DE68909565T2

DE68909565T2 - Mikroprozessorgesteuerter Motorkontroller für schrittweise Verarbeitungskreisläufe.

Info

Publication number: DE68909565T2
Application number: DE89311653T
Authority: DE
Inventors: Peter C Digiulio; Francis E Mcdermott; Edilberto I Salazar; Gorp Mark W Van; Ido Weisman
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2009-11-11
Also published as: DE68909565T3; JPH02231338A; CA2001122A1; EP0372725B1; EP0372725B2; US4897587A; EP0372725A1; DE68909565D1; AU612554B2; AU4379989A; CA2001122C; JP3212593B2

Description

Die Erfindung betrifft Mikroprozessor-Steuersysteme und insbesondere solche Steuersysteme, die bei der Steuerung von Echtzeit-Maschinenoperationen, wie beispielsweise bei der Postgut-Bearbeitung verwendet werden können.
Die Verwendung einer Mikroprozessor-Steuervorrichtung für die Echtzeitsteuerung von bestimmten Maschinenoperationen ist bekannt. Jedoch sind derartige Steuervorrichtungen nicht vollständig zufriedenstellend, wenn sie als eine Gesamt-Systemsteuervorrichtung für Echtzeit-Maschinenoperationen in solchen Maschinenumgebungen verwendet werden, in denen eine Vielzahl von untergeordneten Maschinensystemen bei einer hohen Geschwindigkeit synchron und voneinander abhängig arbeiten.
Beispielsweise kann ein Postgut-Bearbeitungssystem einen Umschlagzuführmechanismus umfassen, um einen Stapel von Umschlägen aufzunehmen und um die Umschlägen nacheinander an einen Verschluß-Transportmechanismus zu liefern. Der Verschluß-Transportmechanismus ist mit der Funktion ausgestattet, jeden Umschlag zu verschließen beziehungsweise zuzukleben, sowie bewirkt wird, daß er durch eine Verschlußvorrichtung läuft und um den Umschlag an eine Frankiermaschine zu liefern. Es ist auch bekannt, einen Wägemechanismus zu verwenden, der zwischen dem Verschluß-Transportmechanismus und der Frankiermaschine angeordnet ist. Der Wägemechanismus ist mit der Funktion ausgestattet, den Umschlag mittels einer Waage zu wiegen und den benötigten Portowert zu bestimmen und ein Frankierwerk über den Portowert zu unterrichten. In ähnlicher Weise muß ein normalerweise integral mit dem Wägemechanismus angeordneter Transportmechanismus eine physikalische Kontrolle auf den Umschlag ausüben, um den Umschlag auf der Waage zu positionieren und um den Umschlag danach an die Frankiermaschine zu liefern.
Allgemein umfaßt die Frankiermaschine einen Transportmechanismus, der eine Kontrolle auf den Umschlag ausübt und den Umschlag an eine Druckstation liefert, worauf ein Frankierwerk einen Portoaufdruck auf den Umschlag drucken wird. Der Frankiermaschinen-Transportmechanismus wird wiederum eine Kontrolle auf den Umschlag ausüben und den Umschlag aus der Frankiermaschine auswerfen.
Wie oben beschrieben werden in dem oben beschriebenen Postgut-Bearbeitungssystem Umschläge nacheinander bearbeitet. In derartigen Postgut-Bearbeitungssystemen ist es bekannt, jeden der genannten Mechanismen mit einem Motor oder einer Vielzahl von Motoren auszurüsten, die als Hauptbewegungseinrichtungen für die zugeordneten Mechanismen arbeiten. Wie bekannt, steht jeder Motor oder eine Gruppe von Motoren unter der Steuerung einer Mikroprozessor-Motorsteuervorrichtung, die über jeweilige Treiber-Karten arbeiten. Ferner ist es bekannt, eine Vielzahl von den jeweiligen Mechanismen zugeordneten Sensoren vorzusehen, um Eingangsinformationen an die jeweiligen Motor-Steuervorrichtungen zu liefern. Die Motor-Steuervorrichtungen sind programmiert, um unabhängig von den anderen Motor-Steuervorrichtungen zu arbeiten. Dies bedeutet, daß nur ein minimaler Anteil von Kommunikation zwischen Steuervorrichtungen vorhanden ist, die allgemein auf "Auslöse"- und Abgabegeschwindigkeits-Information beschränkt ist.
Eine Synchronisation kann durch die Verwendung einer Auslöseinformation und/oder Umschlaggeschwindigkeitsinformation erreicht werden, die zwischen den verschiedenen Motor-Steuervorrichtungen mitgeteilt werden. Beispielsweise kann die Transportmotor-Steuervorrichtung der Frankiermaschine beim Empfang eines Auslösesignals und bei existierender Geschwindigkeitsinformation von der vorangehenden Bearbeitungsstation, beispielsweise einer Waage, eine Zeitzählung bis zur Ankunft des Umschlags von der vorangehenden Station initiieren. Ferner kann die Transportmotor-Steuervorrichtung der Frankiermaschine eine Transportgeschwindigkeits-Einstellung zur Angleichung an die Geschwindigkeit des ankommenden Umschlages initiieren.
