DE4430193A1 - Textilmaschine mit einem drehzahlgesteuerten Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebes einer Textilmaschine nach dem Oberbegriff des un­ abhängigen Anspruches sowie eine Textilmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 5.

Für die Drehzahlsteuerung von Textilmaschinen wurden in der Vergangenheit vermehrt Prozessoren eingesetzt, in denen Sollwerte für die Drehzahlen von elektrischen Antrieben durch Verarbeitung großer Datenmengen gewonnen werden. Derartige Steuerungen sind in der Programmierung, Wartung und Herstellung relativ aufwendig, weshalb einfachere Lö­ sungen gesucht werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung in diesem Sinn, ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebs sowie eine ent­ sprechende Vorrichtung zu entwickeln, wobei ökonomische Ge­ sichtspunkte wie zum Beispiel des Herstellpreises und Be­ triebssicherheit sowie Kontrollierbarkeit durch wenig ge­ schultes Personal im Vordergrund stehen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches gelöst. Der Gegenstand des Anspruches 5 gibt die Merkmale der zugehörigen Vorrich­ tung an. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände des Anspruches 1 und des Anspruches 5. Mit dem Steuerverfahren sowie der zugehörigen Vorrichtung wird den Forderungen des Marktes nach kosten­ günstigen technischen Lösungen und nach transparenter Tech­ nik Rechnung getragen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung des Antriebes einer Textilmaschine mit einer Steuerungseinrich­ tung, mit einem daran gekoppelten Frequenzumrichter und ei­ nem Motor, der vom Frequenzumrichter mit einer Spannung va­ riabler Frequenz versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein analoges variables Steuersignal generiert wird, welches Signal laufend in der Steuerung verarbeitet wird, daß wei­ terhin digitale Steuergrößen in einer Recheneinheit der Steuerung oder Steuereinheit des Frequenzumrichters gespei­ chert sind, und daß mittels der Recheneinheit oder der Steuereinheit das analoge Steuersignal und die digitalen Steuergrößen derart verarbeitet werden, daß aus beiden Signalen in Kombination eine analoge Führungsgröße für die Frequenzführung des Frequenzumrichters entsteht, welche in der Steuereinheit des Frequenzumrichters in einen Soll-Fre­ quenzwert für den Motor verarbeitet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema

Fig. 2 und 3 den zeitlichen Verlauf von Steuerspannungen.

In Fig. 1 sind die im Zusammenhang mit der Erfindung zu er­ wähnenden Baugruppen einer Textilmaschine am Beispiel einer Ringspinnmaschine schematisch dargestellt. Eine Steuerung 2 umfaßt eine Recheneinheit 3, in die eine Leitung 14 für Digital-Kommunikation mit der Eingabeeinheit 4 und eine Leitung 16 für analoge Kommunikation mit einem Potentiometer 18 mündet. Das Potentiometer 18 tastet den Umfang einer sich langsam drehenden Kurvenscheibe 20 ab, die drehfest mit ei­ ner Walze 26 verbunden ist, welche durch ein Übertragungs­ organ 22 in Umfangsrichtung angetrieben wird. Das Übertra­ gungsorgan 22 verbindet einen Antrieb 24 mit einem Funktionsträger, im vorliegenden Fall mit dem Ringrahmen 28 einer Ringspinnmaschine, der sich längs einer Spindel 30 auf- und abbewegt. Die dem Potentiometer 18 zugeordnete Baugruppe wird allgemein als mechanische Hilfseinrichtung 17 bezeichnet.

