DE9114151U1 - Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende Hydraulikventile - Google Patents
Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende HydraulikventileInfo
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Description
Beschreibung
Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und
Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende Hydraulikventile.
Stand der Technik
Steuerkarten für proportional wirkende Hydraulikventile erfüllen üblicherweise die
Aufgabe, ein analoges Eingangssignal in eine entsprechende Schieberöfffnung des angesteuerten Ventils umzusetzen.
Das analoge Steuersignal kann dabei z.B. von einem handbedienbaren Sollwertpotentiometer
stammen oder auch durch eine übergeordnete Steuerung vorgegeben werden.
Die zulässige Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertsignals wird in der Regel über
Rampen begrenzt, deren Steilheit über Einstellpotentiometer verändert werden kann.
Wird als zentrale Steuerung der hydraulischen Anlage ein grundsätzlich digital
arbeitendes System wie etwa eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) eingesetzt,
muß der analoge Sollwert an die Ventilsteuerkarte durch ein zusätzliches Analogmodul
der SPS, oder im Falle einer Beschränkung auf einige wenige, feste Sollwerte durch eine
zusätzliche Sollwertgeberplatine erzeugt werden.
Proportionalventile werden häufig so eingesetzt, daß mit einem Proportionalventil ein
System aus mehreren Druck- oder Drosselventilen samt zugehörender Wegeventile nachgebildet wird.
In solchen Anwendungsfällen ist eine stufenlose Sollwertvorgabe an das
Proportionalventil nicht erforderlich oder gewünscht, so daß die Möglichkeit zur Auswahl
eines festen Sollwertes aus einer größeren Anzahl unterschiedlicher Sollwerte den
Ansprüchen genügen würde.
Veränderliche Parameter wie Schieberöffnungen und Rampensteilheiten werden in der
Regel durch das Verdrehen von Potentiometern eingestellt. In der Praxis zeigt dieses
Verfahren den Nachteil, daß der eingestellte Wert nur mithilfe von Meßgeräten (z.B.
Widerstands- oder Spannungsmessung) erfaßt werden kann. Vor allem beim Serviceeinsatz im Feld, etwa beim Austausch einer defekten
Steuerungskarte, kann die Einstellung der Parameter einer neuen Karte auf die geforderten Werte zu einer schwierigen Aufgabe werden.
IhIRO Elektrotechnik GmbH 8750 Aschaftenburg Limesstraße 6 2/9
Problem
Der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde,
eine Steuerkarte zu schaffen, die digitale Steuersignale einer übergeordneten Steuerung
erfaßt und in ein analoges Sollwertsignal zur Ansteuerung eines proportional wirkenden
Hydraulikventil umsetzt.
Die zulässige Anderungsgeschwindigkeit des Sollwertsignals soll über Beschleunigungsrampen einstellbar begrenzbar sein.
Die Anzahl der aufschaltbaren Sollwerte und Rampen soll so groß sein, daß zusätzliche
Hardwareschaltungen zur Sollwerteerzeugung nicht erforderlich sind. Aufgrund der großen Anzahl soll die Einstellung der Parameter ohne den Einsatz von
Meßgeräten in einem einheitlichen und sehr gut reproduzierbaren Verfahren erfolgen.
Eine Grundeinstellung aller Parameter soll schnell und einfach durchführbar sein.
Aus Kompatibiltätsgründen zu bestehenden Systemen soll zusätzlich auch die
Auswertung eines analogen Steuersignals unterstützt werden.
INRO Elektrotechnik GmbH. 8750 Äschaffenburg Limesstraße 6 3/9
Erfindung
Dieses Problem wird mit den Maßnahmen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Der Mikrorechner ermittelt aus den von der externen Steuerung vorgegebenen digitalen
Steuersignalen den ausgewählten Sollwert.
Die Beschaltung der Steuereingänge der Steuerkarte ist dabei so gestaltet, daß die
Ansteuerung potentialfrei über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder ein
sonstiges 24V-Signal erfolgen kann.
