EP0370223B1 - Dezentraler Steuerrechner, insbesondere innerhalb einer Rotationsdruckmaschine, der über einen Bus mit mehreren peripheren Einheiten verbunden ist - Google Patents

Dezentraler Steuerrechner, insbesondere innerhalb einer Rotationsdruckmaschine, der über einen Bus mit mehreren peripheren Einheiten verbunden ist Download PDF

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EP0370223B1
EP0370223B1 EP89119106A EP89119106A EP0370223B1 EP 0370223 B1 EP0370223 B1 EP 0370223B1 EP 89119106 A EP89119106 A EP 89119106A EP 89119106 A EP89119106 A EP 89119106A EP 0370223 B1 EP0370223 B1 EP 0370223B1
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EP
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bus
digital
analog
signals
control unit
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Christian Schlegel
Claus Walter
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Manroland AG
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MAN Roland Druckmaschinen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0009—Central control units

Definitions

  • the invention relates to a control computer according to the preamble of claim 1.
  • decentralized control computers are used in printing presses, preferably in rotary printing presses, with the aid of which setting processes and measuring processes are carried out at various points within a part of the printing press.
  • these stations to be operated by the control computer are a few meters away from the control computer.
  • the number of peripheral stations to be operated by the control computer is also often very high, for example between 20 and 54 color sliders in the individual inking units of the printing units, which are adjusted by a motor and the position of which is recorded electronically.
  • Measuring and adjusting or regulating processes should also often be carried out at high speed, for example in order to achieve a control accuracy of a few parts per thousand in the setting of the color slide.
  • the object of the present invention is to develop a device according to the preamble of claim 1 in such a way that, with a simple line design of the bus system, a precise measurement of the analog values in the peripheral units is possible via the control computer and, in particular, the most trouble-free, i.e. undistorted transmission of the analog signals to the control computer can take place.
  • a large number of peripheral units or stations can be addressed and transmitted to these control commands, for example for changing servomotors on color slides, and the analog signals recorded in the peripheral unit can be fed to the control unit with high precision and evaluated therein.
  • actuators etc. as well as devices recording measured values are controlled via the mixed digital-analog bus according to the invention.
  • Addresses and data or control commands are transmitted in digital form via the digital part of the bus and actual values, which are to be recorded in the peripheral units and evaluated in the control computer, are transmitted via the analog part of the data bus.
  • the address recognition and the processing of the control commands each take place in the peripheral unit.
  • the control computer 1 indicated in FIG. 1 is preferably used in a printing press, for example in a web-fed printing press or in a sheet-fed printing press.
  • a printing press for example, a web-fed printing press or in a sheet-fed printing press.
  • the ink slides used in the various printing units on inking units are monitored in their position relative to an ink fountain roller and adjusted or regulated at certain predetermined intervals.
  • the peripheral units 2 shown in the drawings are suitable for such an application.
  • a bus 3 is provided between the control computer 1 and the peripheral units 2, which in the embodiment according to the invention is designed in the form of a ribbon cable.
  • a bus is generally understood to mean a number of lines that lead to more than two stations from a central station and each station has targeted access to the individual lines of the bus, that is to say is usually addressable.
  • the bus 3 according to the invention comprises an address part 4, a data or control part 5, an analog part 6 and a supply part 7.
  • the address part 4 and the data part or control part 5 are designated as digital part 9 and the analog part 6 generally with 10.
  • the individual lines (FIG. 3) of the bus 3 are each connected to a peripheral unit 2 via a plug connection 11, specifically via a stub line or via a connecting part 12. It is advantageous to design the plug connection 11 in the context of the invention as a so-called “struck plug connection", as indicated in FIG. 1.
  • the bus is shown broken off at 13, but can be of any length, so to speak.
  • the addresses in the form of digital signals are transmitted to all peripheral units simultaneously via latched digital bus drivers 15.
  • the digital information forming the addresses is therefore transmitted from the peripheral units 2 to the control computer 1 for the purpose of transmitting analog signals via the analog part 6 of the bus 3 latched, ie kept unchanged in voltage potential on the line.
  • the digital voltage signals settle on the bus after a certain time, depending on the length and other physical properties of the line, so that quasi-steady-state voltage states then arise during the transmission of the analog signals.
  • At least one line 4 is required for the transmission of data from the control computer 1 to the peripheral unit 2, as can be seen from FIG. 3.
  • several address lines and possibly data lines are used, for example four lines, in order, for example, to be able to transmit four address bits simultaneously.
  • analog signals are transmitted differentially, i.e. there are always two lines 27, 28, as indicated at 29, used for the transmission of voltage values taken at the potentiometer 22 and fed to a differential amplifier 26 in the control computer 1, which The analog signal to be measured is determined as the difference between the two voltage values and this difference is fed to an analog-digital converter.
  • the then digitized signals can then be evaluated in the control computer 1, which can possibly lead to a readjustment of an actuating device, for example a color slide actuator in a peripheral unit. This adjustment would then be carried out by means of digital address or control data via the address part 4 or data part 5. For each peripheral unit 2, an individual reference point is obtained for the measurement, which reduces errors due to voltage drops and interference radiation.
  • the voltage supply in the peripheral units 2, for example the potentiometer 22, takes place from the control computer 1 via two analog reference lines 30 and 31, the lines 30 and 31 in the peripheral unit 2 and in the control computer 1 are buffered and decoupled by the circuits 25, 32, 33.
  • Line 30 carries a positive reference signal coming from the output of the analog-digital converter 16 and line 31 carries a 0 volt reference signal. This enables a high degree of reducibility of the measurement, because deviations in the reference voltage are not included in the measurement.
  • All lines, i.e. 27, 28, 30, 31 of the analog bus 6 are terminated with high impedance by buffers 32, 33 in the peripheral unit 2 or by the differential amplifier 26 in the control computer 1.
  • the analog part 6 is thus surrounded on both sides by lines with a stable voltage potential, on the one hand through the power supply line 7 and on the other hand from the digital part 4 or 5, which, as described above, during the measurement and transmission of analog information or signals is kept stable.

