-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung
eines Fördersystems, welches
eine Mehrzahl von Fördergeräten umfasst, wie
es im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, und auf ein Steuersystem
für ein
solches Fördersystem,
das eine Mehrzahl von Fördergeräten umfasst,
wobei jedes von diesen einer Steuereinheit in Kommunikation mit
Sensormitteln für
die Zufuhr von Statusdaten zugeordnet ist. Auf der Grundlage dieser Statusdaten
und auf der Grundlage von Statusdaten von anderen Fördergeräten erzeugt
das Steuergerät Steuersignale
zum Steuern des Fördergeräts. Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Anlage zur Bildung von Papierpulpen-Ballen
mit einem solchen Fördersystem.
-
Die
Sensormittel eines Fördergeräts können aus
mechanischen Grenzsensoren oder aus induktiven Signalumwandlern
bestehen. Die von dem Sensormittel erhaltenen Statusdaten eines
Fördergeräts stellen
kombinierte Information betreffend den Status des Fördergeräts bereit,
das heißt,
ob das Fördergerät frei ist
oder ob es eine Last (zum Beispiel einen Ballen) trägt, sowie
den Ort des Fördergeräts. In diesem
Zusammenhang soll "Fördergerät" auch dahingehend
verstanden werden, sich auf Maschinen in dem Fördersystem zu beziehen, die
keine echten Fördergeräte sind.
Von einem Kommunikations-Standpunkt aus betrachtet, müssen alle
derartigen Maschinen als Fördergeräte funktionieren.
-
Die
Fördergerätausstattung
in der Pulpenballenbildungslinie für die Herstellung von beispielsweise
Plattenmaterial ist selten von Fall zu Fall gleich. Dies primär deshalb,
da die Voraussetzungen, in welchen die Fördergerätausstattung anzubringen ist,
selten ähnlich
sind, aber auch deshalb, weil die Form der Last (des Ballens) und
die für
das Fördersystem
erforderliche Kapazität
sich von Anlage zu Anlage unterscheidet. Jede Anlage wird speziell
konstruiert, und erfordert somit extensive Konstruktionsarbeit bei
Lieferung. In einem typischen Fall ist ungefähr die Hälfte der Konstruktionsarbeit
den Fördergeräten gewidmet
und zur Hälfte
der anderen in der Anlage enthaltenen Maschinenausstattung.
-
Steuersysteme
in modernen Fördersystemen
des diskutierten Typs sind auch so konstruiert, dass die Steuereinheit
für jedes
Fördergerät in einem Zentralrechner
angeordnet ist, der dem Fördersystem
gemeinsam zugehört.
Der Zentralrechner enthält somit
eine Steuereinheit für
jedes Fördergerät, wobei jede
Steuereinheit in Wirklichkeit ein Programmmodul ist. Jedes Steuergerät kommuniziert über seine Steuereinheit
mit allen anderen Fördergeräten, von welchen
das in Frage stehende Fördergerät abhängig sein
kann. Die Steuereinheit empfängt
Statusdaten von den Fördergeräten, von
welchen es abhängig ist.
Ein Fördergerät ist von
den Fördergeräten abhängig, deren
Status beeinflusst, wie das in Frage stehende Fördergerät gesteuert werden soll. Rein
theoretisch kann ein Fördergerät von einer
unendlichen Anzahl anderer Fördergeräte abhängig sein.
In der Praxis ist ein Fördergerät jedoch üblicherweise
von nicht mehr als etwa 15 anderen Fördergeräten abhängig und seine Steuereinheit
empfängt
somit Statusdaten von 15 anderen Fördergeräten. Auf der Grundlage der
Statusdaten erzeugt die Steuereinheit Steuersignale zur Steuerung
des Fördergeräts, das zu
der Steuereinheit gehört.
-
DE-A-41
15 327 offenbart ein Fördersystem mit
einer Mehrzahl von Fördergeräten, die
in einer einzigen Linie angeordnet sind. Jedes Fördergerät weist einen Antriebsmotor
auf, der von einer zugehörigen
Steuereinheit gesteuert wird. Die Steuereinheiten sind in einer
Reihenverbindung verbunden, und jede Steuereinheit ist auch mit
zumindest einem Sensor verbunden. Jede Steuereinheit steuert ihren
Antriebsmotor, aber liefert auch Steuersignale zu den zwei benachbarten
Steuereinheiten und empfängt Steuersignale
in der entgegengesetzten Richtung.
