ITMI952164A1

ITMI952164A1 - Comando a retroquadri per macchine di filatura

Info

Publication number: ITMI952164A1
Application number: IT95MI002164A
Authority: IT
Inventors: Jens Wiegand
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnerei
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-04-20
Also published as: EP0710904B1; ITMI952164A0; DE59407059D1; US5710708A; DE19539354A1; JPH08289377A; IT1276971B1; EP0710904A1; CZ278695A3

Abstract

Sono descritti un procedimento e una rete di comando per il comando di un gruppo di macchine di filatura in cui lo scambio di dati è previsto su più piani di comunicazione e il protocollo di comunicazione dati per lo scambio e la trasmissione di dati di servizio e valori di misura del piano di comunicazione più elevato viene impiegato anche sul piano di comunicazione più basso.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"COMANDO A RETROQUADRI PER MACCHINE DI FILATURA"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il campo tecnico dell ' invenzione riguarda le macchine di filatura e in particolare un procedimento per il comando di un gruppo di macchine di filatura, costituito da più macchine di filatura ("gruppo di macchine di filatura") e una rete di comando per la installazione di un comando di sistema del gruppo di macchine di filatura.

Al riguardo, per macchine di filatura si intende ciascuna macchina di una filanda o ciascuna parte controllata e/o comandata autonomamente di una macchina di filatura nonché anche uno o più calcolatori per il controllo e/o il comando di macchine di filatura. Le parti controllate autonomamente di una macchina possono per esempio essere singoli punti di filatura, punti di bobinatura o unità altrimenti autonome, che sono raggruppate a formare una macchina complessiva. Così, per esempio, la macchina di filatura a rotore Ri presenta fino a 280 punti di filatura, che sono raggruppati in gruppi di fino a 20 punti di filatura, qui denominati sezioni. Ciascun singolo punto di filatura o anche ciascuna sezione possono qui essere eseguiti come unità controllata o comanda autonomamente.. Inoltre, per macchina di filatura si intende anche per esempio una macchina di filatura, una macchina di bobinatura, uno stiratoio per lo stiro di nastri di carda, ma anche una macchina di alimentazione e una macchina di scarico, come per esempio sistemi di trasporto di bobine, sistemi di trasporto di vasi e per esempio anche sistemi di sorveglianza della qualità nella filanda.

Una macchina di filatura è costituita da una pluralità di punti di filatura; attualmente in una macchina di filatura vengono riuniti all'incirca 280 punti di filatura. Per molte applicazioni è tuttavia necessario collegare insieme più macchine di filatura, per cui la centrale di comando riceve un carico considerevole. Se si parte dalla macchina di filatura RI della Rieter AG secondo il prospetto 1431 d del Novembre 1992, fino a 32 macchine di filatura a rotore possono venire collegate alla relativa centrale di comando SCC II. Ciascuna di queste macchine di filatura a rotore può avere fino a 280 punti di filatura. Da ciò appare chiaro quale complessità e grandezza deve assumere un tale sistema, se inoltre vengono collegati insieme più gruppi di macchine della grandezza menzionata in grandi filatoi, per formare un grande complesso interconnesso.

E1 chiaro dallo stato stato della tecnica precedentemente menzionato che un gruppo di macchine di filatura composto da più macchine di filatura rimane comandabile e sorvegliabile soltanto se ci si serve della tecnologia delle reti. Esempi di possibili reti dello stato della tecnica sono le figure 4a, 4b nelle quali vengono rappresentate graficamente semplificate due topologie.