Landscapes

  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Bus Control (AREA)
  • Control By Computers (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Steuerrechner gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Es ist bekannt, daß in Druckmaschinen, vorzugsweise in Rotationsdruckmaschinen, dezentrale Steuerrechner verwendet werden, mit deren Hilfe an verschiedenen Stellen innerhalb eines Teils der Druckmaschine zum einen Einstellvorgänge und zum anderen Meßvorgänge durchgeführt werden. Häufig sind diese durch den Steuerrechner zu bedienenden Stationen einige Meter von dem Steuerrechner entfernt. Die Anzahl der vom Steuerrechner zu bedienenden peripheren Stationen ist zudem oft sehr hoch, beispielsweise zwischen je 20 und 54 Farbschiebern in den einzelnen Farbwerken der Druckeinheiten, die motorisch verstellt werden und deren Stellung elektronisch erfaßt wird. Meß- und Stell- bzw. Regelvorgänge sollen zudem häufig mit einer hohen Geschwindigkeit vorgenommen werden, beispielsweise um eine Regelgenauigkeit von einigen Promille bei der Farbschiebereinstellung zu erreichen. Hierfür bedarf es aufwendiger elektronischer Einrichtungen im Hardware- und im Softwarebereich und einen erheblichen Aufwand an Übertragungsleitungen, die häufig abgeschirmt sind, um Störeinflüsse von außen und zwischen den einzelnen Übertragungsleitungen zu vermeiden.
  • Aus der Zeitschrift "Elektronik Informationen" Nr. 11-1987, Seite 58 bis 61, ist es bekannt, einen Steuerrechner (Main-Prozessor) über ein Bussystem, bestehend aus einem separaten Analog-Bus-, Digital-Bus sowie einen Stromversorgungsteil mit mehreren peripheren Einheiten (Instrument-Moduln) zu verbinden. Die Signalleitungen dieses Bussystems sind auf einer aufwendig ausgeführten Platine in Multilayer-Technik ausgeführt. Bussysteme mit Analog- und Digitalteil zur Verbindung eines Rechners mit mehreren Einheiten sind ferner aus der US-A-4 118 772, der EP-A-0 102 152 sowie dem Artikel "Die Busstruktur macht's" aus der DE-Zeitschrift "Elektronik", Heft 9 vom 03.05.85 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derartig weiterzubilden, daß bei einfacher Leitungsausführung des Bussystems eine präzise Messung der Analogwerte in den peripheren Einheiten über den Steuerrechner möglich ist und insbesondere eine möglichst störungslose, d.h. unverfälschte Übertragung der Analogsignale zu dem Steuerrechner erfolgen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Gemäß der Erfindung kann eine große Anzahl von peripheren Einheiten bzw. Stationen adressiert und an diese Steuerbefehle, beispielsweise zur Veränderung von Stellmotoren an Farbschiebern übertragen werden und dem Steuerrechner können die in der peripheren Einheit erfaßten Analogsignale mit hoher Präzision zugeführt und in diesem ausgewertet werden. In den peripheren Einheiten werden also sowohl Stellantriebe etc. als auch meßwerterfassende Einrichtungen über den erfindungsgemäßen gemischten Digital-Analog-Bus angesteuert. Über den Digitalteil des Busses werden in digitaler Form Adressen und Daten beziehungsweise Steuerbefehle übertragen und über den analogen Teil des Datenbusses analoge Istwerte, die in den peripheren Einheiten erfaßt und in dem Steuerrechner ausgewertet werden sollen. Die Adreß-Erkennung und die Verarbeitung der Steuerbefehle erfolgt jeweils in der peripheren Einheit.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Diese zeigen:
    • Fig. 1
    Eine schematische Übersicht des erfindungsgemäßen Steuerrechners mit Analog-Digital-Bus und peripheren Einheiten;
    Fig. 2
    eine detailliertere Darstellung der Ausführung gemäß Fig. 1 und
    Fig. 3
    die Leitungsführung zwischen dem Steuerrechner und einer peripheren Einheit.
