EP0628647A1 - Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine - Google Patents

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Publication number
EP0628647A1
EP0628647A1 EP94108848A EP94108848A EP0628647A1 EP 0628647 A1 EP0628647 A1 EP 0628647A1 EP 94108848 A EP94108848 A EP 94108848A EP 94108848 A EP94108848 A EP 94108848A EP 0628647 A1 EP0628647 A1 EP 0628647A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control unit
central control
program
spinning machine
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94108848A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Peter
Hartmut Kaak
Holger Wussmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Zinser Textilmaschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zinser Textilmaschinen GmbH filed Critical Zinser Textilmaschinen GmbH
Publication of EP0628647A1 publication Critical patent/EP0628647A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/32—Driving or stopping arrangements for complete machines

Definitions

  • the invention relates to a control device for a spinning machine with the features of the preamble of claim 1.
  • a spinning machine for example a ring spinning machine
  • complex control tasks have to be mastered and a large number of actuators and sensors have to be controlled in a suitable manner.
  • several hundred work stations often have to be monitored for the occurrence of a thread break during the operation of a spinning machine, the work station in question having to be stopped after the detection of a thread break and the further supply of the material to be processed must be prevented, for example by activating a match stop.
  • an operator call must be triggered and / or e.g. an automatic thread attachment device can be controlled in a corresponding manner.
  • DE 38 13 945 A1 proposes that the sensors and actuators of a machine segment be connected to the machine by means of a collecting channel and a data concentrator to connect the central control unit, the data concentrators being connected via a bus system.
  • a disadvantage of this known control device for a spinning machine, which uses a bus system is that a larger data transfer rate is associated with an enlargement of an existing machine or with an expansion of a standard machine which initially only has the basic functions required, or with additional equipment and units, so that the bus system must be designed from the outset for a corresponding maximum transmission rate if the possibility of this expansion is to be kept open. This leads to an increase in costs, which are not justified if none or not all of the expansion options disclosed are realized.
  • the actuators and sensors to be controlled additionally lead to a considerable additional load on the central control unit. That is, the central control unit must be designed from the outset to process a corresponding amount of data, which must be done in part in real time, which also leads to an increase in the cost of a standard machine, which is not justified in all cases in which this capacity is not is exhausted.
  • DE 39 19 687 A1 also discloses an example of the use of a processor for solving a specific control task in spinning technology, namely the control of the ring bench and the individually driven rollers of a drafting system.
  • a processor for solving a specific control task in spinning technology namely the control of the ring bench and the individually driven rollers of a drafting system.
  • the basic principle of central control is also used here.
  • processor-controlled control modules is known in other specialist areas, the hardware of which, in addition to the software, is also adapted to the specific control and regulation tasks to be mastered, for example a special motor which can be used for industrial robots, and which are connected to a central control unit (for example a literature reference DE-Ztechnika 10/1988, pages 17 to 20).
  • the invention is therefore based on the object of providing a control device for a spinning machine which, with little wiring, enables flexible, simple and inexpensive expansion of existing machines, for example the enlargement, equipment or retrofitting of existing machines or standard machines with additional units and / or functions , or can be adapted to a new machine with little effort.
  • the intelligent multifunctional module has an arithmetic unit and a memory for receiving a control program and one or more inputs or outputs, the type and number of inputs and outputs being selected such that one and the same module is used only by using a different control program for practically every control purpose can be used with a spinning machine.
  • this universally usable intelligent multifunction module is designed such that its control program can be loaded into the program memory of the module by data transfer from the central control unit via the fieldbus of the spinning machine.
  • the central control unit can use a special program to enable application-specific programming of a further multifunctional module by the user himself.
  • the program of the central control unit in addition to being freely programmable, can also allow the linking of certain machine-internal states in order to deal with user-specific control tasks.
  • the program for the user-specific programming of the intelligent multifunction module also run on an external data processing system and transferred to the module by inserting a suitably programmed read-only memory (eg a PROM or EPROM) or by data transfer via a special interface of the module.
  • a suitably programmed read-only memory eg a PROM or EPROM
  • Fig. 1 shows a block diagram schematically the structure of the control device according to the invention for a spinning machine using the example of a ring spinning machine.
  • a spinning machine using the example of a ring spinning machine.
  • Fig. 1 shows a block diagram schematically the structure of the control device according to the invention for a spinning machine using the example of a ring spinning machine.
  • the invention is explained using the example of the control of the ring bank of a ring spinning machine.
  • the control device consists of a central control unit 1, which performs at least the higher-level control tasks, such as starting and stopping the machine, and the coordination of the individual partial control tasks, such as the control of the drafting system and the ring bench Ring spinning machine or the control of a thread attachment device.
  • the central control device can of course also perform individual detailed control tasks, such as triggering an operator call in the event of an error, if necessary.
  • the central control unit 1 is connected via a bus interface unit 2, which can be part of the central control unit 1, to a bus 3, which is preferably used for the power supply and for data transmission from and to the peripheral units.
  • Input / output units 4 are used as peripheral units, which serve to control individual actuators and sensors of the ring spinning machine, which preferably have several standardized inputs and outputs, such as Serial interfaces, analog inputs (recording analog sensor signals), digital inputs (detection of digital machine states), counter inputs (frequency measurement, speed measurement), analog outputs (control signal for converters to control the motor speed) or digital outputs (switching outputs, control of stepper motors).
  • Serial interfaces analog inputs (recording analog sensor signals), digital inputs (detection of digital machine states), counter inputs (frequency measurement, speed measurement), analog outputs (control signal for converters to control the motor speed) or digital outputs (switching outputs, control of stepper motors).
  • FIG. 1 shows a first input / output unit 4 'and a second input / output unit 4' ', each of which is connected to the bus 3 by means of a bus connection unit - this can of course be integrated into the input / output units again.