Neben der digitalen Ansteuerung erlaubt die Steuerkarte auch die Auswertung eines
analogen Eingangssignals (0 bis 10V). Damit ist die Kompatibilität zu bestehenden
Systemen sichergestellt. Darüberhinaus ist auch die Kombination von digitaler und
analoger Ansteuerung möglich, indem im Mikrorechner das analoge Sollwertsignal mit
dem digital angewählten Sollwert multipliziert wird, der somit wie ein Spannungsteiler
wirkt.
Die Steuerkarte stellt 64 unterschiedliche Sollwerte zur Verfügung, denen jeweils ein
Zahlenwert zugeordnet ist. Bei einem Wertebereich von 0 bis 100 für jeden Sollwert
kann der Zahlenwert als Angabe der Ventilschieberöffnung in Prozent interpretiert
werden.
Der genannte Wert von 64 unterschiedlichen Sollwerten stellt eine für das
Anwendungsgebiet als ausreichend angenommene, aber nicht systembedingte Obergrenze dar. Diese ist in erster Linie durch die Kapazität des Wertespeichers
festgelegt.
Die Änderungsgeschwindigkeit beim Umschalten von einem auf einen anderen Sollwert
wird durch eine Rampenfunktion auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt. Die Steilheit einer Rampe wird ebenso wie ein Sollwert durch einen Zahlenwert festgelegt.
Das aus der Sollwertauswertung und Beschleunigungsbegrenzung resultierende Signal
gelangt dann nach geeigneter Signalaufbereitung als Sollwertsignal an das angeschlossene Proportionalventil.
Die Zahlenwerte für Sollwerte und Rampensteilheiten werden in einem elektrisch
löschbaren und beschreibbaren, nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) hinterlegt.
Die Einstellung der Sollwerte und der Rampensteilheiten erfolgt in einem einfachen,
einheitlichen und gut reproduzierbaren Verfahren, welches eine genaue Justierung ohne
Einsatz von Meßgeräten gestattet.
INRO Elektrotechnik GmbH. 875Q Aschaffenbürg Limesstraße 6 4/9
Hierzu befinden sich auf der Steuerkarte zwei Potentiometer und eine dreistellige
7-Segmentanzeige, auf der alle benötigten Informationen dargestellt werden.
Zur Einstellung eines Parameters muß dieser zunächst aus einer Liste aller Parameter
ausgewählt werden. Danach kann sein Wert geändert werden.
Die Auswahl des Parameters erfolgt über ein Parameterpotentiometer, für welches nur
die Einstellbereiche Linksanschlag, Rechtsanschlag und Mittenposition unterschieden
werden.
Durch Verdrehen des Parameterpotentiometers aus der Mittenposition wird der
Einstellvorgang eingeleitet. Befindet sich dabei das Parameterpotentiometer im Bereich
Linksanschlag, wird die Liste der Parameter in einem vorgegebenen Zeittakt in absteigender Reihenfolge durchlaufen, für den Bereich Rechtsanschlag in aufsteigender
Reihenfolge.
Der Name des jeweils ausgewählten Parameters wird dabei auf der 7-Segment-Anzeige
unter Verwendung einer Kurzbezeichnung dargestellt (z.B. uOO, uO1, .. bzw. rOO, rO1..)
Durch Verdrehen des Parameterpotentiometers in die Mittenposition wird der augenblicklich angezeigte Parameter zur Einstellung ausgewählt.
Wird jetzt das ebenfalls in die Bereiche Linksanschlag, Rechtsanschlag und
Mittenposition eingeteilte Wertpotentiometer auf Linksanschlag oder Rechtsanschlag
verdreht, wird der aktuell gültige Einstellwert des zuvor ausgewählten Parameters auf der
7-Segmentanzeige als Zahlenwert dargestellt.
Nach Ablauf einer bestimmten Wartezeit wird dann der Einstellwert automatisch in einem
festen Zeittakt um eins erhöht (Rechtanschlag) bzw. erniedrigt (Linksanschlag). Nach
zehn Schritten wird der Einstellwert nach jedem Zeittakt um zehn erhöht. Der Übergang
vom Einzelschrittmodus in den Zehnerschrittmodus kann durch kurzzeitiges Verdrehen
des Wertpotentiometers in die Mittenposition vermieden werden.