Derartige oben beschriebene Postgut-Bearbeitungssysteme benötigten die Verwendung von mehreren Mikroprozessor-Motorsteuervorrichtungen, wobei jede der Steuervorrichtungen programmiert werden muß. Die Programmierung jeder Steuervorrichtung hängt allgemein von der Hardware-Konfiguration des Postgut-Bearbeitungssystems ab. Änderungen in der Hardware-Konfiguration, beispielsweise die Hinzunahme einer Waage, erfordern allgemein Programmänderungen an der nächsten nachgeschalteten Steuervorrichtung.
Die vorliegende Erfindung, die durch die Ansprüche 1 und 2 definiert ist, besitzt die Aufgabe, ein Motor-Steuervorrichtungssystem mit einer Architektur zu schaffen, so daß eine einzige Motor-Steuervorrichtung die Echtzeit-Operation einer Vielzahl von Motoren steuern kann. Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind: eine Einrichtung zur Behandlung der Motor-Steuervorrichtungslast zu schaffen, die die Verwendung einer einzigen Motor-Steuervorrichtung erleichtert, um eine Vielzahl von Motoren zu steuern; ein Motor-Steuervorrichtungssystem zu schaffen, bei dem die unter dem Einfluß der Motor-Steuervorrichtung stehenden Motoren in einer synchronen Weise arbeiten müssen; ein Motor-Steuervorrichtungssystem zu schaffen, bei dem die unter dem Einfluß der Motor-Steuervorrichtung stehenden Motoren veranderlichen gesteuerten Geschwindigkeitsprofilen ausgesetzt sind; ein Motor-Steuervorrichtungssystem zu schaffen, daß zusätzlich andere Hintergrund-Steueroperationen durchführen kann; und ein Motor-Steuervorrichtungssystem zu schaffen, das die Steuerung von gewissen Steuerungs- und Hintergrundfunktionen mit Prioritäten versieht.
Das hier offenbarte Motor-Steuervorrichtungssystem umfaßt insbesondere eine Mikroprozessor-Motorsteuervorrichtung und eine Mikroprozessor-Sensorsteuervorrichtung, die in direkter paralleler Kommunikation arbeiten und ist so konfiguriert, daß es sich insbesondere zur Verwendung bei einem Postgut-Bearbeitungssystem eignet. Eine erste und eine zweite Karte kommunizieren über einen Bus mit der Motor-Steuervorrichtung unabhängig voneinander. Jede Treiberkarte kommuniziert über einen Bus mit einer Vielzahl von Motoren, von denen einige Servomotoren sind. Die jeweiligen Motoren oder eine Gruppe von Motoren sind einem bestimmten Postgut-Bearbeitungssystemmechanismus zugeordnet. Zu jedem Systemmechanismus gehört eine Vielzahl von Sensoren, um über die Sensor-Steuervorrichtungen einen Eingang an die Motor-Steuervorrichtung zu liefern. Außerdem sind den Servomotoren entweder Kodierer für eine Positions-Servosteuerung oder eine Einrichtung zur Bestimmung der rückwirkenden elektromotorischen Kraft (EMF) des Motors für eine Geschwindigkeits-Servorsteuerung zugeordnet. Jeder Kodierer kommuniziert mit der Motor-Steuervorrichtung über einen Bus.
Die Motor-Steuervorrichtung kann ebenso Hintergrundfunktionen durchführen, die sich auf andere Postgut-Bearbeitungssystemfunktionen beziehen. Infolgedessen kommuniziert die Motor-Steuervorrichtung über einen Bus mit anderen Mikro-Steuervorrichtungen für das Postgut-Bearbeitungssystem.
Der Mikroprozessor für die Motor-Steuervorrichtung ist programmiert, um einen Steuerzyklus durchzuführen, in dem eine bestimmte Zeitperiode T jede Motor-Steuerfunktion zugeordnet wird. Beispielsweise kann die Motor-Servoinformation in einem vorgegebenen bzw. eingeplanten Intervall von 40 Mikrosekunden (usec) empfangen. Alle Motor-Steuerfunktionen werden in jedem Zyklus durchgeführt. Durch Programmierung des Mikroprozessors für die Motor-Steuervorrichtung kann die Belastung des Mikroprozessors geeignet behandelt werden, um eine erweiterte Systemsteuerung zu erleichtern.
Beim Einschalten bzw. Hochfahren des Motor-Steuervorrichtungssystems bestimmt der Motor, welche motorbetriebenen Mechanismen vorhanden sind. Sollte die Steuervorrichtung bestimmen, daß ein bestimmter motorbetriebener Mechanismus fehlt, weist die Motor-Steuervorrichtung die entsprechende Prozessorzeit beispielsweise einer Hintergrundfunktion neu zu. Alternativ kann das Motor-Steuervorrichtungssystem angewiesen werden, einen gewünschten motorbetriebenen Mechanismus nicht zu aktivieren. Wiederum nimmt die Motor-Steuervorrichtung eine neue Zuordnung der Systemprozessorzeit vor.