  • the first input / output unit 4 ' is connected via digital inputs to the outputs of a thread break monitor 5 of a spinning station, which for example sets its output from logic zero to logic one when a thread break occurs. To this extent, this sensor signal is preprocessed in the thread break monitor 5.
  • a plurality of digital switching outputs of the input / output unit 4 ' are each connected to a sliver stop device 6, so that when a thread break is reported by a thread break monitor via the input / output unit 4' to the central control unit 1, the latter by means of a corresponding command to the input / output unit 4 'can activate the relevant switching output and the match stop device.
  • the central control device 1 will issue a command to stop the relevant spindle drive - in this case a ring spinning machine with a single spindle drive is required - to the input / output unit 4 ′′, which is connected via corresponding digital outputs to a controllable switch 7, which interrupts the power supply of the spindle drive in question.
  • the communication between the central control unit 1 and the input / output units 4 takes place in such a way that the central control unit 1 addresses the relevant input / output unit for data transmission to the input / output units and then outputs an output by transmitting one or more specific commands Input / output unit influenced in the desired manner.
  • a certain input of an input / output unit 4 is read into the central control unit 1 by using the so-called "serial polling".
  • one input / output unit after the other is addressed at certain (regular) time intervals and the state, in particular of the inputs of the addressed input / output unit, is read into the central control unit.
  • the interrupt-controlled data transmission from and to the input / output units is in principle possible. However, this adversely affects the manufacturing costs of the control device. The same applies to data transmission in the sense of Token principle in which not only the central control unit, but also each input / output unit can act as a bus master.
  • the input / output units described above are units of a known type which do not have their own intelligence and essentially only for the distribution of control commands from the central control unit to the corresponding actuators and for the forwarding of sensor signals or machine states to the central control unit serve.
  • control device for a spinning machine shown in FIG. 1 additionally has a multifunction module 8 which is connected to the bus 3 via a preferably integrated connection unit 2.
  • This module like the input / output units 4, has several standardized inputs and outputs.
  • a first input of the multifunction module 8 is connected to a sensor 9 for the speed of the spindles.
  • this signal can be derived from the voltage supply of the drive motors, in particular from the frequency of the power supply, which is usually carried out by a frequency converter.
  • a Schmitt trigger connected downstream of a one-way rectifier, a digital signal can be generated which is fed to the counter input of the multifunction module and from whose frequency the motor speed can be determined taking into account the number of poles.
  • a second input of the multi-function module 8 is connected to a sensor 10 for detecting the (absolute) actual value of the ring bench position.
  • This sensor 10 delivers, for example Analog signal that is fed to a corresponding analog input of module 8.
  • an output of the multi-function module 8 is connected to the drive 11 of the ring rail.
  • This output can e.g. be designed as an analog output, which controls the speed of the electric motor for the ring bench drive via a corresponding control input of a converter.
  • connection unit 12 which enables the connection of the machine's internal bus to a remote bus.
  • a remote bus when connecting the actuators and sensors of a long machine to the central unit. In the drawing, however, this case is intended to be encompassed by the schematically illustrated bus 3.
  • FIG. 2 schematically shows the structure of the multifunction module 8.
  • CPU Central Processing Unit
  • the disadvantageous influence of potential differences is avoided by the potential separation.
  • the CPU is connected on the one hand to a preferably battery-buffered memory 14 with random access (RAM) and on the other hand, also again via a circuit unit 13 for electrical isolation with several standardized inputs IN 1 to IN n and outputs OUT 1 to OUT m .
  • RAM random access
  • a program for essentially independent control of certain functions of the ring spinning machine such as the control of the ring bank described above, is stored in the memory 14. without data to be transferred between the central control unit 1 and the multifunction module 8.
  • This communication can therefore be limited to the higher-level functions, for example start and stop instructions or the transfer of machine data for statistical evaluation or protocol purposes.
  • the signal from the sensor 9 and the sensor 10 is fed to the multifunction module 8, as described above.
  • the multi-function module uses a corresponding program routine to determine the spindle speed and controls it depending on the ring bench position, i.e. to the signal of the sensor 10, the ring bench drive 11 in accordance with a function stored in the memory 14 in the desired manner.
  • regulation of the ring bench movement can also be implemented in the form of a closed digital control loop.
  • the multi-function module can not only be used to control the ring bench, but also for a variety of other control tasks, such as to control the system of single spindle drive-matched thread-attaching device, the (individually driven) rollers of a drafting system or an automatic bobbin changing device.
  • the control software of the module can also be "booted" by the central control unit 1. Due to the usually large amounts of data and the resulting long transmission time, this process should be limited to cases in which this is unavoidable, e.g. when installing the machine or after a long shutdown. Brief power cuts or a short disconnection of the On the other hand, as mentioned above, power supply should be intercepted by battery backup of the memory.
  • the memory 14 of the multifunctional assembly can also be designed as a read-only memory (ROM) or programmable read-only memory (PROM). This makes battery backup unnecessary. A "booting" of the control software is then no longer possible, or can only be achieved by using so-called EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read only Memory).
  • ROM read-only memory
  • PROM programmable read-only memory
  • part of the memory 14 can be reserved for storing certain parameters, e.g. determine the ring bench movement depending on the type of material to be processed. If necessary, these parameters can then either be transferred from the central control unit to the multifunctional assembly or several parameter sets are stored in the memory 14 and the central control unit only transmits the number of the desired parameter set.
  • control device can be easily adapted, for example to a newly developed spinning machine, because the programmable design of the multi-function module and the presence of several standardized inputs and outputs enable the module to handle a wide variety of control tasks. This will also lower it development and production costs, since one and the same assembly can be manufactured in larger quantities and used for different machines and different control tasks.