Für jeden Einstellwert kann dabei eine minimal und ein maximal zulässige Grenze
vorgegeben werden, so daß nicht sinnvolle oder gefährliche Einstellwerte nicht erreicht
werden können.
Wird das Wertpotentiometer bleibend in die Mittenposition gebracht, wird der aktuell
angezeigte Einstellwert festgehalten.
Anschließend kann der Einstellvorgang mit der Auswahl eines anderen Parameters über
das Parameterpotentiometer oder erneuter Wertänderung des aktuellen Parameters fortgesetzt werden.
IMRO Elektrotechnik GmbH / 8750 Aschaftenburg Limesstraße 6 5/9
Der Einstellvorgang wird beendet und die Abspeicherung der neuen Einstellwerte in den
Wertespeicher (EEPROM) wird eingeleitet, sobald ein beliebiges Eingangssignal seinen
Schaltzustand wechselt.
Eine Grundeinstellung aller Parameter kann in einer bestimmten Stellung des
Funktionswahlschalters vorgenommen werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, daß der Aufwand zur
Ansteuerung von Proportional ventilen wesentlich reduziert werden kann.
Durch die Möglichkeit einer ausschließlich digitalen Sollwertvorwahl entfallen alle
Maßnahmen zur analogen Sollwertvorgabe wie der Einsatz eines Analogmoduls im Falle
einer SPS oder von zusätzlichen Sollwertgeberplatinen bei Einfachsteuerungen in Relaistechnik.
Durch die Erfindung wird ferner erreicht, daß die Einstellung aller Parameter wie
Sollwerte und Rampensteilheiten wesentlich vereinfacht wird.
Zur Einstellung der Parameter wird nur ein Schraubendreher benötigt, der Einsatz eines
Meßgerätes ist nicht erforderlich.
Da alle veränderbaren Parameter als Zahlenwert dargestellt und gespeichert werden,
kann eine einmal vorgenommene Einstellung leicht dokumentiert und im Bedarfsfall
wiederhergestellt werden.
Da der Einstellbereich für jeden Parameter einzeln beschränkt werden kann, sind
unzulässige Einstellwerte leicht auszuschliesen.
Generell steht durch die Bereitstellung von mehr als zehn Eingangssteuerleitungen und
durch den Einsatz eines frei programmierbaren Mikrorechners eine äußerst flexible
Lösung für die zu erledigende Aufgabe zur Verfügung.
Eine Kompensation der Nichtlinearität zwischen Schieberöffnung und Durchflußmenge
des Ventils kann über eine Kennlinie im Mikrorechner vorgenommen werden.
Eine Umschaltung zwischen mehreren Kennlinien in Abhängigkeit des Betriebzustandes
des Hydrauliksystems ist denkbar.
IWRO Elektrotechnik GmbH: 875J3 |ischaffebburg ■ Limesstraße 6 6/9
Weiterbildungen der Erfindung
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.
Durch die Auswertung eines Funktionswahlschalters ist eine Anpassung der Steuerkarte
an unterschiedliche Aufgabenstellungen ohne Veränderungen an der Hardware der Platine möglich, indem unterschiedliche Steueralgorithmen oder Parametersätze
ausgewählt werden können.
Dadurch wird es möglich, mehrere, im Funktionsumfang und Wertebereich
unterschiedliche Steuerkarten durch eine einzige Steuerkarte zu ersetzen. Somit läßt sich
eine Vereinfachung des Bestell- und Ersatzteilwesens erreichen.
Außerdem bietet die Erfindung den Vorteil, im Servicefall die Fehlersuche innerhalb des
Hydrauliksystems zu vereinfachen.
Durch das Zuladen einer Grundeinstellung aller Parameter, die den grundsätzlichen
wenn auch nicht optimierten Betrieb des Proportionalventilsystems gewährleistet, können
Fehler durch eine ungeeignete Parameterwahl weitgehend ausgeschlossen werden. Darüberhinaus können in zukünftigen Erweiterungen spezielle Routinen für
Serviceaufgaben über den Funktionswahlschalter ausgewählt werden.