Andere Vorteile und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich einem Durchschnittsfachmann beim Lesen der folgenden ausführlichen nicht beschränkenden Beschreibung eines Beispiels davon, welches unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargelegt wird.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Postgut-Bearbeitungssystems, welches sich insbesondere für die vorliegende Erfindung eignet;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer Konfiguration eines Motor-Steuervorrichtungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Diagramm für die Software-Hierarchie einer Motor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Datenflußdiagramm für eine Motor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 ein schematisches Diagramm der Mikroprozessorbelastung der Motor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
In den Zeichnungen tragen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine System-Steuervorrichtung, welche einzigartig zur Verwendung für Hochgeschwindigkeits-Postgutbearbeitungssysteme konfiguriert ist. Außer anderen Vorteilen liegt ein Hauptvorteil der insbesondere hier offenbarten Steuervorrichtung darin, daß sie eine wesentliche Flexibilität für die Konfiguration eines Postgut-Bearbeitungssystems anbietet. Das heißt, daß die System-Steuervorrichtung ermöglicht, daß das Postgut-Bearbeitungssystem eine offene Architektur aufweist, die die Einbindung von zusätzlichen Bearbeitungsstationen erlaubt, so wie sie nachträglich ohne neue Konfiguration der System-Steuervorrichtung oder ihrer Programmierung erforderlich sind. Alternativ kann die Motor-Steuervorrichtung selektiv untergeordnete Systeme des Postgut-Bearbeitungssystems aktivieren, um eine Matrix von Betriebsmoden für das Postgut-Bearbeitungssystem zu erzeugen.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 für die bevorzugte Ausführungsform wirkt die System-Steuervorrichtung auf ein Postgut-Bearbeitungssystem, welches allgemein mit 11 bezeichnet ist und eine Vielzahl von Modulen umfaßt, die unter der Steuerung und dem Einfluß der System-Steuervorrichtung stehen, die allgemein mit 13 bezeichnet ist. Die einzelnen Module sind ein Umschlag-Zuführungsmodul 15, ein singulärer Modul 17, ein Verschluß-Transportmodul 19, der ein Verschlußmodul 21 umfaßt und eine Einrichtung, die hier als ein integriertes Modul 23 bezeichnet wird. Das integrierte Modul umfaßt ein Wägemodul 25, ein Meßmodul 27, ein Farbwalzenmodul 29, ein Bandmodul 31, ein Transportmodul 33 und ein Druckwalzenmodul 35. Der integrierte Modul wird deshalb so bezeichnet, weil die einzelnen Module in einem einzigen Gehäuse montiert sind, die im folgenden in ihrer Gesamtheit auch als Frankiermaschine 23 bezeichnet werden. Jeder Modul umfaßt den geeigneten Mechanismus, um eine Postgut-Bearbeitungsfunktion durchzuführen.
Allgemein nimmt der Zuführungsmodul 15 einen Umschlagstapel 36 auf und enthält in der bevorzugten Ausführungsform geeignete Einrichtungen, um den Bodenabschnitt des Postgutstapels 36 hin und her zu schütteln. Der Singulator 17 ist mit der Funktion ausgestattet, den untersten Umschlag 38 aus dem nun teilweise geschüttelten Umschlagstapel 36 in einer sequentiellen Art zu extrahieren und um den Umschlag 38 an den Verschluß-Transportmodul 19 zu liefern. Der Verschluß-Transportmodul 19 ist mit der Funktion ausgerüstet, den Umschlag 38 über den Verschlußmodul 21 zu führen. Der Verschluß-Transportmodul 19 ist ein intelligentes Modul, welches die Möglichkeit aufweist, den Verschlußzustand des Umschlags 38 festzustellen. Der Verschluß-Transportmodul 19 umfaßt einen Verteilermodul 40 zum Erfassen und zum Reagieren auf den Verschlußzustand eines Umschlages, so daß in einem Betriebsmodus vorher verschlossene Umschläge 38 von den nicht verschlossenen Umschlägen 38 unterschieden werden konnen, derart, daß nur unverschlossene Umschlage 38 einer Verschlußoperation durch den Verschlußmodul 21 unterzogen werden. Der Verschluß-Transportmodul 19 liefert den Umschlag 38 außerdem an den Transportmodul 33 des integrierten Moduls 23.