-
Da
jedes Fördergerät in einem
Fördersystem seinen
eigenen Satz von Fördergeräten hat,
von welchen es abhängig
ist, und da zwei Fördersysteme kaum
jemals gleich sind, sind extrem komplexe, kundenspezifische Lösungen für jedes
Fördersystem
erforderlich. Im Prinzip ist daher eine spezifische Steuereinheit
für jedes
Fördergerät erforderlich.
-
Wenn
aus irgendeinem Grund die Anlage zu ändern ist, zum Beispiel dadurch,
dass ein Fördergerät entfernt
wird, oder diesem eine leicht abgeänderte Funktion gegeben wird,
müssen
die Steuereinheit dieses Fördergeräts und die
Steuereinheiten von allen anderen Fördergeräten, die von diesem Fördergerät abhängig sind,
erneut programmiert werden.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Probleme zu vermeiden
und dadurch unter anderem die Konstruktionsarbeit und demzufolge
die Kosten erheblich zu senken.
-
Diese
Aufgabe wird erzielt mit einem Verfahren und einem Steuersystem
von der in der Einleitung beschriebenen Art, welchen die kennzeichnenden
Merkmale gegeben wurden, die in den Ansprüchen 1 bzw. 2 definiert sind.
-
Rekursion
wird in der Erfindung genutzt, das heißt, jedes Fördergerät kommuniziert nur mit Fördergerät(en), die
diesem benachbart sind, welche ihrerseits mit deren benachbarten
Fördergeräten kommunizieren,
und so weiter. Ein benachbartes Fördergerät wird als solches angenommen,
welchem das Fördergerät eine Last
liefern kann, oder von welchem es eine Last empfangen kann. Die
Kommunikation umfasst die Steuereinheit von jedem Fördergerät, das Steuerinformation
von bzw. zu der Steuereinheit von jedem seiner benachbarten Fördergeräte empfängt oder überträgt. Die
Steuerinformation von jedem Steuergerät wird aus den eigenen Statusdaten des
Fördergeräts und der
Steuerinformation seiner benachbarten Fördergeräte erzeugt. Daher besitzt jedes
Steuergerät
keine direkte Information betreffend den Status seiner benachbarten
Steuergeräte, sondern
anstelle dessen besitzt es Steuerinformation, die auf der Grundlage
von Statusdaten von verschiedenen Steuergeräten erzeugt wurde. Eine Kette von
Fördergeräten wird
somit gesucht und Statusdaten werden in der Form von Steuerinformation
zurückgeführt.
-
Steuersignale
werden zur Steuerung des in Frage stehenden Fördergeräts auf der Grundlage der eigenen
Statusdaten des Fördergeräts und der
Steuerinformation erzeugt, die von der Steuereinheit des Fördergeräts besessen
werden.
-
Die
Steuereinheiten der Steuergeräte
können
somit standardisiert werden. Der Bereich der Steuerinformation zwischen
benachbarten Fördergeräten ist
stets der gleiche, ungeachtet der Art des verwendeten Fördergeräts. Von
dem Kommunikationsstandpunkt aus betrachtet, sind Dreh- und Verfahrarbeitsschritte äquivalent
und ein stationäres
Fördergerät wird als
ein verfahrendes Fördergerät mit nur
einer Position behandelt. Somit ist nur ein Programm zum Bewegen
der Last zwischen Fördergeräten erforderlich.
Alle Transportsysteme werden hinsichtlich des Programmierungsaspekts
identisch, und anschließende Änderungen
bestehender Anlagen sind so einfach wie der Aufbau einer neuen Anlage.
Wenn eine bestehende Anlage erweitert oder geändert wird, ist es nur nötig, die
neuen benachbarten Fördergeräte zu spezifizieren.
Von dem Kommunikationsaspekt kann ein stationäres Fördergerät einfach in ein verfahrendes
Fördergerät geändert werden,
indem Information über
die neuen benachbarten Fördergeräte eingegeben
wird.
-
Erhebliche
Einsparungen können
mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden, da die Steuereinheiten
der Fördergeräte als vollständige, standardisierte
Einheiten gebaut werden. Konstruktionsarbeit wie Programmieren vor
Auslieferung eines neuen Fördersystems,
sowie Konstruktionsarbeit bei der Installation der Fördergeräte wird
auf typischerweise ein Zehntel des zuvor erforderlichen reduziert.
Diese Arbeitseinsparung gilt sowohl dann, wenn ein bestehendes Fördersystem
in Übereinstimmung
mit der Erfindung umgewandelt wird, als auch beim Bau neuer Installationen.
Selbst bestehende Anlagen mit unterschiedlichen Arten von Steuersystemen
können zu
Steuersystemen gemäß der Erfindung
umgewandelt werden.
