EP1375140A2 - Steuerung der Rotationsdruckmaschinen - Google Patents
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- EP1375140A2 EP1375140A2 EP03009298A EP03009298A EP1375140A2 EP 1375140 A2 EP1375140 A2 EP 1375140A2 EP 03009298 A EP03009298 A EP 03009298A EP 03009298 A EP03009298 A EP 03009298A EP 1375140 A2 EP1375140 A2 EP 1375140A2
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- B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
- B41F33/0009—Central control units
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- B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
- B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
- B41F13/004—Electric or hydraulic features of drives
- B41F13/0045—Electric driving devices
Definitions
- the invention relates to a controller for rotary printing presses in a unit design with decentralized drives according to the preamble of the first claim.
- Each unit of a rotary printing press with decentralized drives represents a definable structural and functional unit with local (decentralized) control and its own local (decentralized) drives, which are synchronized across aggregates by a master computer in cooperation with a central machine control.
- the control of rotary printing presses generally runs at least hierarchically two control levels: in the unit control and in the subordinate drive control.
- the second control unit is used for redundant control and monitoring the protection and safety functions by correcting the first control unit Processing of protection and security signals checked.
- PLC programmable controls
- EP 1031 420 A1 describes a monitoring system for safety-related processes on actuating and drive elements, which uses safety input devices to decentrally detect safety-relevant states at the point of origin and forwards them to additional decentralized safety monitoring controls, which can be assigned to these actuating and drive elements.
- DE 19529430 it is known to extend the drive control by means of error analysis functions.
- This document describes a safety module belonging to the drive system, which is used for fault detection and diagnosis for all functions belonging to the drive system (e.g. encoder failure, excessive motor current, collision considerations).
- Angle-dependent unit functions pressure switching, sheet guidance
- angle processing units electronic cam switches
- Decentralized drives or individual drives and procedures for their synchronization are according to generally known in the current state of the art (e.g. DE 19626287).
- Such a drive consists essentially of a motor with drive controller, one with the drive shaft connected high-resolution rotary encoder and a programmable electronic Drive control unit.
- the drive control units are in turn PLCs, all of which are directly necessary for the drive Control functions such as B. acceleration and braking ramps or position control of the drive shaft of the motor according to a specified function (virtual leading axis, following axis control) To run.
- Unit control units and drive control units communicate via bus systems or networks and are subordinate to the central machine control and the host computer.
- a disadvantage of this control architecture is the high outlay on control units and angle encoders.
- the object of the invention is the control systems to simplify cost-saving.
- the decentralized drives must meet high demands with regard to constant speed or position accuracy are sufficient and therefore have powerful drive control units.
- the invention now uses those that are always present in the drive control units Capacity reserves to the functions of the genset control, which over the immediate Drive functions go beyond to implement in the drive control units and thus reduce the hardware effort and minimize signal runtimes.
- the high accuracy of the decentralized rotary angle encoders in the decentralized drives enables the separate rotary angle encoders of the central machine control to be saved and the pulse control of the units to be implemented on the basis of the clock signals generated in the decentralized drive controls.
- the decentralized distribution of the angle processing functions which are assigned directly to the individual units performing these functions and their control units, results in the known advantages of distributed control functions: reduced wiring, clear structuring of the control functions, saving of communication times, etc.
- the first unit control unit 4.1 in each case is, for example with two subordinate drive control units 6.1,6.2 from two decentralized drives 5.1,5.2 connected in this printing unit (e.g. a drive for the sheet-guiding cylinders and a separate drive for the plate, rubber and / or one or more of the The inking cylinder).
- Each drive control unit 6 comprises a PLC for the aggregate-specific drive control (e.g. for acceleration and braking ramps), a drive controller, a power electronics part and inputs and outputs for the control signals.
- the PLC of the drive control points the signal and bus inputs and outputs E, A required for communication (Fig. 2).
- a drive motor 8 is assigned to each of the drive control units 6. Integrated in the engine 8 or a rotary encoder 9 is arranged on the shaft driven by the motor 8, which transmits the position information about the driven assembly to the drive control.
- the rotation angle signals are initially in a known manner used for position control of the drive motor 8.
- the used on decentralized drives Rotation angle sensors 9 already have the very high resolution of rotation angle sensors for the central clock control and synchronization of the printing press units.