  • the new development or change development can therefore essentially be limited to the development of the necessary software for the central control unit and the multifunction module (s).
  • the central control unit 1 can provide a software that is especially suitable for this purpose, which allows the user to program a program for the separate multi-function module create.
  • This software preferably also enables the user to access certain internal machine states, such as the position of the ring bench, the spindle speed, etc. The user can thus solve certain control tasks required for him in addition or in another way by acquiring a further multifunction module 8.
  • Tables 1 and 2 below illustrate one way of implementing the program for creating a user-specific control program.
  • the user of the program is shown, for example, the tables above on a display.
  • the parameters Z1 to Z4 contained in Tables 1 and 2 serve as placeholders for certain machine states or conditions, e.g. "Thread break indicator activated", "Fault automatic thread setting device", "Spindle speed> predetermined value”. It is possible to only allow the user access to certain internal machine states and conditions, e.g. Define "spindle speed> 10,000" yourself.
  • a logic rule for example a logical operator (AND, OR, NOT)
  • one or two of the parameters Z1 to Z4 can be linked and an output OUT1 to OUT m or another flag variable, e.g. Assign M1 to M4.
  • marker variables M1 to M4 can then be linked in an analogous manner using Table 2.
  • the program After entering the links, the program generates the code for the control program, which is the multifunction module controls the shortcuts / conditions defined by the user.
  • the output OUT1 of the multifunction module is set according to the linking rule Z1 AND Z2 when the machine conditions / conditions Z1 and Z2 are met.
  • the output OUT2 is set when the flag variables M1 and M2 are set (Table 2).
  • a maximum of four states / conditions can thus be linked in the manner described above.
  • the maximum number of states / conditions to be linked can be increased by increasing the nesting depth, i.e. can be increased by using additional marker variables (to link marker variables).
  • the software for creating the customer-specific program for the further multifunctional module can also not only be provided in the central control unit, but can also be designed as separate development software for execution on external data processing systems.
  • the program created for the multi-function module is then transferred to a PROM, EPROM, EEPROM or the like and this is then used in the module.
  • the memory is in the form of RAM, the program can also be transmitted through a specially created interface of the module or the program can be transmitted via bus 3 from the external data processing system directly or via the detour to central control unit 1 to the multifunctional module.
  • the control program can not only be used as an independent program, but e.g. be designed in the form of one or more subroutines which are linked to a standard control program for controlling the standard machine functions.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine mit einer zentralen Steuereinheit, welche über einen Bus mit mehreren Sensoren oder Aktoren der Spinnereimaschine verbunden sind, wobei eine intelligente Multifunktionsbaugruppe (8) vorhanden ist, welche über den Bus (3) mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist und welche einen oder mehrere Eingänge (IN1 bis INn) oder Ausgänge (OUT1 bis OUTm) aufweist, von denen zumindest ein Eingang oder Ausgang mit einem Sensor (9, 10) oder Aktor (11) verbunden ist. Dabei dient die intelligente Multifunktionsbaugruppe (8) im wesentlichen zur selbständigen Verarbeitung der Signale der Sensoren (9, 10) und Steuerung der Aktoren (11). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Bei der Steuerung einer Spinnereimaschine, beispielsweise einer Ringspinnmaschine, sind komplexe Steuerungsaufgaben zu bewältigen und eine Vielzahl von Aktoren und Sensoren in geeigneter Weise anzusteuern. So müssen beispielsweise während des Betriebs einer Spinnereimaschine oftmals mehrere hundert Arbeitsstellen hinsichtlich des Auftretens eines Fadenbruchs überwacht werden, wobei nach dem Detektieren eines Fadenbruchs die betreffende Arbeitsstelle stillgesetzt und das weitere Zuführen des zu verarbeitenden Materials beispielsweise durch das Aktivieren eines Luntenstopps verhindert werden muß. Gleichzeitig muß dann ein Bedienerruf ausgelöst werden und/oder z.B. eine automatische Fadenansetzvorrichtung in entsprechender Weise angesteuert werden.
  • Zur Verringerung des Verkabelungsaufwandes, der mit der Verbindung jedes einzelnen Sensors oder Aktors einer Spinnereimaschine mit der zentralen Steuereinheit der Maschine verbunden ist, wird beispielsweise in der DE 38 13 945 A1 vorgeschlagen, die Sensoren und Aktoren eines Maschinensegments mittels eines Sammelkanals und eines Datenkonzentrators mit der zentralen Steuereinheit zu verbinden, wobei die Datenkonzentratoren über ein Bussystem verbunden sind.
  • Nachteilig bei dieser bekannten Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine, welches ein Bussystems verwendet, ist jedoch, daß mit einer Vergrößerung einer bestehenden Maschine oder mit einer Erweiterung einer zunächst nur die notwendigen Grundfunktionen aufweisenden Standardmaschine oder mit zusätzlichen Ausstattungen und Aggregaten eine höhere Datenübertragungsrate verbunden ist, so daß das Bussystem von vornherein auf eine entsprechende maximale Übertragungsrate ausgelegt werden muß, wenn die Möglichkeit dieser Erweiterung offengehalten werden soll. Dies führt zu einer Erhöhung der Kosten, die dann, wenn keine oder nicht alle offengehaltenen Erweiterungsmöglichkeiten verwirklicht werden, nicht gerechtfertigt sind.
  • Des weiteren führen im Fall einer Maschinenvergrößerung oder Funktions- bzw. Ausstattungserweiterung einer Maschine die zusätzlich anzusteuernden Aktoren und Sensoren zu einer erheblichen Mehrbelastung der zentralen Steuereinheit. D.h., auch die zentrale Steuereinheit muß von vornherein auf die Verarbeitung einer entsprechenden Datenmenge, die zum Teil in Echtzeit erfolgen muß, ausgelegt sein, was ebenfalls zu einer Verteuerung einer Standardmaschine führt, die in all den Fällen nicht gerechtfertigt ist, in denen diese Kapazität nicht ausgeschöpft wird.