Wie oben beschrieben besteht der integrierte Modul 23 aus einem Wägemodul 25, einem Meßmodul 27, einem Farbwalzenmodul 29, einem Bandmodul 31, einem Transportmodul 33 und einem Druckwalzenmodul 35. Der Transportmodul 33 für die Frankiermaschine empfängt den Umschlag 38 von der Zuführungs-Transporteinrichtung 19 und liefert den Umschlag an eine Waage 25. Der Wägemodul 25 ist mit der Funktion ausgerüstet, den Umschlag 38 zu wiegen und um den geeigneten Portowert als Funktion des bestimmten Gewichtes dem an der Frankiermaschine 23 angebrachten Porto-Frankiermoduls 27 mitzuteilen. Das in dem bevorzugten Frankiersystem verwendete Zeichen-Aufdruckverfahren wird im Stand der Technik als Flachbett-Zeichendrucken bezeichnet. Dementsprechend ruht der Umschlag 38 nach seiner Wägung auf der Waage und die Druckelemente des Porto-Frankiermoduls 27 werden als Funktion des Gewichts des Umschlags 38 auf den geeigneten Wert eingestellt. Der Farbwalzenmodul 29 ist dann mit der Funktion ausgerüstet, die Zeichen des Frankiermoduls 27 mit Farbe zu versehen. Nachdem die Druckelemente des Porto-Frankiermoduls mit Farbe versorgt worden sind, wird der Druckwalzenmodul 35 mit der Funktion ausgestattet, den Umschlag 38 in Druckkontakt mit den Druckelementen des Porto-Frankiermoduls 27 zu bringen. Nachdem durch den Porto-Frankiermodul 27 auf den Umschlag 38 gedruckt worden ist, übernimmt der Transportmodul 33 wieder die Kontrolle über den Umschlag 38 und wirft den Umschlag 38 aus der Frankiermaschine 23 aus.
Unter Bezugnahme auf Figur 2 umfaßt das allgemein mit 13 bezeichnete Steuervorrichtungssystem eine programmierbare Miktorprozessor-Motorsteuervorrichtung 50 und eine programmierbare Mikroprozessor-Sensorsteuervorrichtung 52. Die Motor-Steuervorrichtung 50 und die Sensor-Steuervorrichtung 52 kommunizieren direkt und parallel. Allgemein ist die Sensor-Steuervorrichtung 52 programmiert, um jeden einer Vielzahl von Sensoren abzufragen und die Sensorinformation zu speichern, bis sie von der Motor-Steuervorrichtung 52 angefordert wird.
Ein Sensor-Bus 54 stellt eine Kommunikation zwischen der Sensor-Steuervorrichtung 52 und einer Vielzahl von Sensoren und Sensorbanken her. Beispielsweise kommuniziert die Sensor-Steuervorrichtung 52 über den Bus 54 mit einer Vielzahl von Sensoren und Sensorbanken, die den Modulen 15, 17 und 19 für den Zuführungsabschnitt zugeordnet sind, beispielsweise optische Sensoren, die einem Wassersystem für den Verschlußmodul 21 zugeordnet sind. Hall-Effektsensoren 58, die dem Singulator-Modul 17 zugeordnet sind, um die Dicke eines Umschlages 38 zu bestimmen, ein optisches Sensorfeld 60 zur Bestimmung der Klappenkonfiguration eines nicht verschlossenen Umschlags 38, welcher dem Verschlußmodul 21 zugeordnet ist, optische Sensoren 62 für den Postgutfluß, welche den jeweiligen Modulen 15, 17 und 19 für den Zuführungsabschnitt zugeordnet sind, um die Zeitposition des Umschlags 38 relativ zu den jeweiligen Modulen 15, 17 und 19 für den Zuführungsabschnitt zu erfassen.
Außerdem kommuniziert die Sensor-Steuervorrichtung 52 über den Bus 54 mit einer Vielzahl von Sensoren und Sensorbanken, die dem integrierten Modul 23 zugeordnet sind, beispielsweise optische Sensoren 64, die dem Bandeingang an dem Bandmodul 31 zugeordnet sind und optische Sensoren 66, die dem Bandausgang von dem Bandmodul 31 zugeordnet sind, optische und Hall-Effektsensoren 38, die dem Motorantriebssystem für den Bandmodul 31 zugeordnet sind und ein Frankiermodul 27, welches das Antriebssystem lädt, Hall-Effektsensoren 70, die den Antriebssystemen für den Druckwalzenmodul 35 zugeordnet sind und optische Sensoren 72, die dem integrierten Modul 35 zugeordnet sind, um die Zeitposition des Umschlags 38 innerhalb des integrierten Moduls 35 zu erfassen.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Modulbaugruppen, die unter dem Einfluß von Motoren stehen, frei gewählt werden können. Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß die Motor-Steuervorrichtungssysteme 13 zusammen mit irgendeinem geeigneten Systemmechanismus arbeiten. Der Systemmechanismus, welcher hier allgemein beschrieben ist, wird zum Zwecke einer Erläuterung verwendet und legt die bevorzugte Umgebung für die hier in Frage stehende Erfindung dar.
Die Motor-Steuervorrichtung 50 kommuniziert über einen ersten Bus 74 mit einer ersten Motor-Treiberkarte 76. Die Treiberkarte 76 kann sich innerhalb des integrierten Moduls 23 befinden. Alternativ sind die Module 15, 17 und 19 für den Zuführungsabschnitt in einem einzigen Gehäuse untergebracht, welches auch die Treiberkarte 76 aufnimmt. Die Treiberkarte 76 kommuniziert wiederum über einen jeweiligen Bus 78 mit einer Vielzahl von Motoren, die den Modulen 15, 17 und 19 für den jeweiligen Zuführungsabschnitt zugeordnet sind, wie beispielsweise ein dem Zuführungsmodul 15 zugeordneter Motor 80, dem Singulatormodul 17 zugeordnete Motoren 82 und 83, ein dem Verschluß-Transportmodul 19 zugeordneter Motor 84, dem Verschlußmodul 21 zugeordnete Motoren 86 und 87 und ein dem Verteilermodul 40 zugeordneten Solenoidmotor 88.