-
Die
Steuereinheit gemäß der Erfindung
ist für Kommunikation
mit Steuereinheiten dimensioniert, die einer maximalen Anzahl von
benachbarten Fördergeräten zugehören. Dies
bedeutet deshalb, dass die Steuereinheit für den "schlimmsten Fall" dimensioniert ist, welcher in dem Fall
eines Fördersystems für die Ballenbildungs linie
für Papierpulpe
aus einem verfahrenden Fördergerät mit fünf unterschiedlichen Positionen
besteht, wobei jede Position zwei benachbarte Fördergeräte aufweist. Die gleiche standardisierte
Einheit wird in dem einfachsten Fall verwendet, das heißt, einem
geradlinigen Fördergerät mit einem benachbarten
Fördergerät, aber
in diesem Fall wird dessen Kapazität nur teilweise genutzt.
-
In
dem Steuersystem gemäß der Erfindung kann
beispielsweise die Steuereinheit eines Fördergeräts direkt an die Steuereinheiten
seiner benachbarten Fördergeräte angeschlossen
werden, oder zur Kommunikation mit den Steuereinheiten der benachbarten
Fördergeräte mittels
eines Feldbusses vorgesehen werden. Die Kabelverlegung wird minimiert,
wenn ein Feldbus zur Kommunikation zwischen den Fördergeräten verwendet
wird.
-
Physikalische
Eingänge
und Ausgänge
sind an jedem Fördergerät vorgesehen,
die zur Kommunikation mit Motoren, Lampen, Signalausstattung, Sensormittel,
etc. verwendet werden. Die Eingänge
erzeugen Statusdaten an die Steuereinheit und die Ausgänge übertragen
Steuersignale, die von der Steuereinheit zugeführt werden. Der Eingang und Ausgang
kann ebenfalls standardisiert werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform des
Steuersystems gemäß der Erfindung
umfasst jedes Fördergerät eine Steuereinheit,
einen Kommunikationsprozessor für
den Feldbus und physikalische Eingänge und Ausgänge.
-
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
des Steuersystems gemäß der Erfindung
werden die Steuereinheiten als Programmmodule in einem Zentralrechner
realisiert und die Kommunikation mit den Fördergeräten erfolgt über einen
Kommunikationsprozessor in dem Zentralrechner. In diesem Fall umfasst
der Zentralrechner ein Programmmodul für jedes Fördergerät. Dieses Programmmodul bildet
dann die Steuereinheit für
das in Frage stehende Fördergerät.
-
Um
die Erfindung weiter zu erläutern,
werden nun Ausführungsformen
des Steuersystems gemäß der Erfindung,
die beispielsweise ausgewählt
wurden, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
in welchen
-
1 einen
Teil eines Fördersystems
zum Bilden von Papierpulpen-Ballen zeigt, und 2 bis 4 den
prinzipiellen Aufbau von drei unterschiedlichen Ausführungsformen
des Steuersystems für das
in 1 gezeigte Fördersystem
darstellen.
-
1 zeigt
einen Teil einer Ballenbildungslinie für Papierpulpe mit einem Schneidegerät 2,
der sich auf der entfernten linken Seite der Figur befindet, von
welchem Ballen zur Seite transportiert und durch Schwenkfördergeräte 7, 9 zu
den Fördergeräten 4 oder 5 geschwenkt
werden. In der Figur sind die Schwenkfördergeräte 7, 9 in
einer Warteposition zur Annahme von Ballen von dem Schneidegerät 2 gezeigt.
Der Ballen wird von dem Fördergerät 4 zu
dem Fördergerät 6 und
dann auf die Fördergeräte 8 und 10 transportiert.
-
Der
gerahmte Teil 11 nach dem Fördergerät 10 umfasst eine
Waage, eine Ballenpresse und ein weiteres Fördergerät zum Transport des Ballens
zu einer nachfolgenden Einwickelmaschine 13. Die Einwickelmaschine 13 wickelt
den Ballen in ein durch Fördergeräte 15, 20, 22 zugeführtes Einwickelblatt ein,
wie später
diskutiert wird.
-
Der
Einwickelmaschine 13 folgt eine erste Bindemaschine 17,
in welcher der Ballen mit Draht 19 gebunden wird. Nach
der Bindemaschine 17 befindet sich eine Markierungsmaschine 21 und
eine Faltemaschine 12 mit einem Drehtisch zum Heben und Drehen
des Ballens, um die Ecken des Einwickelblatts zu falten, nach welcher
der Ballen einer zweiten Bindemaschine 23 zugeführt wird,
um das Einwickeln durch Binden mit einem Draht 25 zu vervollständigen,
der im Vergleich mit dem Draht in der ersten Bindemaschine 17 aus
der anderen Richtung hindurchgeführt
wird.