Queste topologie operano con la rete Ethernet, il cui protocollo è tecnica nota e viene indicato con CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect). Esso funziona in modo tale che una stazione (un "nodo") invii un pacchetto di dati o di informazioni quando essa ha precedentemente controllato se è già attivo un altro nodo. Se è attivo un altro nodo (nodi o stazioni), allora la stazione menzionata per prima aspetta fino a che il cavo della rete non sia libero. Nel caso in cui due o più stazioni per caso trasmettano contemporaneamente (cosiddette collisioni), esse riconoscono ciò mediante confronto attivo dei dati trasmessi e dei dati misurati sul cavo. Se i dati misurati non coincidono con i dati trasmessi, il processo di trasmissione viene interrotto e ripetuto soltanto dopo un tempo di attesa. Il tempo di attesa, nel protocollo impiegato, viene determinato con l'ausilio di un casualizzatore, il quale nel caso di ripetizioni fornisce valori di ritardo che aumentano esponenzialmente. Perciò, può venire impedito che due stazioni impieghino ripetutamente lo stesso tempo di attesa e siano perciò collegate a collisione continua. I casi di collisione comportano un ritardo. Oltre al ritardo temporale a causa di collisioni, nelle topologie note è riconoscibile anche che un accoppiamento fra due stazioni (per esempio nodo 1 e nodo 2 o nodo 1.1 e nodo 1.2) blocca la rete per tutte le altre stazioni, che non possono impiegare la rete durante la comunicazione di due stazioni. Anche il "router" disegnato (comunicazione della rete inferiore con la rete superiore in figura 4b), al quale è accoppiato l'host (anche più host) carica la rete.

Per migliorare la funzionalità del comando delle macchine di filatura (con rete) descritte nello stato della tecnica, e per accelerare l'interazione diretta di tutti gli elementi collegati in gruppo della rete, l'invenzione propone di impiegare il protocollo di comunicazione dati per lo scambio e per la trasmissione di dati di servizio e valori di misura del piano di comunicazione più alto anche sul piano di comunicazione più basso (rivendicazione 1). Per l'esecuzione di questa singolarizzazione di protocolli di rete viene proposto di impiegare un retroquadro di bus (bus backplane) (rivendicazione 7), sul quale sono accoppiati insieme più componenti, in particolare più CPU (unità di calcolo centrale) . Ciascun retroquadro di bus può essere rappresentante di una macchina di filatura con la sua pluralità di punti di filatura (rivendicazione 13).

La comunicazione dati rende possibile il comando migliorato del gruppo di macchine; senz'altro la. comunicazione può venire impiegata anche per la sorveglianza del gruppo di macchine.

Il retroquadro di bus in tecnologia hardware precedentemente menzionato non è legato ad un'architettura determinata, possono venire impiegati retroquadri di bus della Intel (Multibus I, II) o Motorola (VME) o altri. Il retroquadro di bus è imparentato da un lato strettamente con il comando di macchina e dall'altro lato strettamente con la rete. L'accoppiamento stretto mediante la struttura in tecnologia hardware viene coadiuvato dall'accoppiamento software scelto, nel quale il protocollo di comunicazione sul retroquadro di bus è uguale al protocollo di comunicazione sul piano di comunicazione più elevato, in particolare un protocollo standardizzato (rivendicazione 2, rivendicazione 13).

Il sistema a bus con il retroquadro può alloggiare circuiti di interfaccia (interfacce) del tipo più disparato.

Con l'invenzione un bus non deterministico viene abbassato molto vicino alla macchina di filatura, e cioè, con tecnologia hardware, così vicino come non sarebbe possibile a una rete comune (per esempio secondo il principio Ethernet). La macchina di filatura d'altro canto deve poter compiere anche compiti deterministici, che sono temporalmente critici. A tale scopo al retroquadro posteriore di bus vengono accoppiati corrispondenti processori, che rendono possibili comandi e regolazioni deterministici e il rilevamento equidistante di dati di campionamento. Vantaggiosamente quindi il retroquadro di bus è eseguito come retroquadro di bus multiprocessore (rivendicazione 3). Quando viene impiegato un retroquadro di bus multiprocessore, allora il protocollo standard associato è anch'esso adatto ai multiprocessori (rivendicazioni 2, 6), per esempio corrisponde al protocollo TCP/IP.

La funzionalità del comando delle macchine di filatura viene notevolmente migliorata con l'invenzione dal punto di vista temporale. Ma a base dell'invenzione viene posta non soltanto la velocità migliorata, ma diviene possibile anche uno strutturamene migliore e un collegamento più flessibile di componenti del sistema a bus, addirittura con l'impiego di retroquadri di bus di provenienza differente (rivendicazione Θ). Nonostante le discrepanze introdotte, l'invenzione può evitare sia i conflitti di accesso indicati all'inizio sia anche mettere a disposizione una facilità di gestione, e quindi può abbassare in misura notevole i costi di programmazione. Inoltre, la rete viene meno sollecitata da "overhead".