- the subject of the invention therefore includes that according to the prior art from a separate Angle processing unit 7 (electronic cam switch) within the central Machine control required for the unit control in the individual units Have the decentralized drive control generate clock signals directly on site. Is to just a program module for freely programmable angle processing in the drive control units 6 record.
- the angle of rotation-dependent Control signals (clock signals) for the clock control of the unit functions be made available directly by the drive control of the respective unit. This means there is no additional hardware for central angle detection and processing necessary.
- Another application of the inventive idea leads to the integration of the otherwise in the Master computer 1 implemented synchronization functions of drives within a Aggregates and / or across aggregates in the drive control units 6 of the ones to be synchronized Drive motors 8 or units DW1, DW2, so that the drive control units 6.11,6.12,6.21 form a drive control system.
- the high-resolution required for this Angle of rotation sensors 9 are already present in the decentralized drives 5.
- the too Synchronizing drive control units 6 are via the bus system 2, which carries the synchronization signals transmits, among themselves and connected to the host computer 1, the only partial functions according to the control task (e.g. specification of the virtual Leading axis).
- the control task e.g. specification of the virtual Leading axis
- a further expansion of the functional scope of the drive control units 6 with control functions that are not direct drive functions are the safety functions, such as, for. B. the monitoring and execution of occupational safety functions.
- the safety-relevant states must be read in at two independent inputs and processed independently in mutually independent safety modules.
- double safety contacts on the circuit breakers for triggering the safety-relevant signals separate signal inputs and 2 independent safety modules processing safety signals in separate control units for parallel processing of the safety signals are required.
- the safety-relevant process is triggered when a safety contact is triggered in just one module - either in the safety module or in the redundant safety monitoring module. In this way it can be ensured that in the event of a fault in the safety signal processing, the redundant function module triggers the safety function via the second safety contact.
- the signal status of the safety contacts and the formed output signals of both safety modules are monitored for equality by the safety monitoring module and a fault message is output if they are not identical.
- two drive control units 6.11,6.12 are present per unit, each of which has one of the security modules 13, 13.S for implementing the redundant security functions.
- the redundant safety signal processing can be ensured by two decentralized control units 6.11,6.21 from different units DW1, DW2 working in parallel in the safety signal processing (FIG. 4).
- Each safety module 13, 13.S is assigned one or more safety signal input modules 10.S by means of safety bus lines 3.S.
- the respective safety signal input module 10.S reads the states of the emergency stop buttons, limit switches, temperature sensors or similar. 12 and transmits them via a safety-related bus system 3.S to the responsible safety module 13 in a drive control unit 6.
- Parallel to the first safety signal the redundant safety signal is routed to a second safety signal input ES independent of the first input in a second safety signal input module 10.S and in Security monitoring module 13.S processed.
- the safety function provided for the respective fault is activated by activating the corresponding signal outputs A from one of the two or from both safety modules 13, 13.
- the respective first safety contacts 12 and the first safety module 13 are checked for proper function by the second safety monitoring module 13.S by comparison with the protective contact input states ES and the output signals A formed by the safety module. If there are deviations in the signal states ES or in the safety signal processing between the redundant ones Function modules occur when only one safety contact 12 is triggered or one of the two buses 3.S fails or a safety module 13, 13.S works incorrectly, an error message is output to master computer 1 and / or the press is forcibly transferred to a safe one Status.
- Another development of the subject matter of the invention is to increase the signal transmission speed between the central machine control, the drive control units and the signal input and output modules directed by the signal transmission optically, e.g. by means of light guides. Associated with this is an advantageous one Insensitivity of the bus systems 2,3 to EMC interference.
- control structure according to the invention is also with those in peripheral auxiliary drives existing drive control units that are not directly connected to the printing press units belong, implementable, provided they have the required power reserves - comparable to the decentralized drive control units 6 in the printing units DW1, DW2 - feature.
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
Abstract
Description
Jedes Aggregat einer Rotationsdruckmaschine mit dezentralen Antrieben stellt eine abgrenzbare Bau- und Funktionseinheit mit lokaler (dezentraler) Steuerung und eigenen lokalen (dezentralen ) Antrieben dar, die aggregatübergreifend von einem Leitrechner im Zusammenwirken mit einer zentralen Maschinensteuerung synchronisiert werden.