-
Natürlich sind
zusätzliche
Fördergeräte für allmählichen
Transport der Ballen zwischen den vorstehend genannten Maschinen
zum Einwickeln vorgesehen.
-
Diese
Einwickelarbeitsschritte, die anschließenden Stapelarbeitsschritte
und weitere Behandlung der Ballen werden hier nicht im Detail beschrieben.
-
Jedes
Fördergerät ist im
Zusammenschluss mit einer Steuereinheit, die physikalischen Eingänge und
Ausgänge,
sowie ein Sensormittel umfasst. Statusdaten aus dem Sensormittel
werden unter anderem zu der Steuereinheit über den physikalischen Eingang
zugeführt,
und Steuersignale werden unter anderem von der Steuereinheit zu
dem Fördergerät über den
Ausgang zugeführt.
-
Die
Steuereinheit des Fördergeräts ist in
einer später
genauer beschriebenen Weise vorgesehen, um mit Steuereinheiten von
ihr benachbarten Fördergeräten zu kommunizieren.
Jede Steuereinheit erzeugt Steuerinformation, welche auf Grundlage
der Statusdaten ihres eigenen Fördergeräts erzeugt
wird, und auch auf der Grundlage von Steuerinformation von benachbarten
Fördergeräten. Über die
Steuereinheiten der benachbarten Fördergeräte wird somit Steuerinformation
erfasst, die zusammen mit ihren eigenen Statusdaten zur Erzeugung
von Steuersignalen zum Steuern ihres eigenen Fördergeräts verwendet wird.
-
Das
Fördergerät 6 erhält somit
Steuerinformation von den Fördergeräten 4, 8, 14 und 15 und das
Fördergerät 8 erhält Steuerinformation
von dem Fördergerät 10 sowie
von dem Fördergerät 6,
etc.
-
Eine
Sequenz könnte
die nachfolgende Erscheinungsform aufweisen, in welcher die Startposition
ein Ballen auf dem Fördergerät 6 ist,
wobei dieser Ballen weiter zu transportieren ist. Wenn die Steuereinheit
für das
Fördergerät 6 Steuerinformation
von der Steuereinheit für
das Fördergerät 8 empfängt, das
letzterer außer
Stande ist, den Ballen anzunehmen, wird der Ballen auf dem Fördergerät 6 zu dem
Fördergerät 14 befördert, wenn
die Steuerinformation seiner Steuereinheit anzeigt, dass Raum für dessen
zeitweiliges Aufbewahren auf dem Fördergerät 14, 16 oder 18 vorliegt.
Angenommen, die Fördergeräte 14 und 16 sind
belegt, aber das Fördergerät 18 ist
frei. Die Statusdaten des Fördergeräts 14 zeigen
dann an, dass dieser belegt ist. Die Steuereinheit für das Fördergerät 14 fragt
die Steuereinheit für
das Fördergerät 16,
ob dort Raum vorliegt. Die Statusdaten des Fördergeräts 16 zeigen an, dass
dieses belegt ist. Die Steuereinheit für das Fördergerät 16 fragt die Steuereinheit
für das
Fördergerät 18,
ob dort Raum vorliegt. Die Statusdaten des Fördergeräts 18 zeigen an, dass
dieses frei ist. Das Steuergerät
für das
Fördergerät 18 antwortet
mit Steuerinformation an die Steuereinheit für das Fördergerät 16, das dieses frei
ist. Die Steuereinheit für
das Steuergerät 16 antwortet
mit Steuerinformation an die Steuereinheit für das Fördergerät 14, dass dort Raum
vorliegt. Die Steuereinheit für
das Fördergerät 14 antwortet
mit Steuerinformation an die Steuereinheit für das Fördergerät 6, dass dort Raum
vorliegt. Sobald Raum auf den Fördergeräten 8 und 10 vorliegt,
um Ballen zum anschließenden
Einwickeln und weitere Behandlung zu transportieren, und das Fördergerät 4 und
das Schwenkfördergerät 7 frei
von Ballen sind, werden Ballen von der zeitweiligen Aufbewahrung auf
Fördergeräten 14, 16, 18 zu
dem Fördergerät 6 zurückgeleitet,
usw. Die Ballenbildungslinie arbeitet normalerweise schneller als
das Schneidgerät
und die zeitweilige Aufbewahrung ist daher nur in dem Fall von Störungen in
dem Betrieb der Ballenbildungslinie erforderlich.
-
Die
in 1 gezeigte Anordnung weist zweifache Ballenbildungslinien
mit einer in der Figur unteren Linie, die identisch zu der in dem
oberen Teil der Figur dargestellten Linie ist, auf.