Die Eingabeeinheit 4 umfaßt mindestens eine Tastenreihe 6 zum Ein- bzw. Ausschalten der Aggregatantriebe, beispiels­ weise des Motors 32 oder des Antriebs 24 der Textilmaschine, eine Tastenreihe 10 für Eingabe von Betriebsparametern der Spinnmaschine, Wertgeber 8 zur Veränderung gespeicherter Parameter sowie ein alphanumerisches Anzeigefeld 12. Die über die Eingabeeinheit einzugebenden Parametern können Drehzahlwerte N₁, N₂, N₃ sein, mit welchen die Eckwerte eines Fahrprogrammes beispielsweise für den Motor 32 festgelegt werden, der die Spindeln 30 antreibt. Eine Bedienungsperson ist in der Lage, durch Drücken auf eine bestimmte Taste der Tastenreihe 6 ein beliebiges Aggregat der Textilmaschine anzuwählen, für das Betriebs-Parameter bzw. Drehzahlwerte festgelegt bzw. verändert werden sollen. Durch anschließendes Drücken einer Taste in der Tastenreihe 10 für Para­ meter bzw. Solldrehzahlen kann ein bestimmter in der Re­ cheneinheit 3 der Steuerung 2 abgelegter Wert aufgerufen werden, der durch wahlweises Drücken der Wertgebertasten 8 verändert werden kann. Diese Werte werden über die Leitung 14 für digitale Kommunikation in der Recheneinheit 3 oder über die Kommunikationsleitung 44 in der Steuereinheit 36 des Frequenzumrichters 34 abgespeichert. Während in der Re­ cheneinheit 3 in erster Linie Sollwerte für Betriebsdreh­ zahlen abgespeichert sind, sind in der Steuereinheit 36 Pa­ rametersätze zum Betrieb des Frequenzumrichters 34 und der angeschlossenen Motoren 32 abgelegt, wie beispielsweise Grenzwerte für eine maximale Drehzahl bzw. Stromfrequenz, maximale Werte für die Stromaufnahme bzw. die Winkelbe­ schleunigung eines Antriebsaggregates. Auch diese Werte können durch die Verbindung der Steuereinheit 36 mit der Eingabeeinheit 4 über die Kommunikationsleitung 44 in der oben angegebenen Weise verändert werden. Der Frequenzum­ richter 34 ist an ein Stromnetz 38 des Textilmaschinenbe­ triebes angeschlossen und liefert über die Motorstromleitung 40 eine Spannung variabler Frequenz an den Motor 32 oder über die Motorstromleitung.

Die Sollfrequenz, die als Ausgangsgröße im Frequenzumrich­ ter 34 generiert wird, wird einerseits aus in der Steuer­ einheit 36 abgelegten Betriebsparametern, andererseits aus analogen laufend übermittelten Spannungswerten von der Kom­ munikationsleitung 42 ermittelt. In Fig. 2 sind Spannungs­ verläufe U über der Zeit t dargestellt, wobei die Span­ nungswerte U₁, U₂, U₃ in der Recheneinheit 3 der Steuerung 2 den eingegebenen Drehzahlwerte N₁, N₂, N₃ entsprechen. Die Spannungswerte zwischen den Eckwerten U₁ und U₃ werden als Kombinationswerte der Spannungseckwerte U₁, U₃, U₂ sowie der zeitlich variablen Spannungswerte U_A gewonnen, die der Re­ cheneinheit 3 vom Potentiometer 18 übermittelt werden. Durch Veränderung des Umfangs der Kurvenscheibe 20 ist es möglich, einen beliebigen Spannungsverlauf U_A vorzugeben. Damit hat es der Betreiber der Textilmaschine in der Hand, seine ei­ genen Drehzahlkurventypen für seine individuellen Bedürf­ nisse zu generieren. Andererseits ist es durch Eingabe nur weniger Drehzahlwerte N₁, N₂, N₃ am Tastenfeld der Eingabe­ einheit 4 möglich, das Drehzahlniveau eines Motors 32 mit wenigen Bedienungsoperationen zu verändern. Die vom Motor 32 gefahrenen Drehzahlen sind dem Spannungsverlauf U_B in Fig. 2 proportional. Der Kurvenverlauf der Spannung U_B vor Errei­ chen des Spannungswertes U₁, bzw. nach Erreichen des Span­ nungswertes U₃, muß nicht proportional der effektiv gefah­ renen Motordrehzahl sein, wenn beispielsweise das Beschleu­ nigungsvermögen des Motors 32 nicht ausreicht, um seine Drehzahl entsprechend zu verändern. Falls die Beschleunigung und damit die Stromaufnahme im Motor unzulässig würde, was in der Steuereinheit 36 durch die dort abgelegten Betriebs­ parameter kontrollierbar ist, begrenzt die Steuereinheit 36 beispielsweise beim Hochlaufen des Motors 32 die Anfahrbe­ schleunigung, so daß die der Spannung U₁ entsprechende Frequenz im Frequenzumrichter 34 und die zugehörige Drehzahl N des Motors 32 zu einem späteren Zeitpunkt erreicht wird. Durch die Kommunikation des Frequenzumrichters 34 mit der Steuerung 2 kann eine Rückmeldung von der Steuereinheit 36 an die Steuerung 2 im Falle einer drohenden Überlastung ei­ nes Motors bzw. des Fequenzumrichters übermittelt werden.

