EP1375140A2 - Control system for rotary printing machines - 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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EP
European Patent Office
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control
safety
units
drive
drive control
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EP03009298A
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EP1375140B1 (en
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Stefan Singer
Claudia Peisker
Matthias Künzel
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Koenig and Bauer AG
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Koenig and Bauer AG
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Application filed by Koenig and Bauer AG filed Critical Koenig and Bauer AG
Publication of EP1375140A2 publication Critical patent/EP1375140A2/en
Publication of EP1375140A3 publication Critical patent/EP1375140A3/en
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • 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.

Abstract

Control system for assembly-wise control of a rotary print machine with decentralized drives. Accordingly the drive control units of the decentralized drive have freely-programmable function modules that interact with other control components to carry out any decentralized control functions that are not direct or localized.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Rotationsdruckmaschinen in Aggregatbauweise mit dezentralen Antrieben gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruches.
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.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.

Die Steuerung von Rotationsdruckmaschinen läuft im Allgemeinen hierarchisch in mindestens zwei Steuerungsebenen ab: in der Aggregatsteuerung und in der untergeordneten Antriebssteuerung.The control of rotary printing presses generally runs at least hierarchically two control levels: in the unit control and in the subordinate drive control.

Zur dezentralen Steuerung der einzelnen Funktionen innerhalb eines Aggregates sind in jedem Aggregat zwei Aggregatsteuerungseinheiten angeordnet. Mit der ersten Steuerungseinheit werden die wesentlichen Aggregatfunktionen, Sicherheits- und Arbeitsschutzfunktionen realisiert, die zweite Steuerungseinheit dient der redundanten Steuerung und Überwachung der Schutz- und Sicherheitsfunktionen, in dem sie die erste Steuerungseinheit auf richtige Verarbeitung der Schutz- und Sicherheitssignale kontrolliert . Für beide Aggregatsteuerungseinheiten werden programmierbare Steuerungen (SPS) verwendet.For decentralized control of the individual functions within a unit are in each Aggregate arranged two aggregate control units. With the first control unit become the main unit functions, safety and occupational safety functions realized, 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. For both genset control units programmable controls (PLC) are used.

Zur redundanten Steuerung und Überwachung von Sicherheitsfunktionen sind verschiedene Konzepte Stand der Technik. In der EP 1031 420 A1 wird ein Überwachungssystem für sicherheitsrelevante Vorgänge an Stell- und Antriebselementen beschrieben, das mittels Sicherheitseingabeeinrichtungen sicherheitsrelevante Zustände dezentral am Ort der Entstehung erfasst und an zusätzliche dezentrale Sicherheitsüberwachungssteuerungen weiterleitet, die diesen Stell- und Antriebselementen zugeordnet sein können.
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.Various concepts are state of the art for redundant control and monitoring of safety functions. 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.
From 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).

Zur taktweisen synchronen Steuerung der für Rotationsdruckmaschinen charakteristischen drehwinkelabhängigen Aggregatfunktionen (Druckschaltung, Bogenführung) sind Winkelverarbeitungseinheiten (elektronische Nockenschaltwerke) Bestandteil der zentralen Maschinensteuerung, die die Signale von separaten zentralen oder dezentralen Drehwinkelgebern zu binären Schaltfunktionen verarbeiten. For synchronous control of the characteristic of rotary printing machines Angle-dependent unit functions (pressure switching, sheet guidance) are angle processing units (electronic cam switches) part of the central machine control, which transmit the signals from separate central or decentralized rotary encoders process to binary switching functions.

Dezentrale Antriebe oder Einzelantriebe und Verfahren zu deren Synchronisierung sind nach dem heutigen Stand der Technik allgemein bekannt (z.B. DE 19626287). Ein solcher Antrieb besteht im Wesentlichen aus einem Motor mit Antriebsregler, einem mit der Antriebswelle verbunden hochauflösenden Drehwinkelgeber und einer programmierbaren elektronischen Antriebssteuereinheit.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.

Die Antriebssteuereinheiten sind wiederum SPS, die alle unmittelbar für den Antrieb notwendigen Steuerfunktionen, wie z. B. Hochlauf- und Bremsrampen oder Lageregelung der Antriebswelle des Motors nach einer vorgegebenen Funktion (virtuelle Leitachse, Folgeachsensteuerung) ausführen.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.