-
Einwickelmaterial
wird zwischen diesen Linien durch die Fördergeräte 15, 20, 22 und 24 zugeführt. Die
Zufuhr von Einwickelmaterial ist beiden Ballenbildungslinien gemeinsam.
-
2 zeigt
eine Ausführungsform
des Steuersystems gemäß der Erfindung
mit einer Anzahl von Steuereinheiten 26, 28, 30,
welche alle auf einem Fördergerät angeordnet
sind. Jede Steuereinheit 26, 28, 30 ist
direkt an der Steuereinheit von benachbarten Fördergeräten über physikalische Eingänge und Ausgänge 32, 33, 34 und
Kabel 36, 38 angeschlossen.
-
Sensormittel 27, 29, 31 sind
an die Eingänge angeschlossen,
um den Status des Fördergeräts zu sensieren
und Statusdaten zu der relevanten Steuereinheit 26, 28, 30 zuzuführen.
-
3 zeigt
eine Ausführungsform,
in welcher jede der Steuereinheiten 44, 46, 48 auf
einem Fördergerät angeordnet
ist und alle miteinander über einen
auf jedem Fördergerät angeordneten
Kommunikationsprozessor 50, 52, 53 mittels
eines Feldbusses 54 kommunizieren.
-
4 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform,
in welcher Steuereinheiten 70, 72, 74 in einem
Zentralrechner 66 angeordnet sind, und wobei jedes Fördergerät ihrer
eigenen Steuereinheit 70, 72, 74 zugeordnet
ist. Die Statusdaten jedes Fördergeräts werden
mit Hilfe eines Kommunikationsprozessors 60, 62, 64 über einen
Feldbus 56 über
einen Kommunikationsprozess 58 in dem Zentralrechner 66 zu
jeweiligen Steuereinheiten 70, 72, 74 übertragen.
Steuersignale werden von dem Zentralrechner 66 durch den
Kommunikationsprozessor 58 mittels des Feldbusses 56 und über die
Kommunikationsprozessoren 60, 62, 64 zu
den Fördergeräten übertragen.
In dieser Ausführungsform
wird Steuerinformation direkt zwischen den Steuereinheiten 70, 72, 74 in
dem Zentralrechner 66 übertragen.
In dieser Ausführungsform
wird ebenfalls Rekursion in dem Zentralrechner 66 implementiert,
das heißt,
die Steuereinheit jedes Fördergeräts kommuniziert
nur mit den Steuereinheiten seiner benachbarten Fördergeräte.
-
Die
in 3 und 4 beispielhaft dargestellten
Ausführungsformen
umfassen auch Eingänge,
Ausgänge
und Sensormittel, wie zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschrieben
wurde.
-
In
dem Steuersystem gemäß der Erfindung wird
die Steuerinformation zwischen den Steuereinheiten zyklisch übertragen.
Die Steuereinheiten sind daher konstant in Besitz der gesamten erforderlichen Information
und die vorstehenden Sequenzen, die beschreiben, wie Information übertragen
wird, treten somit unverzögert
ein.
-
Fördersysteme
für Ballenbildungslinien
von der vorstehend beschriebenen Art umfassen normalerweise die
folgenden Arten von Fördergeräten:
stationär
schwenkend
verfahrend
stationär mit Drehtisch
kippbar
Winkelumlader,
stationär
Winkelumlader,
verfahrend.
-
Beispiele
von Signalen, welche zur Steuerung des Fördersystems übertragen
werden, sind: Ballen auf Fördergerät, Fördergerätposition 1,
Fördergerätposition 2,
Fördergerätposition 3,
etc., Ballenposition 1, Ballenposition 2, Ballenposition 3,
etc., bereit zum Empfang von Ballen vor Position 1, bereit zum
Empfang von Ballen vor Position 2, bereit zum Empfang von
Ballen vor Position 3, etc., bereit zum Empfang von Ballen
hinter Position 1, bereit zum Empfang von Ballen hinter
Position 2, bereit zum Empfang von Ballen hinter Position 3,
etc., Zufuhr von Ballen vorwärts
bezüglich
Position 1, Zufuhr von Ballen vorwärts bezüglich Position 2,
Zufuhr von Ballen vorwärts
bezüglich
Position 3, etc., Zufuhr von Ballen rückwärts bezüglich Position 1,
Zufuhr von Ballen rückwärts bezüglich Position 2,
Zufuhr von Ballen rückwärts bezüglich Position 3,
etc., und Fördergerät vor, Fördergerät zurück, Kette
vor, Kette zurück,
etc.