Die Motor-Steuervorrichtung 50 kommuniziert auch über einen zweiten Bus 90 mit einer zweiten Motor-Treiberkarte 92. Die Treiberkarte 92 kommuniziert wiederum über einen jeweiligen Bus 94 mit einer Vielzahl von Motoren, die den Modulen 25, 27, 29, 31, 33 und 35 des integrierten Moduls 23 zugeordnet sind. Beispielsweise kommuniziert die Treiberkarte 92 über den Bus 94 mit den dem Transportmodul 33 zugeordneten Motoren 96 und 97, einem dem Farbwalzenmodul 92 zugeordneten Motor 98, einem dem Druckwalzenmodul 35 zugeordneten Motor 100, dem Band/Meßmodulen 29 und 31 zugeordneten Motoren 102 und 103 und einem dem Bandmodul 29 zugeordneten Motor 104. Es soll darauf hingewiesen werden, daß eine einzige Treiberkarte verwendet werden kann.
Eine Vielzahl der Motoren kann eine Kodiervorrichtung umfassen, die ermöglicht, daß sich die jeweiligen Motoren unter einer Positions-Servosteuerung der Motor-Steuervorrichtung 50 befinden, beispielsweise die Motoren 83, 84, 86, 96, 98, 100, 102, 103 und 106. Ein Leerlauf-Kodiermechanismus 106, der hier dem Verschluß-Transportmodul 19 zugeordnet ist, ist vorgesehen, um tatsächliche Geschwindigkeitsdaten für einen durchlaufenden Umschlag 38 an die Motor-Steuervorrichtung 50 zu liefern. Die jeweiligen Motor-Kodiervorrichtungen kommunizieren mit der Motor-Steuervorrichtung 50 über den Bus 108. Die Motor-Steuervorrichtung 50 kann außerdem mit einem Zusatz- und/oder Hilfssystem kommunizieren, wie beispielsweise dem Meßmodul 27 und dem Wägemodul 25.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die Motor-Treiberkarten 76 und 92 aus einer Vielzahl von Kanälen. Jeder Kanal ist einem jeweiligen Motor zugeordnet und enthält einen herkömmlichen H-Brückenverstärker, der auf ein von der Motor-Steuervorrichtung 50 erzeugtes Impulsbreiten-moduliertes Signal anspricht. Jeder der gewünschten Motoren kann in einer im folgenden zu beschreibenden Art einer Positions-Servosteuerung und/oder einer Geschwindigkeits-Servosteuerung unterzogen werden. Für irgendeinen für eine Geschwindigkeits-Servorsteuerung gewählten Motor umfassen die jeweiligen Motor-Treiberkarten 76 oder 92 eine herkömmliche EMF-(elektromotorische Kraft)-Schaltung, um die rückwirkende EMF des jeweiligen Motors abzuleiten und die rückwirkende EMF, aus der die Geschwindigkeitsinformation erhalten wird, über den jeweiligen Bus 74 oder 90 an die Motor-Steuervorrichtung 50 zu übertragen.
Unter Bezugnahme insbesondere auf die Figuren 3 und 4 sind geeignete Software-Schnittstellen für die Motor-Steuervorrichtung 50 allgemein mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet und modular konfiguriert. Die Software enthält einen Modul 122 für eine 500 Mikrosekunden-Unterbrechung (Interrupt Modul 122), welches Untermodule aufweist, nämlich ein Modul 124 zum Erzeugen von Motor PWMs, ein Modul 126 zum Lesen der Kodiereinrichtungen und rückwirkenden EMFs und ein Modul 128 zum Lesen von Sensordaten von der Sensor-Steuervorrichtung 52. Die Software umfaßt ferner ein Kommunikationsmodul 130, ein Modul 132 für die Positions-Servosteuerung, ein Modul 134 für die Geschwindigkeits-Servosteuerung, ein Zusatz-Kommunikationsmodul 136, ein Ablauf-Steuerungsmodul 138, ein Modul 139 zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsprofils und ein Diagnosemodul 140. Das Zusatz-Kommunikationsmodul 136 kann eine Kommunikation zwischen der Motor-Steuervorrichtung 50 und Peripherie-Einrichtungen steuern.
Das Ablauf-Steuerungsmodul 138 besteht aus drei Untermodulen; ein Modul 142 zur Modusauswahl, ein Ablaufsteuerungsmodul 144 für den Postgutfluß und ein Druckablauf-Steuerungsmodul 146. Das Modul 142 für die Modusauswahl steuert die Betriebsmoden der Motor-Steuervorrichtung, das heißt die Kommunikationen, den Postgutfluβ und die Druckablauf-Steuerungsmodule. Das Modul 144 für den Postgutfluß führt eine Ablaufsteuerung von irgendwelchen Ereignissen durch, die sich auf den Postgutfluß beziehen und das Druckablauf-Steuerungsmodul wird eine Ablaufsteuerung für alle Ereignisse durchführen, die sich auf das Aufdrucken von Portogebühren auf dem Umschlag 18 beziehen.