Aggregatsteuerungseinheiten und Antriebssteuereinheiten kommunizieren über Bussysteme oder Netzwerke und sind der zentralen Maschinensteuerung sowie dem Leitrechner untergeordnet.
Nachteilig an dieser Steuerungsarchitektur ist der hohe Aufwand an Steuerungseinheiten und Drehwinkelgebern.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.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerungssysteme kostensparend zu vereinfachen.Starting from the prior art, the object of the invention is the control systems to simplify cost-saving.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuerung mit den Merkmalen des ersten Anspruches gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen offenbart.This object is achieved by a control with the features of the first claim. Appropriate configurations are disclosed in the subclaims.

Die dezentralen Antriebe müssen hohen Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeitskonstanz oder Positionsgenauigkeit genügen und besitzen deshalb leistungsfähige Antriebssteuereinheiten. Die Erfindung nutzt nun die in den Antriebssteuereinheiten stets vorhandenen Kapazitätsreserven, um die Funktionen der Aggregatsteuerung, die über die unmittelbaren Antriebsfunktionen hinausgehen, zusätzlich in den Antriebssteuereinheiten zu implementieren und damit den Hardwareaufwand zu senken und Signallaufzeiten zu minimieren.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.

Weiterhin bietet die hohe Genauigkeit der dezentralen Drehwinkelgeber in den dezentralen Antrieben die Möglichkeit, die separaten Drehwinkelgeber der zentralen Maschinensteuerung einzusparen und die Taktsteuerung der Aggregate auf der Basis der in den dezentralen Antriebssteuerungen selbst gebildeten Taktsignale zu realisieren.
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.Furthermore, 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.

Für die Ausführung von Maschinen- und Arbeitsschutzfunktionen sind aus Gründen der Funktionssicherheit (Redundanz) jeweils zwei parallelarbeitende Steuereinheiten vorgesehen. Durch die Einbeziehung der Aggregatsteuerung in die Antriebssteuereinheiten entfällt der Einbau einer zweiten Aggregatsteuereinheit nur für redundante Sicherungsfunktionen.For the execution of machine and occupational safety functions are for reasons of Functional reliability (redundancy) each provided two control units working in parallel. By including the unit control in the drive control units the installation of a second unit control unit only for redundant safety functions.

Im Folgenden werden Beispiele für die erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.The following are examples of the embodiments of the invention shown.

Dabei zeigen:

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.
Show:
Fig. 1
the hierarchy of known machine controls and the hierarchy according to the invention in a section of a rotary printing press
Fig.2
a section of a controller of a rotary printing press with two decentralized drives
Figure 3
control with two decentralized drives with separate signal input and output modules,
Figure 4
the control with 2 decentralized drives per unit for the redundant execution of safety functions.

In der Fig. 1a ist ein Abschnitt einer bekannten Steuerung einer Rotationsdruckmaschine, der zwei Druckwerke DW1,DW2 mit je zwei dezentralen Antrieben 5 umfasst, dargestellt. Der übergeordnete Leitrechner 1 ist über ein bekanntes Bussystem 2 mit jeweils zwei Aggregatsteuereinheiten 4 in den einzelnen Druckmaschinenaggregaten verbunden. Die Aggregatsteuereinheiten 4.1,4.2 eines Aggregates sind untereinander mit Busleitungen 3 gekoppelt. Die Bussysteme 2 und 3 können sich voneinander unterscheiden, aber auch ein gemeinsames Bussystem bilden. Die jeweils erste Aggregatsteuereinheit 4.1 sei beispielsweise mit zwei untergeordneten Antriebssteuereinheiten 6.1,6.2 von zwei dezentralen Antrieben 5.1,5.2 in diesem Druckwerk verbunden (z.B. ein Antrieb für die bogenführenden Zylinder und ein separater Antrieb für den Platten-, Gummi- und/oder einen oder mehrere der Farbwerkszylinder). Durch die vollständige Integration der Funktionen der nach dem Stand der Technik den Antrieben übergeordneten Aggregatsteuerungen 4 in die Antriebssteuereinheiten 6 werden die bisher für die Aggregatsteuerung vorgesehenen SPS nicht mehr benötigt. Damit entfällt eine Steuerungsebene, so dass die Signalwege und Reaktionszeiten wesentlich verkürzt werden (Fig. 1b).1a is a section of a known control of a rotary printing press, which comprises two printing units DW1, DW2, each with two decentralized drives 5. The superordinate master computer 1 is via a known bus system 2, each with two unit control units 4 connected in the individual printing press units. The unit control units 4.1.4.2 of an assembly are coupled to one another with bus lines 3. The bus systems 2 and 3 can differ from one another, but also one form a common bus system. 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). By fully integrating the functions of the state of the art the unit control systems 4 superior to the drives in the drive control units 6, the PLCs previously provided for unit control are no longer required. This eliminates a control level so that the signal paths and response times are essential can be shortened (Fig. 1b).