INRO Elektrotechnik GmbH 8750 Asehafferibürg : Limesstraße 6 7/9
Darstellung der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 erläutert.
Figur 1 zeigt die Steuerkarte mit Kennzeichnung der wichtigen Funktionsgruppen und
Elemente der Steuerungskarte.
Der Mikrorechner (1) besteht aus Kontroller und einem Programmspeicher zur Aufnahme
der Steuerungsoftware. Die Steuerungssoftware kann leicht der jeweiligen Anwendung
angepaßt werden.
Der Leistungsteil (2) übernimmt die Versorgung des angeschlossenen Proportionalventils
und der Steuerkarte.
Die Funktionsgruppe Sollwertaufbereitung (9) sorgt für die Anpassung des
Sollwertesignals an die Anforderungen des Proportionalventils.
Die Ein-/Ausgangsgruppe (3) dient zur Potentialtrennung zwischen der Steuerkarte und
der angeschlossenen Steuerung. Die Eingangsströme und Ausgangstreiberleistungen ermöglichen den Anschluß von speicherprogrammierbaren Steuerungen oder
Relaissteuerungen.
Die Einheiten zur Einstellung der Parameter besteht aus den Elementen (4), (5) und (6).
Die 7-Segmentanzeige (4) dient während des Einstellvorgangs zur Darstellung der Bezeichnung des einzustellenden Parameters und des zugehörigen Zahlenwertes.
Der einzustellende Parameter kann durch das Verdrehen des Parameterpotentiometers (5)
ausgewählt und durch das Verdrehen des Wertpotentiometers (6) in seinem Zahlenwert
verändert werden.
Die Einstellwerte der Parameter werden im Wertespeicher (8) nichtflüchtig abgelegt.
Der Funktionswahlschalter (7) ist als Kodierschalter mit 16 Positionen ausgeführt. In der
angebenen Realisierung dienen die Schalterpositionen 0 bis 9 zur Auswahl unterschiedlicher Steuerungsalgorithmen oder Parametersätze, die Schalterpositionen A
bis F sind für Sonderfunktionen wie das Zuladen einer Grundeinstellung der Parameter
genutzt.
INRO Elektrotechnik GmbH,.; 8750;A.scoaff<ünbCrt-g Limesstraße 6 8/9
Claims (2)
1. Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und
Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende Hydraulikventile
gekennzeichnet durch
- die Auswertung analoger und digitaler Ansteuersignale zur Erzeugung eines analogen
Sollwertsignales für ein Proportionalventil,
- die nichtflüchtige Abspeicherung der als Zahlenwerte abgelegten Steuerparameter in
einem elektrisch löschbarem und beschreibbaren Speicher (EEPROM) (8),
- die einheitliche Darstellung aller Steuerparameter mit Name und Wert auf
einer 3-stelligen Sieben-Segment-Anzeige (4),
- die einheitliche Einstellung aller Steuerparameter mithilfe eines Potentiometers (5)
zur Auswahl des Namens und eines Potentiometers (6) zur Einstellung des Wertes.
2. Steuerkarte nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
gekennzeichnet durch
- einen 16-stufigen Funktionswahlschalter (7) zur Auswahl alternativer
Steuerparametersätze oder einer Grundeinstellung aller Parameter.
INRO Elektrotechnik GmbH 875Ö; Aschaffgnbucg \ Limesstraße 6 1 /9
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9114151U DE9114151U1 (de) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende Hydraulikventile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9114151U DE9114151U1 (de) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende Hydraulikventile |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9114151U1 true DE9114151U1 (de) | 1992-06-25 |
Family
ID=6873257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9114151U Expired - Lifetime DE9114151U1 (de) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Steuerkarte mit programmierbarem Mikrorechner zur Leistungsversorgung und Sollwertvorgabe mit Beschleunigungsbegrenzung für proportional wirkende Hydraulikventile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9114151U1 (de) |
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