  • Der in Fig. 1 angedeutete Steuerrechner 1 wird vorzugsweise in einer Druckmaschine, beispielsweise in einer Rollenrotationsdruckmaschine oder in einer Bogendruckmaschine verwendet. In solchen Druckmaschinen werden beispielsweise die in den verschiedenen Druckwerken an Farbwerken verwendeten Farbschieber in ihrer Position zu einer Farbkastenwalze überwacht und auf bestimmten vorgegebenen Abständen eingestellt, beziehungsweise geregelt. Die in den Zeichnungen dargestellten peripheren Einheiten 2 sind für einen derartigen Einsatz geeignet. Zwischen dem Steuerrechner 1 und den peripheren Einheiten 2 ist ein Bus 3 vorgesehen, der bei der Ausführung gemäß der Erfindung in Form eines Flachbandkabels ausgebildet ist. Unter einem Bus versteht man hier allgemein eine Anzahl von Leitungen, die zu mehr als zwei Stationen von einer Zentralstation aus führen und wobei jede Station gezielt Zugriff zu den einzelnen Leitungen des Busses hat, also üblicherweise adressierbar ist.
  • Der erfindungsgemäße Bus 3 umfaßt einen Adreßteil 4, einen Daten- beziehungsweise Steuerteil 5, einen Analogteil 6 und einen Versorgungsteil 7. In Fig. 1 ist der Adreßteil 4 und der Datenteil beziehungsweise Steuerteil 5 als Digitalteil 9 und der Analogteil 6 allgemein mit 10 bezeichnet. Die einzelnen Leitungen (Fig. 3) des Busses 3 stehen über eine Steckverbindung 11 jeweils mit einer peripheren Einheit 2 und zwar über eine Stichleitung beziehungsweise über ein Anschlußteil 12 in Verbindung. Es ist vorteilhaft, die Steckverbindung 11 im Rahmen der Erfindung als sogenannte "angeschlagene Steckverbindung" auszubilden, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Der Bus ist bei 13 abgebrochen dargestellt, kann quasi aber beliebig lang sein.
  • Über den Adreßteil 4 des Busses 3 werden die Adressen in Form von Digitalsignalen jeweils an alle peripheren Einheiten über gelatchte Digital-Bus-Treiber 15 gleichzeitig übertragen. Das gleiche geschieht gleichzeitig im Datenteil 5 des Busses zur Übertragung von Steuerbefehlen. Die die Adressen bildenden Digitalinformationen werden zwecks Übertragung von Analogsignalen über den Analogteil 6 des Busses 3 von den peripheren Einheiten 2 zum Steuerrechner 1 also gelatcht, d.h. in ihrem Spannungspotential unverändert auf der Leitung gehalten. Die digitalen Spannungssignale schwingen sich auf den Bus nach einer bestimmten Zeit, in Abhängigkeit von der Länge und anderen physikalischen Eigenschaften der Leitung, ein, so daß dann quasi stationäre Spannungszustände bei der Übertragung der Analogsignale entstehen. Für die Übertragung von Daten von dem Steuerrechner 1 zu der peripheren Einheit 2 ist mindestens eine Leitung 4 erforderlich, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Bei höheren Anforderungen an die Geschwindigkeit beziehungsweise bei einer entsprechend hohen Anzahl von peripheren Geräten werden selbstverständlich mehrere Adressenleitungen und ggf. Datenleitungen verwendet, z.B. vier Leitungen, um z.B. vier Adressen-Bits gleichzeitig übertragen zu können.
  • Jede der peripheren Einheiten 2 umfaßt eine Adreßerkennungsschaltung 17, mit deren Hilfe erkannt wird, welche der peripheren Einheiten 2 von dem Steuerrechner 1 her ausgewählt wurde. Nachdem eine bestimmte periphere Einheit 2 die ihr zugeordnete Adresse im Adreßteil 4 des Busses 3 erkannt hat, können die auf dem Daten- beziehungsweise Steuerteil 5 liegenden Steuerinformationen an die ausgewählte periphere Einheit 2 gegeben werden. Dies geschieht mittels eines Schreibsignales auf der Schreibleitung 8, die dafür sorgt, daß die ausgewählte Peripherie-Einheit die Steuerinformationen übernimmt. So können beispielsweise Farbzonenstellmotoren 21 über eine Steuerbefehl-Verarbeitungsschaltung 18 verstellt werden. Die Verstellung eines Farbschiebers (nicht gezeigt) bedingt überlicherweise auch eine Verstellung des diesem zugeordneten Potentiometers 22, das über eine Verstellmechanik 23 mit dem Motor 21 in Verbindung steht.
  • Der Istwert eines Farbschiebers ist somit mittels des Potentiometers 22 jeweils in der peripheren Einheit ermittelbar, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 im einzelnen beschrieben wird.
  • Das sogenannte "Einlatchen" von Adressen und Daten auf dem Bus 3 wird so festgelegt, daß sichergestellt ist, daß auch bei sehr langen Leitungen die Digitalsignale sich eingeschwungen haben, d.h. daß auf dem Peripherie- und dem Adreßbus 3 beziehungsweise 4 ein quasi stationärer Spannungs-Zustand herrscht.
