 , 11.2 ) can be connected to the analog measuring line ( 14 ) and at least one drive ( 10 ) can be connected to the analog control line ( 13 ) is.

2. Thermal processing machine according to claim 1, characterized in that the analog measuring line ( 14 ) via an analog-digital converter ( 15 ) and the analog control line ( 13 ) via a digital-analog converter ( 16 ) with the microprocessor ( 12 ) is connected.