Aus der DE 19529430 ist bekannt, die Antriebssteuerung durch Fehleranalysefunktionen zu erweitern. In dieser Schrift wird ein zum Antriebssystem gehörendes Sicherheitsmodul beschrieben, das zur Fehlererkennung und -diagnose für alle zum Antriebssystem gehörenden Funktionen (z. B. Geberausfall, überhöhter Motorstrom, Kollisionsbetrachtungen) dient.
Nachteilig an dieser Steuerungsarchitektur ist der hohe Aufwand an Steuerungseinheiten und Drehwinkelgebern.
Durch die dezentrale Aufteilung der winkelverarbeitenden Funktionen, die direkt den einzelnen, diese Funktionen ausführenden Aggregaten und ihren Steuerungseinheiten zugeordnet werden, ergeben sich die bekannten Vorteile dezentraler verteilter Steuerungsfunktionen: Reduzierter Verdrahtungsaufwand, übersichtliche Strukturierung der Steuerungsfunktionen, Einsparung von Kommunikationszeiten usw.
- Fig. 1
- die Hierarchie bekannter Maschinensteuerungen und die erfindungsgemäße Hierarchie in einem Abschnitt einer Rotationsdruckmaschine
- Fig.2
- einen Ausschnitt einer Steuerung einer Rotationsdruckmaschine mit zwei dezentralen Antrieben
- Fig.3
- die Steuerung mit zwei dezentralen Antrieben mit separaten Signalein- und ausgangsmodulen,
- Fig.4
- die Steuerung mit 2 dezentralen Antrieben je Aggregat für die redundante Ausführung von Sicherheitsfunktionen.
Bei einer Rotationsdruckmaschine mit zwei Antrieben 5.11,5.12 pro Druckwerk DW1 (z.B. Übergabeeinheit und Druckzylinder jeweils separat angetrieben) sind pro Aggregat zwei Antriebssteuereinheiten 6.11,6.12 vorhanden, die jeweils eines der Sicherheitsmodule 13,13.S zur Realisierung der redundanten Sicherheitsfunktionen aufweisen. Aber auch bei nur einem dezentralen Antrieb je Aggregat kann die redundante Sicherheitssignalverarbeitung gesichert werden, indem zwei dezentrale Steuerungseinheiten 6.11,6.21 aus verschiedenen Aggregaten DW1,DW2 bei der Sicherheitssignalverarbeitung parallel arbeiten (Fig. 4). Jedem Sicherheitsmodul 13,13.S sind jeweils ein oder mehrere Sicherheitssignaleingangsmodule 10.S mittels Sicherheitsbusleitungen 3.S zugeordnet.
Das jeweilige Sicherheitssignaleingangsmodul 10.S liest die Zustände der Notaustaster, Endschalter, Temperaturfühler o.ä. 12 ein und übermittelt diese über ein sicherheitsgerichtetes Bussystem 3.S an das zuständige Sicherheitsmodul 13 in einer Antriebssteuereinheit 6. Parallel zum ersten Sicherheitssignal wird das redundante Sicherheitssignal an einen zweiten, vom ersten Eingang unabhängigen Sicherheitssignaleingang E.S in einem zweiten Sicherheitssignaleingangsmodul 10.S geleitet und im Sicherheitsüberwachungsmodul 13.S verarbeitet. Sobald mindestens einer der beiden Sicherheitskontakte 12 auslöst, wird somit die für den jeweiligen Störfall vorgesehene Sicherheitsfunktion aktiviert, indem von einem der beiden oder von beiden Sicherheitsmodulen 13,13.S die entsprechenden Signalausgänge A aktiviert werden. Dabei werden die jeweils ersten Sicherheitskontakte 12 und das erste Sicherheitsmodul 13 vom zweiten Sicherheitsüberwachungsmodul 13.S auf ordnungsgemäße Funktion kontrolliert durch Vergleich mit den Schutzkontakteingangszuständen E.S und den vom Sicherheitsmodul gebildeten Ausgangssignalen A. Sollten Abweichungen in den Signalzuständen E.S oder in der Sicherheitssignalverarbeitung zwischen den redundant arbeitenden Funktionsmodulen auftreten, indem nur ein Sicherheitskontakt 12 ausgelöst wird oder einer der beiden Busse 3.S ausfällt oder ein Sicherheitsmodul 13, 13.S fehlerhaft arbeiten, erfolgt die Ausgabe einer Fehlermeldung an den Leitrechner 1 und/oder die zwangsweise Überführung der Druckmaschine in einen sicheren Zustand.