  • Gemäß der Erfindung erfolgt nach dem Erkennen einer Adresse in einer peripheren Einheit 2 die Übertragung von Analogsignalen von der peripheren Einheit 2 zu dem Zentralrechner 1 erst nach dem Einschwingen der Digitalsignale, so daß durch diese die analogen Meßergebnisse auf dem Bus 3 nicht verfälscht werden können, z.B. in Form von übergekoppelten Spannungsspitzen, beziehungsweise durch die Flanken der Digitalsignale oder durch Reflektionen usw.. Bei der Erfindung werden somit sogenannte Transienten in Form von Pegeländerungen auf dem Digitalbus 4, 5 verhindert, so daß diese nicht auf den Analogbus 6 übersprechen können.
  • Erst wenn die Daten- und Adreßsignale im eingeschwungenen Zustand auf den Digitalteilen 4, 5 vorliegen, erfolgt durch die Übertragung eines Schreibsignals über eine Leitung 8, angesteuert durch die Treiberschaltung 14, im Analog-Bus 6 die Einleitung der Analogsignalübertragung von einer adressierten peripheren Einheit 2 zu dem Steuerrechner 1, wobei die Schalter 20 in der peripheren Einheit 2 geschlossen werden, so daß z.B. die von einem Potientiometer 22 abgegriffenen Spannungswerte über eine Analog-Istwerterfassungsschaltung 19 zum Analogteil 6 des Busses 3 zugeführt werden können, der diese zur Auswertung an den Steuerrechner 1 überträgt.
  • Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die analogen Signale differentiell übertragen werden, d.h. es werden stets zwei Leitungen 27, 28, wie bei 29 angedeutet, für die Übertragung von am Potentiometer 22 abgenommenen Spannungswerten verwendet und einem Differenzverstärker 26 im Steuerrechner 1 zugeleitet, der das zu messende Analogsignal als Differenz aus den beiden Spannungswerten ermittelt und diese Differenz einem Analog-Digitalwandler zuführt. Anschließend können die dann digitalisierten Signale in dem Steuerrechner 1 ausgewertet werden, was ggf. zu einer Nachstellung einer Stelleinrichtung, beispielsweise eines Farbschieberstellmotors in einer peripheren Einheit führen kann. Diese Nachstellung würde dann mittels digitalen Adreß- beziehungsweise Steuerdaten über den Adreßteil 4 bzw. Datenteil 5 vorgenommen werden. Für jede periphere Einheit 2 erhält man dadurch einen individuellen Bezugspunkt für die Messung, wodurch Fehler durch Spannungsabfälle und Störstrahlung reduziert werden.
  • Des weiteren ist es eine vorteilhafte Maßnahme, daß die Spannungsversorgung in den peripheren Einheiten 2, beispielsweise des Potentiometers 22 von dem Steuerrechner 1 her über zwei analoge Referenzleitungen 30 und 31 erfolgt, wobei die Leitungen 30 und 31 in der peripheren Einheit 2 und in dem Steuerrechner 1 durch die Schaltungen 25, 32, 33 abgepuffert und entkoppelt sind. Die Leitung 30 führt ein positives Referenzsignal vom Ausgang des Analog-Digitalumwandlers 16 kommend und die Leitung 31 ein 0-Volt-Referenzsignal. Dadurch wird eine hohe Reduzierbarkeit der Messung erreicht, denn Abweichungen der Referenzspannung gehen nicht in die Messung ein.
  • In vorteilhafter Weise sind alle Leitungen, d.h. 27, 28, 30, 31 des Analogbusses 6 hochohmig durch Puffer 32, 33 in der peripheren Einheit 2 bzw. durch den Differenzverstärker 26 im Steuerrechner 1 abgeschlossen.
  • Dadurch erfolgt quasi eine stromlose Übertragung der Ist-Wert-Analogsignale und der Referenzspannungen, so daß Fehler durch Spannungsabfälle auf den Leitungen und an den Busankopplungen vermieden bzw. reduziert werden.
  • Der Analogteil 6 ist somit gemäß der Erfindung beidseitig von Leitungen mit stabilem Spannungs-Potential umgeben, und zwar einerseits durch die Stromversorgungsleitung 7 und andererseits von dem Digitalteil 4 bzw. 5 her, das, wie vorangehend beschrieben wurde, während der Messung und Übertragung von Analoginformation beziehungsweise -signalen stabilgehalten wird.
  • Die vorbeschriebene Erfindung eignet sich besonders im Zusammenhang mit der Steuerung von einzelnen Aggregaten in Rotationsdruckmaschinen, jedoch versteht es sich, daß in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Prinzip auch anderweitig mit Erfolg eingesetzt werden kann, beispielsweise bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen.