Unter Bezugnahme auf die Figur 4 ist der Datenfluß so, daß das Interruptmodul 122 Daten von dem Kodierbus 108 und dem Sensorbus 54 und den Motor-Servormodulen 132 und 134 empfängt. Das Interruptmodul 122 überträgt außerdem Daten an die Motor-Treiberkarten 76 und 92, den Profilerzeugungsmodul 139, die Motor-Servomodule 132 und 134 und an ein Unterprogramm 150, welches die Servobefehle erzeugt. Das Unterprogramm 150 ist ein Unterprogramm des Moduls 134 und soll die Zugmotoren wie beispielsweise den Motor 86 konfigurieren. Der Ablauf-Steuerungmodul 138 empfängt Daten von dem Interruptmodul 122 und von den Kommunikationsmodulen 130 und 136. Der Ablauf-Steuerungsmodul 138 überträgt Daten an den Profilerzeugungsmodul 139, das Unterprogramm 150 für den Befehlserzeugungsmodul, an die Kommunikationsmodule 130 und 136 und an die Systemsolenoide 88 und 96. Die Kommunikationsmodule 130 und 136 senden und empfangen Daten von dem geeigneten Kommunikationsbus.
Allgemein ist das Motor-Steuersystem 13 für die Aktivierung und die Steuerung aller Motoren und den den Systemmodulen zugeordneten Baugruppen zuständig. Während eine Postgutbearbeitung die Steuerung von Transportmotoren in den Zuführungs-, Verschluß- und integrierten Modulen umfaßt, kann eine Postgut-Bearbeitung ebenso vom Benutzer wählbare Funktionen umfassen. Beispielsweise sind gemäß dem Postgut-Bearbeitungssystem 11 die Operationsoptionen in Tabelle 2 aufgeführt. TABELLE 2 OPERATIONSMODEN-MATRIX FÜR POSTGUT BEARBEITUNG DRUCKEN VERSCHLIESSEN WÄGUNG NUR FLUSS NUR GEWICHT NUR VERSCHLUSS KEIN DRUCK NUR DRUCK KEIN VERSCHLUSS KEIN GEWICHT VOLLE FUNKTION AUS EIN
Unter Bezugnahme auf die Motor-Steuervorrichtung 50 wird die Last der Zentralprozessoreinheit (CPU) durchgeführt, indem die Motor-Steuerung 50 programmiert wird, um nach jeder Millisekunde, wie in Figur 5 gezeigt, einen Steuerzyklus durchzuführen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Zykluszeit eingestellt werden kann, so daß sie den Systemanforderungen angepaßt ist. Jeder Steuerzyklus ist in eine diskrete Zeitperiode T aufgeteilt, in der Steuerfunktionen, wie in Tabelle 1 angegeben und in Figur 5 dargestellt, durchgeführt werden. Die Abfolge von Funktionen, die während jedes eine Millisekunde dauernden Steuerzyklusses wie unten angegeben durchlaufen werden, sind von rechts nach links in Figur 5 aufgelistet. TABELLE 1 ZEITZYKLUS-LADUNG DER MOTOR-STEUERVORRICHTUNG ZEIT PRIORITÄT FUNKTION Zeitgeber-Interrupt mit 500 Mikrosekunden/Lese alle Kodierer/Schreibmotor-Konfigurationen Erzeugung einer Befehlsroutine für den Motor 86 Ausführung einer Positions-Servosteuerungsroutine für den Motor 86 Übergang in den Kommunkationsmode mit den Zusatz-Mikrosystemen Ausführung einer Geschwindigkeits-Servosteuerungsroutine für die Motoren 82 Ausführung einer Positions-Servosteuerungsroutine für die Motoren 83 Ausführung einer Geschwindigkeits-Servosteuerungsroutine für 87 Ausführung einer Positions-Servosteuerungsroutine für den Motor 84 Ausführung einer Positions-Servosteuerungsroutine für den Motor 98 Übergang in einen Kommunikationsmode mit den Zusatz-Mikrosystemen Ausführung einer Geschwindigkeits-Servosteuerungsroutine für den Motor 100 Ausführung einer Geschwindigkeits-Servosteuerungroutine für den Motor 96 Ablesen aller Sensoreingänge Zeitgeber-Interrupt mit 500 Mikrosekunden/Lese alle Kodierer/Schreibmotor-Konfigurationen Erzeugung einer Befehlsroutine für den Motor 86 Übergang in einen Kommunikationsmode mit den Zusatz-Mikrosystemen Ausführung einer Positions-Servosteuerungsroutine für den Motor 86 Reserviert für eine Bus-Kommunikationsroutine für ein Zusatz-Mikrosystem Übergang in die Ablaufsteuerungsroutine Übergang in den Kommunikationsmode mit Zusatz-Mikrosystemen Ausführung einer Routine für die Motorprofilerzeugung Ausführung einer Routine für die Ablaufdiagnose Starte Hintergrundoperation
Während jeder Steuerperiode wird die bestimmte Steuerfunktion durchgeführt und mit einer Priorität versehen. Die Routinen liegen im Bereich der Prioritäten 1 bis 5, wobei die Priorität 1 die höchste Priorität ist. Falls zu irgendeinem Zeitpunkt eine Funktion mit höherer Priorität eine zusätzliche Prozessorzeit erfordert, wird in der Prozedur gemäß Tabelle 1 die benötigte Zeit von der übrigen Funktion mit der niedrigsten Priorität bereitgestellt. Beispielsweise kann von dem Zeitintervall 22 Zeit bereitgestellt werden, derart, daß eine Startdiagnose in dem bestimmten Zyklus nicht durchgeführt wird.
Es wird somit nun einem Fachmann ersichtlich, daß die hier beschriebene vorliegende Erfindung eine wertvolle System-Steuervorrichtung zur Anwendung bei Hochgeschwindigkeits-Postgut-Bearbeitungssystem anbietet und eine wesentliche Flexibilität bei der Konfiguration eines Postgut-Bearbeitungssystems erlaubt. Der Leser wird darauf hingewiesen, daß eine gleichzeitig eingereichte Anmeldung, EP-A-0 372 726 andere Aspekte des hier beschriebenen Systems beansprucht.