  • In der DE 40 26 581 A1, die als solche den umgekehrten Weg geht und im Fall der Ansteuerung einer Vielzahl gleichartiger Aggregate eine Möglichkeit zur Konzentration der Steuerungsintelligenz in einer zentralen Steuerungseinheit beschreibt, wird als bekannt vorausgesetzt, zur Ansteuerung einer Vielzahl von gleichartigen Einzelaggregaten jedem Aggregat oder einer Gruppe von Aggregaten einen Mikroprozessor zuzuordnen, der die Ansteuerung der einzelnen Aggregate per Software löst. Die spezielle Art und Weise des Aufbaus des gesamten Steuerungssystems oder der Prozessorelektronik kann dieser Druckschrift jedoch nicht entnommen werden.
  • Auch die DE 39 19 687 A1 offenbart ein Beispiel für den Einsatz eines Prozessors zur Lösung einer bestimmten Steuerungsaufgabe in der Spinnereitechnik, nämlich der Steuerung der Ringbank sowie der einzeln angetriebenen Walzen eines Streckwerks. Hierbei findet jedoch ebenfalls das Grundprinzip einer zentralen Steuerung Verwendung.
  • Darüber hinaus ist in anderen Fachgebieten der Einsatz von prozessorgesteuerten Steuermodulen bekannt, deren Hardware neben der Software ebenfalls an die zu bewältigenden spezifischen Steuer- und Regelungsaufgaben, beispielsweise eines für Industrieroboter einsetzbaren speziellen Motors, angepaßt ist und die mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind (z.B. Literaturstelle DE-Z Technika 10/1988, Seiten 17 bis 20).
  • All diese vorgenannten Steuerungssysteme weisen den Nachteil auf, daß zur Lösung zusätzlicher und/oder anderer Steuerungsaufgaben die Hardware zumindest von Teilen des Systems speziell an die neuen Aufgaben angepaßt werden muß. Die Erweiterung bestehender Maschinen um zusätzliche Funktionen oder die Entwicklung eines Steuerungssystems für eine neue Maschine ist daher zeit- und kostenaufwendig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine zu schaffen, welche bei geringem Verkabelungsaufwand die flexible, einfache und kostengünstige Erweiterung vorhandener Maschinen ermöglicht, beispielsweise die Vergrößerung, Ausrüstung oder Nachrüstung von bestehenden Maschinen oder Standardmaschinen mit zusätzlichen Aggregaten und/oder Funktionen, bzw. mit geringem Aufwand an eine neue Maschine adaptierbar ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Durch den Einsatz eines Busses, der zur Kommunikation der zentralen Steuereinheit mit den anzusteuernden Sensoren und Aktoren der Spinnereimaschine und fakultativ zu deren Stromversorgung dient, und mindestens einer intelligenten Multifunktionsbaugruppe mit mehreren Ein- und Ausgängen, ist gewährleistet, daß die Steuervorrichtung flexibel um zusätzliche Funktionen erweitert oder an andere Erfordernisse, z.B. an die Erfordernisse einer anderen Maschine, angepaßt werden kann. Eine Erweiterung der vorhandenen zentralen Steuereinheit hinsichtlich einer höheren Rechenleistung oder eine Abänderung des Busses, z.B. die Erhöhung der maximal möglichen Datenübertragungsgeschwindigkeit, ist hierzu praktisch nicht erforderlich.
  • Die intelligente Multifunktionsbaugruppe weist ein Rechenwerk und einen Speicher zur Aufnahme eines Steuerprogramms sowie einen oder mehrere Eingänge oder Ausgänge auf, wobei die Art und Anzahl der Ein- und Ausgänge so gewählt ist, daß ein-und dieselbe Baugruppe lediglich durch die Verwendung eines anderen Steuerprogramms für praktisch jeden Steuerungszweck bei einer Spinnereimaschine einsetzbar ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist diese universell verwendbare intelligente Multifunktionsbaugruppe so ausgebildet, daß deren Steuerprogramm durch Datenübertragung von der zentralen Steuereinheit über den Feldbus der Spinnereimaschine in den Programmspeicher der Baugruppe geladen werden kann.
  • Zudem kann die zentrale Steuereinheit mittels eines speziellen Programms die anwendungsspezifische Programmierung einer weiteren Multifunktionsbaugruppe durch den Benutzer selbst ermöglichen.
  • In dieser Ausführungsform der Erfindung kann in einer entsprechenden Weiterbildung das Programm der zentralen Steuereinheit, neben der freien Programmierbarkeit, auch die Verknüpfung bestimmter maschineninterner Zustände zur Bewältigung benutzerspezifischer Steuerungsaufgaben zulassen.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Programm zur benutzerspezifischen Programmierung der intelligenten Multifunktionsbaugruppe auch auf einer externen Datenverarbeitungsanlage ablaufen und an die Baugruppe durch Einbringen eines entsprechend programmierten Festwertspeichers (z.B. einem PROM oder EPROM) oder durch Datenübertragung über eine spezielle Schnittstelle der Baugruppe übergeben werden.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und
    Fig. 2
    das Blockschaltbild der Multifunktionsbaugruppe in Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine am Beispiel einer Ringspinnmaschine. Dabei sind aus Gründen der Einfachheit nicht sämtliche Steuerungsfunktionen der Maschine dargestellt. Die Erfindung wird vielmehr am Beispiel der Steuerung der Ringbank einer Ringspinnmaschine erläutert.
  • Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung besteht aus einer zentralen Steuereinheit 1, welche zumindest die übergeordneten Steuerungsaufgaben, wie das Anfahren und Stillsetzen der Maschine, und die Koordination der einzelnen Teilsteuerungsaufgaben, wie z.B. die Steuerung des Streckwerks und der Ringbank der Ringspinnmaschine oder die Steuerung einer Fadenansetzvorrichtung, übernimmt. Daneben kann die zentrale Steuervorrichtung im Bedarfsfall selbstverständlich auch einzelne Detailsteuerungsaufgaben ausführen, wie z.B. das Auslösen eines Bedienerrufs im Fehlerfall.
  • Die zentrale Steuereinheit 1 ist über eine Busanschalteeinheit 2, die Teil der zentralen Steuereinheit 1 sein kann, mit einem Bus 3 verbunden, der vorzugsweise zur Stromversorgung und zur Datenübertragung von und zu den Peripherieeinheiten dient.
  • Als Peripherieeinheiten, welche zur Steuerung einzelner Aktoren und Sensoren der Ringspinnmaschine dienen, werden Ein/Ausgabeeinheiten 4 verwendet, welche vorzugsweise mehrere standardisierte Ein- bzw. Ausgänge aufweisen, wie z.B. serielle Schnittstellen, Analogeingänge (Erfassen analoger Sensorsignale), Digitaleingänge (Erkennung digitaler Maschinenzustände), Zählereingänge (Frequenzmessung, Geschwindigkeitsmessung), Analogausgänge (Steuersignal für Umrichter zur Steuerung der Motorendrehzahl) oder Digitalausgänge (Schaltausgänge, Steuerung von Schrittmotoren).
  • Als Beispiel sind in Fig. 1 eine erste Ein/Ausgabeeinheit 4' und eine zweite Ein/Ausgabeeinheit 4'' dargestellt, welche jeweils mittels einer Busanschalteeinheit - diese kann selbstverständlich wieder in die Ein/Ausgabeeinheiten integriert sein - mit dem Bus 3 verbunden sind.
  • Die erste Ein/Ausgabeeinheit 4' ist über digitale Eingänge mit den Ausgängen jeweils eines Fadenbruchwächters 5 einer Spinnstelle verbunden, welcher beispielsweise bei Auftreten eines Fadenbruchs seinen Ausgang von logisch Null auf logisch Eins setzt. Insoweit erfolgt bereits im Fadenbruchwächter 5 eine Vorverarbeitung dieses Sensorsignals.
  • Des weiteren sind mehrere digitale Schaltausgänge der Ein/Ausgabeeinheit 4' mit jeweils einer Luntenstoppvorrichtung 6 verbunden, so daß bei Meldung eines Fadenbruchs durch einen Fadenbruchwächter über die Ein/Ausgabeeinheit 4' an die zentrale Steuereinheit 1 diese durch einen entsprechenden Befehl an die Ein/Ausgabeeinheit 4' den betreffenden Schaltausgang und die Luntenstoppvorrichtung aktivieren kann.
  • Zusätzlich wird die zentrale Steuervorrichtung 1 einen Befehl zum Stillsetzen des betreffenden Spindelantriebs - hierbei sei eine Ringspinnmaschine mit Einzelspindelantrieb vorausgesetzt - an die Ein/Ausgabeeinheit 4'' absetzen, welche über entsprechende Digitalausgänge mit jeweils einem steuerbaren Schalter 7 verbunden ist, der zur Unterbrechung der Stromversorgung des betreffenden Spindelantriebs dient.
  • Die Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit 1 und den Ein/Ausgabeeinheiten 4 erfolgt dabei in der Weise, daß die zentrale Steuereinheit 1 zur Datenübertragung an die Ein/Ausgabeeinheiten die betreffende Ein/Ausgabeeinheit adressiert und anschließend durch die Übertragung eines oder mehrerer bestimmter Befehle einen Ausgang der Ein/Ausgabeeinheit in der gewünschten Weise beeinflußt.
  • Aus Gründen des geringeren Aufwandes erfolgt das Einlesen eines bestimmten Eingangs einer Ein/Ausgabeeinheit 4 in die zentrale Steuereinheit 1 durch die Anwendung des sog. "serial polling". Hierbei wird in bestimmten (regelmäßigen) zeitlichen Abständen jeweils eine Ein/Ausgabeeinheit nach der anderen adressiert und der Zustand insbesondere der Eingänge der adressierten Ein/ Ausgabeeinheit in die zentrale Steuereinheit eingelesen.
  • Die interuptgesteuerte Datenübertragung von und zu den Ein/Ausgabeeinheiten ist zwar grundsätzlich möglich. Hierdurch werden jedoch die Herstellungskosten der Steuervorrichtung nachteilig beeinflußt. Gleiches gilt für die Datenübertragung im Sinne des Token-Prinzips, bei dem nicht nur die zentrale Steuereinheit, sondern auch jede Ein/Ausgabeeinheit die Funktion eines Busmasters übernehmen kann.
  • Insoweit handelt es sich bei den vorstehend beschriebenen Ein/Ausgabeeinheiten um Einheiten bekannter Art, die nicht über eine eigene Intelligenz verfügen und im wesentlichen nur zur Verteilung von Steuerbefehlen der zentralen Steuereinheit an die entsprechenden Aktoren und zur Weiterleitung von Sensorsignalen bzw. Maschinenzuständen an die zentrale Steuereinheit dienen.