Jede Antriebssteuereinheit 6 umfasst eine SPS für die aggregatspezifische Antriebssteuerung (z. B. für Hochlauf und Bremsrampen), einen Antriebsregler, einen Leistungselektronikteil und Ein- und Ausgänge für die Steuerungssignale. Die SPS der Antriebssteuerung weist die für die Kommunikation erforderlichen Signal- und Busein- und -ausgänge E,A auf (Fig. 2).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).

Den Antriebssteuereinheiten 6 ist jeweils ein Antriebsmotor 8 zugeordnet. Im Motor 8 integriert oder auf der vom Motor 8 angetriebenen Welle ist ein Drehwinkelgeber 9 angeordnet, der die Lageinformationen über die angetriebene Baugruppe der Antriebssteuerung übermittelt.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.

In der Antriebssteuereinheit 6 werden die Drehwinkelsignale zunächst in bekannter Weise zur Lageregelung des Antriebsmotors 8 genutzt. Die an dezentralen Antrieben eingesetzten Drehwinkelgeber 9 besitzen aber bereits die sehr hohe Auflösung von Drehwinkelgebern für die zentrale Taktsteuerung und Synchronisierung der Druckmaschinenaggregate. Der Erfindungsgegenstand beinhaltet deshalb, die nach dem Stand der Technik von einer separaten Winkelverarbeitungseinheit 7 (elektronisches Nockenschaltwerk) innerhalb der zentralen Maschinensteuerung für die Aggregatsteuerung in den einzelnen Aggregaten benötigten Taktsignale direkt vor Ort von der dezentralen Antriebssteuerung bilden zu lassen. Dazu ist lediglich ein Programmmodul zur frei programmierbaren Winkelverarbeitung in die Antriebssteuereinheiten 6 aufzunehmen. Durch die Erweiterung des Funktionsumfanges der Antriebssteuereinheiten 6 mit einem Modul zur Winkelsignalverarbeitung 7 können die drehwinkelabhängigen Steuersignale (Taktsignale) für die Taktsteuerung der Aggregatfunktionen direkt von der Antriebssteuerung des jeweiligen Aggregates zur Verfügung gestellt werden. Somit ist keine zusätzliche Hardware für die zentrale Winkelerfassung und -verarbeitung notwendig.In the drive control unit 6, 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. By expanding the range of functions of the drive control units 6 with a module for angle signal processing 7, 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.

Eine weitere Anwendung des Erfindungsgedankens führt zur Integration der sonst in der im Leitrechner 1 implementierten Synchronisierungsfunktionen von Antrieben innerhalb eines Aggregates und/oder aggregatübergreifend in die Antriebssteuereinheiten 6 der zu synchronisierenden Antriebsmotoren 8 bzw. Aggregate DW1,DW2, so dass die Antriebssteuereinheiten 6.11,6.12,6.21 ein Antriebsregelungssystem bilden. Die dazu erforderlichen hochauflösenden Drehwinkelgeber 9 sind bereits in den dezentralen Antrieben 5 vorhanden. Die zu synchronisierenden Antriebssteuereinheiten 6 sind über das Bussystem 2, welches die Synchronisierungssignale überträgt, untereinander und mit dem Leitrechner 1 verbunden, der nur noch Teilfunktionen entsprechend der Regelungsaufgabe (z.B. Vorgabe der virtuellen Leitachse) ausführt. Neben einer Entlastung der zentralen Maschinensteuerung sind kürzere Übertragungswege, dadurch geringere Reaktionszeiten und damit ein verbessertes Regelungsverhalten und letztendlich eine Verbesserung der Synchronität der Antriebe zu erreichen.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). In addition to relieving the load on the central machine control, there are shorter ones Transmission paths, resulting in shorter response times and thus better control behavior and ultimately to improve the synchronicity of the drives.