Claims

1. Ein Motor-Steuervorrichtungssystem (3) zum Steuern der jeweiligen Motoren einer Vielzahl von zusammenwirkenden Einheiten einer Vorrichtung, die einem Artikel-Bearbeitungssystem (11) zugeordnet sind, wobei das Artikel-Bearbeitungssystem angeordnet ist, um eine Vielzahl von Funktionen für einen Artikel (38) auszuführen, der an dem Artikel-Bearbeitungssystem vorbeiläuft, wobei das Motor-Steuervorrichtungssystem (13) umfaßt:

eine Motor-Treiberkarte (76, 92) mit einer Vielzahl von Eingangskanälen und einer Vielzahl von jeweiligen Ausgangskanälen;

wobei die Motoren (83, 84, 86, 96, 89, 100, 102, 103) mit einem jeweiligen Ausgangskanal der Motor-Treiberkarte über eine Leitung in Kommunikation treten;

einen programmierbaren Mikroprozessor (50), der mit den Eingangskanälen der Treiberkarte über einen Bus kommuniziert;

eine Vielzahl von Sensoren (56, 58, 60, 62), die jeweils zugeordnet zu jeder Einheit der Vorrichtung montiert sind und mit dem programmierbaren Mikroprozessor über einen Bus kommunizieren, wobei die Sensoren auf den Einheiten der Vorrichtung angeordnet sind, um an dem Mikroprozessor Informationen, wie die Artikelgröße, die Positions- und Geschwindigkeitsinformation bereitzustellen und um Information über den Betrieb der Vorrichtung bereitzustellen; und

wobei der Mikroprozessor (50) so programmiert ist, daß ein Steuerzyklus mit einer gewünschten Frequenz durchgeführt wird, wobei jeder Steuerzyklus in diskrete Zeitintervalle (T) unterteilt ist, wobei der Mikroprozessor während einiger dieser Zeitperioden Motor-Steuerbefehlsinformation an die Treiberkarte für jeweilige Motoren sendet, und wobei der Mikroprozessor während anderer Zeitintervalle Information von den Sensoren liest;

wobei der Mikroprozessor ferner programmiert ist, um eine Ablaufsteuerungs-Programmeinrichtung (138) zu erhalten, um eine Ablaufsteuerung für die Betätigung der Motoren relativ zu dem jeweiligen Motor-Steuerzyklus für synchronen und zusammenwirkenden Betrieb der Motoren während einem anderen Zeitintervall vorzunehmen;

wobei der Mikroprozessor ferner programmiert ist, um zisätzliche Bearbeitungen während zumindest einem Zeitintervall durchzuführen.