Der Kurvenverlauf U_B kann, wie Fig. 3 zeigt, in der Recheneinheit 3 folgendermaßen ermittelt werden:

Aus dem Differenzwert U₄ = U₂ - U₁ und dem vorgegebenen Spannungswert U₀ wird der Quotient Q = U₄/U₀ gebildet, mit dem die vom Potentiometer 18 übermittelten Werte Uk(t) mul­ tipliziert werden.

Der effektive zeitlich variable Spannungswert U_B, der über die Leitung 42 der Steuereinheit übermittelt wird, berechnet die Recheneinheit 3 nach der Formel U_B = U₁ + Q · U_A(t).

Der Soll-Frequenzwert kann digital mittels eines seriellen Datenstroms übermittelt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebes einer Textilma­ schine mit einer Steuerung (2), mit einem daran gekop­ pelten Frequenzumrichter (34) und einem Motor (32), der vom Frequenzumrichter (34) mit Strom und Spannung va­ riabler Frequenz versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein variables von einem Funktionsträger der Maschine abhängiges analoges Steu­ ersignal (U_A) generiert wird, welches Signal laufend in der Steuerung (2) verarbeitet wird, daß weiterhin di­ gitale Steuergrößen (N₁, N₂, N₃) in einer Recheneinheit (3) der Steuerung oder Steuereinheit (36) des Frequenz­ umrichters (34) gespeichert sind, und daß mittels der Recheneinheit (3) oder der Steuereinheit (36) das ana­ loge Steuersignal und die digitalen Steuergrößen derart verarbeitet werden, daß in Kombination des Signals und der Steuergrößen eine analoge Führungsgröße für die Frequenzführung des Frequenzumrichters (34) entsteht, welche in der Steuereinheit (36) des Frequenzumrichters (34) in einen Soll-Frequenzwert für den Motor (32) ver­ arbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Steuergrößen über ein Anzeigefeld (12) numerisch eingegeben werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der analogen Signale ein Potentiometer (18) an eine die mechanische Hilfs­ einrichtung (17) gekoppelt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer (18) eine rotierende Kurvenscheibe (20) der mechanischen Hilfseinrichtung (17) abtastet.

5. Textilmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere Ringspinnmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Steuerung (2) eingangseitig eine elektro­ mechanische Hilfseinrichtung (17) angeschlossen ist, und daß weiter eine Eingabeeinheit (4) an die Steuerung (2) angeschlossen ist, und daß die Steuerung (4) über eine analoge Kommunikationsleitung (42) mit einem Frequenz­ umrichter (34) verbunden ist, an den ein Motor (32) an­ geschlossen ist.

6. Textilmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtung (17) einen Antrieb (24), ein Übertragungsorgan (22) und ein Potentiometer (18), das an das Übertragungsorgan (22) angeschlossen ist, auf­ weist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Soll-Frequenzwert digital mittels eines seriellen Datenstroms übermittelt wird. Das ana­ loge Steuersignal wird abhängig von der Position des Ringrahmens (28) oder zeitabhängig.