  • Neben diesen Ein/Ausgabeeinheiten 4 bekannter Art weist die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine zusätzlich eine Multifunktionsbaugruppe 8 auf, welche über eine vorzugsweise integrierte Anschalteeinheit 2 mit dem Bus 3 verbunden ist. Diese Baugruppe weist, ebenso wie die Ein/Ausgabeeinheiten 4, mehrere standardisierte Ein- und Ausgänge auf.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Eingang der Multifunktionsbaugruppe 8 mit einem Sensor 9 für die Geschwindigkeit der Spindeln verbunden. Im hier vorausgesetzten Fall eines Einzelspindelantriebs, aber auch im Fall eines herkömmlichen Tangentialriemenantriebs, kann dieses Signal aus der Spannungsversorgung der Antriebsmotoren, insbesondere aus der Frequenz der Stromversorgung, abgeleitet werden, welche üblicherweise durch einen Frequenzumrichter erfolgt. So kann durch die Verwendung eines einem Einweggleichrichter nachgeschalteten Schmitt-Triggers ein digitales Signal erzeugt werden, das dem Zählereingang der Multifunktionsbaugruppe zugeführt wird und aus dessen Frequenz unter Berücksichtigung der Polanzahl die Motorendrehzahl ermittelt werden kann.
  • Ein zweiter Eingang der Multifunktionsbaugruppe 8 ist mit einem Sensor 10 zur Erfassung des (absoluten) Ist-Wertes der Ringbankposition verbunden. Dieser Sensor 10 liefert beispielsweise ein Analogsignal, das einem entsprechenden Analogeingang der Baugruppe 8 zugeführt ist.
  • Schließlich ist ein Ausgang der Multifunktionsbaugruppe 8 mit dem Antrieb 11 der Ringbank verbunden. Dieser Ausgang kann z.B. als Analogausgang ausgebildet sein, welcher über einen entsprechenden Steuereingang eines Umrichters die Geschwindigkeit des Elektromotors für den Ringbankantrieb steuert.
  • Zur Verbindung der gesamten Steuervorrichtung der Spinnereimaschine mit einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise eines Produktionsleitrechners, weist die Steuervorrichtung eine Anbindungseinheit 12 auf, welche die Anbindung des maschineninternen Busses an einen Fernbus ermöglicht. Dabei kann in der Praxis bei der Verbindung von Aktoren und Sensoren einer langen Maschine mit der Zentraleinheit ebenfalls der Einsatz eines Fernbusses erforderlich sein. Dieser Fall soll in der Zeichnung jedoch durch den schematisch dargestellten Bus 3 umfaßt sein.
  • Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der Multifunktionsbaugruppe 8. Das Herzstück der Baugruppe, nämlich ein Rechenwerk (CPU=Central Processing Unit) ist über eine Schaltungseinheit 13 zur Potentialtrennung und eine Busanschalteeinheit 2 mit dem Bus 3 verbunden. Dabei wird durch die Potentialtrennung der nachteilige Einfluß von Potentialdifferenzen vermieden.
  • Die CPU ist einerseits mit einem vorzugsweise batteriegepufferten Speicher 14 mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und andererseits, ebenfalls wieder über eine Schaltungseinheit 13 zur Potentialtrennung mit mehreren standardisierten Eingängen IN₁ bis INn und Ausgängen OUT₁ bis OUTm verbunden.
  • Im Speicher 14 ist ein Programm zur im wesentlichen selbständigen Steuerung bestimmter Funktionen der Ringspinnmaschine, wie z.B. die vorstehend beschriebene Steuerung der Ringbank, abgelegt, ohne daß hierzu jeweils Daten zwischen der zentralen Steuereinheit 1 und der Multifunktionsbaugruppe 8 übertragen werden müßten. Diese Kommunikation kann sich daher auf die übergeordneten Funktionen, beispielsweise Start- und Stop-Anweisungen oder die Übertragung von Maschinendaten zur statistischen Auswertung oder Protokollzwecken, beschränken.
  • Zur Steuerung der Ringbank der Ringspinnmaschine wird der Multifunktionsbaugruppe 8, wie vorstehend beschrieben, das Signal des Sensors 9 und des Sensors 10 zugeführt. Aus dem Signal des Sensors 9 ermittelt die Multifunktionsbaugruppe mittels einer entsprechenden Programmroutine die Spindeldrehzahl und steuert abhängig von der Ringbankposition, d.h. dem Signal des Sensors 10, den Ringbankantrieb 11 entsprechend einer im Speicher 14 abgelegten Funktion in der gewünschten Weise an.
  • Auf diese Weise läßt sich auch eine Regelung der Ringbankbewegung in Form einer geschlossenen digitalen Regelschleife verwirklichen.
  • Selbstverständlich kann die Multifunktionsbaugruppe nicht nur zur Steuerung der Ringbank, sondern auch für eine Vielzahl anderer Steuerungsaufgaben eingesetzt werden, wie z.B. zur Steuerung der des Systems Einzelspindelantrieb-Luntenstopp-Fadenansetzvorrichtung, der (einzeln angetriebenen) Walzen eines Streckwerks oder einer automatischen Spulenwechselvorrichtung.
  • Ist der Speicher 14 der Multifunktionsbaugruppe 8 als RAM ausgebildet, so kann die Steuersoftware der Baugruppe auch von der zentralen Steuereinheit 1 "gebootet" werden. Aufgrund der meist großen Datenmengen und der daraus resultierenden langen Übertragungszeit sollte dieser Vorgang allerdings auf Fälle beschränkt werden, in denen dies unvermeidlich ist, z.B. beim Installieren der Maschine oder nach einer längeren Außerbetriebnahme. Kurze Stromausfälle oder ein kurzes Abklemmen der Stromversorgung sollten dagegen, wie oben erwähnt, durch eine Batteriepufferung des Speichers abgefangen werden.