2. Ein Motor-Steuervorrichtungssystem (13) zum Steuern von jeweiligen Motoren einer Vielzahl von zusammenwirkenden Einheiten einer Vorrichtung, die einem Postgut-Bearbeitungssystem (11) zugeordnet sind, wobei das Bearbeitungssystem angeordnet ist, um eine Vielzahl von Funktionen für ein Poststück (39) durchzuführen, welches das Bearbeitungssystem durchläuft, wobei das Motor-Steuervorrichtungssystem (13) umfaßt:

wobei die Motoren (83, 84, 86, 96, 98, 100, 102, 103) mit einem jeweiligen Ausgangskanal der Motor-Treiberkarte über eine Leitung kommunizieren;

eine Vielzahl von Sensoren (96, 98, 60, 62), die jeweils den Einheiten der Vorrichtung zugeordnet sind und mit dem Mikroprozessor über einen Bus kommunizieren, wobei die Sensoren auf den Einheiten der Vorrichtung angeordnet sind, um an dem Mikroprozessor Informationen, wie beispielsweise Poststückgröße, Positions- und Geschwindigkeitsinformation bereitzustellen, und um Informationen über den Betrieb der Vorrichtung vorzusehen; wobei der Mikroprozessor (50) so programmiert ist, daß ein Steuerzyklus mit einer gewünschten Frequenz durchgeführt wird, wobei jeder Steuerzyklus in diskrete Zeitintervalle (T) unterteilt ist, wobei der Mikroprozessor während den jeweiligen Zeitintervallen Motor-Steuerungsbefehlsinformation an die Treiberkarte für die jeweiligen Motoren sendet und wobei der Mikroprozessor während anderer Zeitintervalle Information von den Sensoren liest;

wobei der Mikroprozessor ferner programmiert ist, um eine Ablaufsteuerungs-Programmeinrichtung (138) zu umfassen, um eine Ablaufsteuerung für die Betätigung der Motoren relativ zu dem jeweiligen Motor-Steuerzyklus für synchronen und zusammenwirkenden Betrieb der Motoren während einem anderen Zeitintervall vorzunehmen; und

wobei der Mikroprozessor ferner programmiert ist, um eine zusätzliche Bearbeitung während zumindest einem Zeitintervall durchzuführen.

3. Ein Motor-Steuervorrichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2,

außerdem umfassend eine Motor-Geschwindigkeitsprogrammeinrichtung zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsprofils für jeden jeweiligen Motor während einem anderen Zeitintervall.

4. Ein Motor-Steuervorrichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2,

ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberkarte (76, 92) eine Einrichtung aufweist, diegewünschten Treiberkartenkanälen zur Bestimmung der EMF eines jeweiligen Motors zugeordnet ist, wobei die Einrichtung mit dem Mikroprozessor über einen Bus in einer Informationskommunikation (108) ist;

eine Enkodierungseinrichtung vorgesehen ist, die auf die Position eines Motors einer Vielzahl der jeweiligen Motoren anspricht, um den Mikroprozessor über die jeweilige Motorposition zu informieren, wobei die Enkodierungseinrichtung mit dem Mikroprozessor über einen Bus kommuniziert; und

der Mikroprozessor ferner programmiert ist, um außerdem eine Vielzahl von Zyklus-Zeitintervallen zu umfassen, um die EMF-Information von den jeweiligen Motoren und die Enkodierungsinformation von den jeweiligen Motoren zu verarbeiten und einen neuen Motor-Servobefehl für die jeweiligen Motoren während des nächsten Motorbefehls-Übertragungsintervalls zu senden.

5. Eine Motor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,

außerdem umfassend eine Sensor-Steuervorrichtung (52), die mit dem programmierbaren Mikroprozessor über einen Bus kommuniziert, um Information von den Sensoren durch eine Sensor-Buskommunikation mit der Sensor-Steuervorrichtung derart zu sammeln und zu speichern, daß während zumindest einem Zeitintervall bei Anforderung der Motor-Steuervorrichtung, die Sensor-Steuervorrichtung die gespeicherte Sensor-Information an den programmierbaren Mikroprozessor sendet.

6. Eine Motor-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, außerdem umfassend eine Programmeinrichtung, um jedem Zeitintervall eine Priorität derart zuzuordnen, daß für den Fall, daß eine Zeitintervallfunktion mit höherer Priorität zusätzliche Prozessorzeit pro Zyklus erfordert, die zusätzliche Prozessorzeit von dem Prozessor-Zeitintervall bereitgestellt wird, die dem verbleibenden Zeitintervall mit der niedrigsten Priorität zugeordnet ist.

7. Eine Motor-Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Mikroprozessor eine Zusatz-Kommunikationseinrichtung (136) aufweist, zum Erzeugen und Empfangen von Datennachrichten von zusätzlichen Nachrichtenquellen während zumindest einem Zeitintervall.