Zur Ausführung zusätzlicher dezentraler Aggregatsteuerungsfunktionen durch die Antriebssteuereinheiten 6 ist es vorteilhaft, die zur Überwachung und Steuerung notwendigen Signale auf kürzestem Wege am Ort ihres Entstehens zu erfassen bzw. auszugeben. Dies kann durch separate, vor Ort angeordnete Ein- und Ausgangsmodule 10,11 erfolgen, die dazu über ein die Zustands- und Steuersignale übermittelndes Bussystem 3 mit den diese Signale verarbeitenden Antriebssteuereinheiten 6 verbunden sind (Fig. 3). Auf diesem Wege ist eine einfache Erweiterung der Funktionalität der Antriebssteuereinheiten 6 durch Ankopplung mehrerer Ein- und Ausgabemodule 10,11 entsprechend der Anzahl auszuführender Aggregatsteuerfunktionen möglich.For performing additional decentralized unit control functions by the drive control units 6, it is advantageous to use the signals required for monitoring and control to be recorded and output as quickly as possible at the point of origin. This can by separate, locally arranged input and output modules 10, 11, which do this via a bus system 3 which transmits the status and control signals and with which these signals processing drive control units 6 are connected (Fig. 3). In this way there is one simple extension of the functionality of the drive control units 6 by coupling several input and output modules 10, 11 corresponding to the number of unit control functions to be carried out possible.

Eine weitere Erweiterung des Funktionsumfanges der Antriebssteuereinheiten 6 mit Steuerungsfunktionen, die nicht unmittelbare Antriebsfunktionen sind, bilden die Sicherheitsfunktionen, wie z. B. die Überwachung und Ausführung von Arbeitsschutzfunktionen. Die sicherheitsrelevanten Zustände müssen an zwei unabhängigen Eingängen eingelesen und unabhängig voneinander in voneinander unabhängigen Sicherheitsmodulen verarbeitet werden. Zur Sicherung der geforderten Redundanz sind jeweils doppelte Sicherheitskontakte an den Schutzschaltern für die Auslösung der sicherheitsrelevanten Signale, getrennte Signaleingänge und 2 unabhängige, Sicherheitssignale verarbeitende Sicherheitsmodule in getrennten Steuerungseinheiten für die parallele Verarbeitung der Sicherheitssignale notwendig. Der sicherheitsrelevante Vorgang wird bereits dann ausgelöst, wenn in nur einem Modul - entweder im Sicherheitsmodul oder im redundanten Sicherheitsüberwachungsmodul - eine Auslösung eines Sicherheitskontaktes erkannt wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass im Falle einer Störung in der Sicherheitssignalverarbeitung das redundante Funktionsmodul die Sicherheitsfunktion über den zweiten Sicherheitskontakt auslöst. Zusätzlich werden die Signalzustände der Sicherheitskontakte und der gebildeten Ausgangssignale beider Sicherheitsmodule vom Sicherheitsüberwachungsmodul auf Gleichheit überwacht und bei Ungleichheit wird eine Störungsmeldung ausgegeben.
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.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. To ensure the required redundancy, 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. In addition, 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.
In a rotary printing press with two drives 5.11,5.12 per printing unit DW1 (e.g. transfer unit and printing cylinder each driven separately), 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. However, even with only one decentralized drive per unit, 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. As soon as at least one of the two safety contacts 12 trips, 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.

Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist auf die Erhöhung der Signalübertragungsgeschwindigkeit zwischen der zentralen Maschinensteuerung, den Antriebssteuereinheiten und den Signalein- und -ausgangsmodulen gerichtet, indem die Signalübertragung auf optischem Wege, z.B. mittels Lichtleiter, erfolgt. Damit verbunden ist eine vorteilhafte Unempfindlichkeit der Bussysteme 2,3 gegenüber EMV-Störeinflüssen.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.

Die erfindungsgemäße Steuerungsstruktur ist auch mit den in peripheren Zusatzantrieben vorhandenen Antriebssteuereinheiten, die nicht unmittelbar zu den Druckmaschinenaggregaten gehören, umsetzbar, sofern sie über die benötigten Leistungsreserven - vergleichbar mit den in den Druckwerken DW1 ,DW2 vorhandenen dezentralen Antriebssteuereinheiten 6 - verfügen. The 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.