Claims (2)

  1. Steuerrechner, insbesondere innerhalb einer Rotationsdruckmaschine, der über ein Bussystem mit mehreren peripheren Einheiten, wie Farbzonenstellvorrichtungen, Bahnspannungsmeß- oder -regeleinrichtungen, nebst Registerstellvorrichtungen, verbunden ist, wobei das Bussystem einen digitalen Bus (4, 5) zur Übertragung von Adress- und Datensignalen, einen analogen Bus (6) zur Übertragung von in den peripheren Einheiten erfaßten Meßwerten und einen Stromversorgungsteil (7) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Leitungen des Digitalteils (4, 5), des Analogteils (6) sowie des Stromversorgungsteil (7) in einem ebenen Leitungssystem zusammengefaßt sind, wobei an die Leitungen des Analogteils (6) beidseitig die Leitungen des Digitalteils (4, 5) und die Leitungen des Stromversorgungsteils (7) angrenzen, daß zur Übertragung der digitalen Signale auf dem Digitalteil (4, 5) gelatchte Digital-Bus-Treiber (15) vorgesehen sind, durch welche die Digitalsignale auf stationäre Spannungszustände bringbar sind, und daß die Analogsignale nur während dieser stationären Spannungszustände übertragen werden.
  2. Steuerrechner nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das ebene Leitungssystem als Flachbandkabel ausgebildet ist.
EP89119106A 1988-11-21 1989-10-14 Dezentraler Steuerrechner, insbesondere innerhalb einer Rotationsdruckmaschine, der über einen Bus mit mehreren peripheren Einheiten verbunden ist Expired - Lifetime EP0370223B1 (de)

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Publications (3)

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EP0370223A2 EP0370223A2 (de) 1990-05-30
EP0370223A3 EP0370223A3 (de) 1991-03-27
EP0370223B1 true EP0370223B1 (de) 1994-01-26

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EP (1) EP0370223B1 (de)
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