  • Selbstverständlich kann der Speicher 14 der Multifunktionsbaugruppe jedoch auch als Nur-Lese-Speicher (ROM) oder programmierbarer Nur-Lese-Speicher (PROM) ausgebildet sein. Hierdurch wird eine Batteriepufferung überflüssig. Ein "Booten" der Steuersoftware ist dann jedoch nicht mehr möglich, bzw. nur durch den Einsatz von sog. EEPROM's (Electrically Erasable Programmable Read only Memory) zu erreichen.
  • Des weiteren kann ein Teil des Speichers 14 zur Ablage von bestimmten Parametern reserviert sein, die z.B. die Ringbankbewegung abhängig von der Art des zu verarbeitenden Materials festlegen. Diese Parameter können dann im Bedarfsfall entweder von der zentralen Steuereinheit an die Multifunktionsbaugruppe übertragen werden oder im Speicher 14 sind mehrere Parametersätze abgelegt und die zentrale Steuereinheit übermittelt nur die Nummer des gewünschten Parametersatzes.
  • Durch die Verwendung einer derartigen intelligenten Multifunktionsbaugruppe wird einerseits die Auslastung des Bussystems reduziert und andererseits die zentrale Steuereinheit nicht mit weiteren Steueraufgaben belastet, da insbesondere zeitkritische Prozesse direkt in der Multifunktionsbaugruppe 8 ablaufen können. Zudem wird durch diese Maßnahme die Fehlerwahrscheinlichkeit reduziert, da nicht mehr alle Daten bzw. Signale über den Bus zwischen der zentralen Steuereinheit und den Aktoren und Sensoren ausgetauscht werden müssen.
  • Gleichzeitig wird die einfache Anpassung der Steuervorrichtung, beispielsweise an eine neu entwickelte Spinnereimaschine, ermöglicht, da durch die programmierbare Ausbildung der Multifunktionsbaugruppe und das Vorhandensein mehrerer standardisierter Ein- und Ausgänge die Baugruppe die unterschiedlichsten Steuerungsaufgaben bewältigen kann. Hierdurch wird auch eine Senkung der Entwicklungs- und Produktionskosten erreicht, da ein und dieselbe Baugruppe in höheren Stückzahlen gefertigt und für verschiedene Maschinen sowie unterschiedliche Steuerungsaufgaben verwendet werden kann.
  • Die Neuentwicklung bzw. Änderungsentwicklung kann daher im wesentlichen auf die Entwicklung der erforderlichen Software für die zentrale Steuereinheit und die Multifunktionsbaugruppe(n) beschränkt werden.
  • In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird durch die Verwendung einer separaten Multifunktionsbaugruppe die benutzerspezifische Anpassung der Spinnereimaschine durch den Benutzer selbst ermöglicht: Hierzu kann die zentrale Steuereinheit 1 eine speziell hierfür geeignete Software bereitstellen, die es dem Benutzer erlaubt, ein Programm für die separate Multifunktionsbaugruppe zu erstellen. Vorzugsweise ermöglicht diese Software dem Benutzer auch den Zugriff auf bestimmte maschineninterne Zustände, wie z.B. die Position der Ringbank, die Spindeldrehzahl etc. Der Benutzer kann damit durch den Erwerb einer weiteren Multifunktionsbaugruppe 8 bestimmte für ihn zusätzlich oder in anderer Weise erforderliche Steuerungsaufgaben lösen.
  • Allerdings wird i.a. dem Benutzer der Zugriff auf bestimmte Grundfunktionen der Maschine aus Gründen der Garantieleistung und der Produkthaftung verwehrt werden müssen.
  • Die nachstehenden Tabellen 1 und 2 verdeutlichen eine Möglichkeit zur Realisierung des Programms zur Erstellung eines anwenderspezifischen Steuerprogramms.
    Figure imgb0001
  • Der Benutzer des Programms erhält auf einem Display beispielsweise die vorstehenden Tabellen angezeigt. Dabei dienen die in den Tabellen 1 und 2 enthaltenen Parameter Z₁ bis Z₄ als Platzhalter für bestimmte Maschinenzustände oder Bedingungen, z.B. "Fadenbruchanzeigevorrichtung aktiviert", "Störung automatische Fadenansetzvorrichtung", "Spindeldrehzahl > vorbestimmter Wert". Dabei ist es möglich, dem Benutzer nur den Zugriff auf bestimmte maschineninterne Zustände zu gestatten und Bedingungen, z.B. "Spindeldrehzahl > 10.000" selbst zu definieren.
  • Durch das Eintragen einer Verknüpfungsvorschrift, beispielsweise eines logischen Operators (AND, OR, NOT), in ein Feld der Matrix der Tabelle 1 lassen sich ein oder zwei der Parameter Z₁ bis Z₄ verknüpfen und einem Ausgang OUT₁ bis OUTm oder einer weiteren Merkervariable, z.B. M₁ bis M₄ zuweisen.
  • Zur weiteren Verknüpfung können dann die Merkervariablen M₁ bis M₄ auf analoge Weise mittels der Tabelle 2 verknüpft werden.
  • Nach dem Eintragen der Verknüpfungen erzeugt das Programm den Code für das Steuerprogramm, welches das Multifunktionsmodul ensprechend den vom Benutzer definierten Verknüpfungen/Bedingungen steuert.
  • Im Fall des in den Tabellen 1 und 2 dargestellten Beispiels rein boolscher Verknüpfungen ergibt sich daher folgendes Verhalten des Multifunktionsmoduls aufgrund des nach diesen Vorschriften erstellten Steuerprogramms:
    Der Ausgang OUT₁ des Multifunktionsmoduls wird gemäß der Verknüpfungsvorschrift Z₁ AND Z₂ gesetzt, wenn die Maschinenzustände/Bedingungen Z₁ und Z₂ erfüllt sind.