Bezugszeichenreference numeral

11
Leitrechnermaster computer
22
Bussystembus system
33
Busleitungenbus lines
3.S3. S
Sicherheitsbussafety bus
44
AggregatsteuerungPhysical control
55
dezentraler Antriebdecentralized drive
66
AntriebssteuereinheitDrive control unit
77
elektronisches Nockenschaltwerkelectronic cam switch
88th
Antriebsmotordrive motor
99
DrehwinkelgeberRotary encoder
1010
SignaleingangsmodulSignal input module
10.S10.S
SicherheitssignaleingangsmodulSafety Signal Input Module
1111
SignalausgangsmodulSignal output module
1212
Sicherheits-/SchutzkontaktSecurity / protection Contact
1313
Sicherheitsmodulsecurity module
13.S13.S
SicherheitsüberwachungsmodulSafety monitoring module
AA
Signalausgängesignal outputs
DW1DW1
Druckwerk 1Printing unit 1
DW2DW2
Druckwerk 2Printing unit 2
Ee
Signaleingängesignal inputs
E.SIT
SicherheitssignaleingangSafety Signal input

Claims (8)

Steuerung für Rotationsdruckmaschinen in Aggregatbauweise mit 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) und mit die Steuerungskomponenten und Antriebssteuereinheiten (6) untereinander verbindenden Bussystemen (2) oder Netzwerken, dadurch gekennzeichnet, dass in den Antriebssteuereinheiten (6) der dezentralen Antriebe (5) frei programmierbare Funktionsmodule implementiert sind, die im Zusammenwirken mit anderen Steuerungskomponenten dezentrale Steuerungsfunktionen ausführen, welche keine unmittelbaren und lokalen Antriebsfunktionen sind.Control for rotary printing presses in unit design with decentralized drives in the units (DW1, DW2), consisting of at least one drive motor (8), a rotary encoder (9), an electronic drive control unit (6) and signal inputs and outputs (I, O), with a host computer (1) and with the control components and drive control units (6) interconnecting bus systems (2) or networks, characterized in that freely programmable function modules are implemented in the drive control units (6) of the decentralized drives (5) which, in cooperation with other control components, perform decentralized control functions which are not direct and local drive functions. 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.Control according to claim 1, characterized in that in the drive control units (6) position-dependent signals of the rotary angle transmitter (9) integrated in the decentralized drive (5) processing and from them angle signals dependent control signals are implemented function modules which implement the rotation angle dependent clock control of the units (DW1 , DW2). Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Antriebssteuereinheiten (6) Funktionsmodule zur Synchronisierung mehrerer dezentraler Antriebe (5) implementiert sind, die ein Antriebsregelungssystem bilden.Control according to claim 1, characterized in that in the drive control units (6) function modules for the synchronization of several decentralized drives (5) are implemented, which form a drive control system. 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.Control according to claim 1, characterized in that in the drive control units (6) function modules for the synchronization of several units (DW1, DW2) are implemented by means of a master computer (1) and the function modules for this purpose via a bus system (2) also transmitting the synchronization signals with the central machine control functions executive computer (1) are connected. 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. Control according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive control units (6) are preceded by separate signal input and signal output modules (10, 11) for control signals which are coupled to the drive control units (6) by means of a bus system (6). Steuerung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in 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. Control according to claim 1 or 5, characterized in that Function modules for redundant execution of safety functions are implemented in two drive control units each, which are located in one unit (6.11,6.12) or in two different units (6.11,6.21), the first function module (13) processing the safety signals and the intended one Triggers the safety function and the respective second function module (13.S) checks the respective first function module (13) for correct signal processing and triggers the safety function instead of the first function module (13) in the event of a fault, separate safety signal input modules (10.S) are arranged upstream of the function modules processing safety signals (13, 13.S) in the drive control units (6), the safety signal input modules (10.S) are connected to the safety signal inputs (ES) of the drive control units (6.11,6.12,6.21) by means of safety bus cables (3.S), the safety signals to be processed according to the implemented safety functions are routed in parallel to the safety signal inputs (ES) of the first (6.11) and second drive control unit (6.12,6.21). Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung in den Bussystemen (2,3) optisch erfolgt.Control according to one of claims 1 to 7, characterized in that the signal transmission in the bus systems (2, 3) takes place optically. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentralen Antriebe (5) Zusatzantriebe von peripheren Aggregaten sind.Control according to one of claims 1 to 8, characterized in that the decentralized drives (5) are additional drives of peripheral units.
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