- 1
- Leitrechner
- 2
- Bussystem
- 3
- Busleitungen
- 3.S
- Sicherheitsbus
- 4
- Aggregatsteuerung
- 5
- dezentraler Antrieb
- 6
- Antriebssteuereinheit
- 7
- elektronisches Nockenschaltwerk
- 8
- Antriebsmotor
- 9
- Drehwinkelgeber
- 10
- Signaleingangsmodul
- 10.S
- Sicherheitssignaleingangsmodul
- 11
- Signalausgangsmodul
- 12
- Sicherheits-/Schutzkontakt
- 13
- Sicherheitsmodul
- 13.S
- Sicherheitsüberwachungsmodul
- A
- Signalausgänge
- DW1
- Druckwerk 1
- DW2
- Druckwerk 2
- E
- Signaleingänge
- E.S
- Sicherheitssignaleingang
Claims (8)
- Steuerung für Rotationsdruckmaschinen in Aggregatbauweisemit dezentralen Antrieben in den Aggregaten (DW1 ,DW2), bestehend aus mindestens einem Antriebsmotor (8), einem Drehwinkelgeber (9), einer elektronischen Antriebssteuereinheit (6) und Signalein- und -ausgängen (E,A),mit einem Leitrechner (1) undmit die Steuerungskomponenten und Antriebssteuereinheiten (6) untereinander verbindenden Bussystemen (2) oder Netzwerken,
- Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Antriebssteuereinheiten (6) Lage abhängige Signale des im dezentralen Antrieb (5) integrierten Drehwinkelgebers (9) verarbeitende und daraus Drehwinkel abhängige Steuersignale bildende Funktionsmodule implementiert sind, die die Drehwinkel abhängige Taktsteuerung der Aggregate (DW1,DW2) übernehmen.
- Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Antriebssteuereinheiten (6) Funktionsmodule zur Synchronisierung mehrerer dezentraler Antriebe (5) implementiert sind, die ein Antriebsregelungssystem bilden.
- Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Antriebssteuereinheiten (6) Funktionsmodule zur Synchronisierung mehrerer Aggregate (DW1 ,DW2) mittels Leitrechner (1) implementiert sind und die Funktionsmodule dazu über ein auch die Synchronisierungssignale übertragendes Bussystem (2) mit dem zentrale Maschinensteuerungsfunktionen ausführenden Leitrechner (1) verbunden sind.
- Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Antriebssteuereinheiten (6) separate Signaleingangs- und Signalausgabemodule (10,11) für Steuerungssignale vorgeordnet sind, die mittels Bussystem (6) mit den Antriebssteuereinheiten (6) gekoppelt sind.
- Steuerung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dassin jeweils zwei Antriebssteuereinheiten, die sich in einem Aggregat (6.11,6.12) oder in zwei verschiedenen Aggregaten (6.11,6.21) befinden, Funktionsmodule zur redundanten Ausführung von Sicherheitsfunktionen implementiert sind, wobei das jeweils erste Funktionsmodul (13) die Sicherheitssignale verarbeitet und die vorgesehene Sicherheitsfunktion auslöst und das jeweils zweite Funktionsmodul (13.S) das jeweils erste Funktionsmodul (13) auf richtige Signalverarbeitung kontrolliert und im Störungsfall anstelle des ersten Funktionsmoduls (13) die Sicherheitsfunktion auslöst,den Sicherheitssignale verarbeitenden Funktionsmodulen (13,13.S) in den Antriebssteuereinheiten (6) dazu separate Sicherheitssignaleingangsmodule (10.S) vorgeordnet sind,die Sicherheitssignaleingangsmodule (10.S) mittels Sicherheitsbusleitungen (3.S) mit den Sicherheitssignaleingängen (E.S) der Antriebsteuereinheiten (6.11,6.12,6.21) verbunden sind,die gemäß den implementierten Sicherheitsfunktionen zu verarbeitenden Sicherheitssignale parallel auf die Sicherheitssignaleingänge (E.S) der jeweils ersten (6.11) und zweiten Antriebssteuereinheit (6.12,6.21) geführt sind.
- Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung in den Bussystemen (2,3) optisch erfolgt.
- Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentralen Antriebe (5) Zusatzantriebe von peripheren Aggregaten sind.
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