  • Der Ausgang OUT₂ wird gesetzt, wenn die Merkervariablen M₁ und M₂ gesetzt sind (Tabelle 2). Dabei ist die Merkervariable M₁ gesetzt, wenn die Zustände/Bedingungen Z₂ und Z₃ erfüllt sind und die Merkervariable M₂ ist gesetzt, wenn die Zustände/Bedingungen Z₁ und Z₄ erfüllt sind. Damit ergibt sich die logische Verknüpfungsvorschrift OUT₂=(Z₁ AND Z₃) AND (Z₁ AND Z₄).
  • Auf die vorstehend beschriebene Weise lassen sich also maximal vier Zustände/Bedingungen verknüpfen.
  • Selbstverständlich kann die Anzahl der maximal zu verknüpfenden Zustände/Bedingungen jedoch durch eine Vergrößerung der Schachtelungstiefe, d.h. durch die Verwendung von weiteren Merkervariablen (zur Verknüpfung von Merkervariablen) erhöht werden.
  • Dabei können nicht nur boolsche Operationen, sondern auch beliebige andere mathematische Verknüpfungen, wie z.B. die vier Grundrechenarten, verwendet werden.
  • Auch kann die Software zur Erstellung des kundenspezifischen Programms für die weitere Multifunktionsbaugruppe nicht nur in der zentralen Steuereinheit bereitgestellt werden, sondern als separate Entwicklungs-Software zum Ablauf auf externen Datenverarbeitungsanlagen ausgebildet sein. In diesem Fall muß das für die Multifunktionsbaugruppe erstellte Programm dann auf einen PROM, EPROM, EEPROM oder dergl. übertragen und dieser dann in die Baugruppe eingesetzt werden. Ist der Speicher als RAM ausgebildet, so kann die Übertragung des Programms auch durch eine speziell hierfür geschaffene Schnittstelle der Baugruppe erfolgen oder das Programm über den Bus 3 von der externen Datenverarbeitungsanlage direkt oder über den Umweg auf die zentrale Steuereinheit 1 auf die Multifunktionsbaugruppe übertragen werden.
  • Diese Möglichkeit des Erzeugens eines benutzerspezifischen Steuerprogramms für eine Spinnereimaschine ist nicht zwangsläufig an die Verwendung eines Multifunktionsmoduls gebunden, obwohl mit dieser Konstellation ein großer Teil aller Anwendungsfälle abgedeckt wird. Vielmehr kann ein derartiges Steuerprogramm auch selbständig in der zentralen Steuereinheit 1 ablaufen und beliebige (auch nicht-intelligente) Peripherigeräte oder Aktoren und Sensoren einer Spinnereimaschine ansteuern, unabhängig davon, ob diese über einen Bus oder auf andere Weise, z.B. direkt verdrahtet oder drahtlos, mit der zentralen Steuereinheit verbunden sind.
  • Dabei kann das Steuerprogramm nicht nur als selbständiges Programm, sondern z.B. in Form einer oder mehrerer Unterroutinen ausgestaltet sein, welche mit einem Standard-Steuerprogramm zur Steuerung der Standard-Maschinenfunktionen verknüpft werden.
  • Die vorstehend dargestellte Möglichkeit das Programm zur Erzeugung des Steuerprogramms auf einer externen Datenverarbeitungsanlage ablaufen zu lassen und nur den Code des Steuerprogramms auf die Maschine, d.h. in die zentrale Steuereinheit zu übertragen, läßt sich in diesem Fall selbstverständlich analog anwenden.

Claims (7)

  1. Steuervorrichtung für eine Spinnereimaschine mit einer zentralen Steuereinheit, welche über einen Bus mit mehreren Sensoren oder Aktoren der Spinnereimaschine verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - zumindest eine intelligente Multifunktionsbaugruppe (8) vorhanden ist, welche über den Bus (3) mit der zentralen Steuereinheit (1) verbunden ist und welche
    - ein Rechenwerk (CPU) und einen Speicher (14) zur Aufnahme eines Steuerprogramms sowie einen oder mehrere Eingänge (IN₁ bis INn) oder Ausgänge (OUT₁ bis OUTm) aufweist, von denen zumindest ein Eingang oder Ausgang mit einem Sensor (9, 10) oder Aktor (11) verbunden ist,
    - wobei die zumindest eine intelligente Multifunktionsbaugruppe (8) zur im wesentlichen selbständigen Verarbeitung der Signale der mit ihr verbundenen Sensoren (9, 10) und Steuerung der mit ihr verbundenen Aktoren (11) dient und
    - wobei die Art und Anzahl der Eingänge (IN₁ bis INn) oder Ausgänge (OUT₁ bis OUTm) so gewählt ist, daß die Multifunktionsbaugruppe (8) im wesentlichen zur Steuerung sämtlicher bei einer Spinnereimaschine auftretender Steuerungsaufgaben einsetzbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsprogramm von der zentralen Steuereinheit (1) in den Speicher (14) ladbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Speichers (14) zur Aufnahme eines oder mehrerer Parametersätze dient und daß die Parametersätze von der zentralen Steuereinheit (1) auswählbar oder austauschbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit (1) ein Programm umfaßt, welches die Erstellung eines benutzerspezifischen Steuerprogramms für die Multifunktionsbaugruppe (8) durch den Benutzer selbst ermöglicht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm der zentralen Steuereinheit (1) den Zugriff auf maschineninterne Zustände und deren Verknüpfung ermöglicht.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm nicht auf der zentralen Steuereinheit, sondern auf einer externen Datenverarbeitungsanlage abläuft und das benutzerspezifische Steuerprogramm mittels einer speziellen Schnittstelle oder über den Bus (3) von der externen Datenverarbeitungsanlage in den Speicher der Multifunktionsbaugruppe übertragen wird.
  7. Spinnereimaschine mit einer Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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