I retroquadri di bus, che possono essere associati ciascuno ad una macchina di filatura, possono venire collegati insieme in una rete locale, cosicché un primo gruppo di macchine di filatura è accoppiato insieme tramite questo bus locale (rivendicazione 13). Più bus locali possono essere accoppiati ad una rete sovraordinata mediante corrispondenti router (rivendicazione 14), cosicché un comando principale (host) ha accesso tramite rispettivi router a rispettive sottoreti ("subnets"), che dal canto loro sono strutturate in più retroquadri di bus. Retroquadro di bus e subnet hanno la stessa topologia (cioè: lo stesso protocollo di comunicazione dati), cosa che accelera in misura notevole la comunicazione e la semplifica strutturalmente.

Una configurazione di rete, che è sufficiente per la maggior parte dei comandi di rete di macchine di filatura, è costituita da tre piani, il piano j, il piano j+1 e il piano j+2. Il piano j è quello dei retroquadri di bus. Qui sono contenuti più retroquadri di bus BPi che attraverso un accesso a rete sono collegati ad un bus locale, che è costituito da un cavo. Il bus locale è il piano più elevato j+1. Il protocollo di comunicazione dati sul piano j+1 è lo stesso di quello dei retroquadri di bus BPi- il piano j-. Dal piano j+1 un router conduce ad un piano j+2 sovraordinato , al quale è accoppiato il comando centrale -lo "host"-. Vi sono quindi tre piani, il piano dei retroquadri di bus, il piano del bus locale, che è il bus sovraordinato, e il piano del host, che è accoppiato al bus sovraordinato. Fra il piano j+2 sovraordinato e il piano j+1 posto direttamente al di sotto, non vi è lo stesso protocollo di comunicazione dati; soltanto fra il piano j+1 e il piano posto al di sotto -piano j delle piastre posteriori di bus- vi è un'identità di protocollo.

L'impiego dell'indice j generico mostra che questa configurazione di piani, nel caso di sistemi strutturati più gerarchicamente, può venire spostato verso l'alto o verso il basso, in ogni caso il più delle volte sono ragionevoli tre piani, per poter impiegare miratamente l'invenzione (rivendicazione 11), dei quali un piano funziona con il protocollo di un impiego su rete tipico, e i due piani posti al di sotto funzionano con un altro protocollo, il quale pur essendo ancora adatto a una rete, è orientato molto strettamente a bus deterministici.

Facilitano la comprensione dell’invenzione le figure allegate, con l'aiuto delle quali verranno spiegati alcuni esempi d'esecuzione.

La figura 1 è un esempio con tre retroquadri di bus BP1, BP2 e BP3, e tre bus di rete scaglionati gerarchicamente, piano j, piano j+1 e piano j+2, nell'esempio j=l.

La figura 2 mostra un retroquadro di bus della figura 1, il BP1 , che contiene un'unità modulare di accesso Cl, che consente dal retroquadro di bus l'accesso al bus orientato alla rete del piano j+1 (o in un ulteriore esempio d’esecuzione al bus del piano j+2 sovraordinato a questo).

La figura 3 illustra in vista schematica un retroquadro di bus VME, che è accoppiato verso il basso ad un bus AT tramite un processore (una CPU) e può accedere verso l'alto tramite VCOM al bus locale TCP/IP del piano j+1 di figura 1. In questo esempio il BP1 è rappresentante di una singola macchina, con per esempio 280 punti di filatura. Il piano di comunicazione rappresentato graficamente è quindi "dentro la macchina di filatura", mentre gli accoppiamenti verso l'esterno (rispetto al bus locale) e verso le altre unità centrali vengono visti "come all'esterno della macchina".

La figura 1 illustra una combinazione esemplificativa di tre retroquadri di bus BP1, BP2 e BP3, che vengono collegati insieme su un bus locale (piano j+1). Dal bus locale un router R conduce ad una bus sovraordinato, che è indicato nella figura 1 con "piano j+2". Ad esso è collegato un sistema host M che assume la gestione centrale di tutti i router R potenzialmente accoppiati ai bus sovraordinati del piano j+2. La molteplicità di router R, in un sistema ampliato, si può ottenere mediante completamento dei quattro componenti R, BP1 , BP2, BP3, nel bus j+2 sovraordinato. Il sistema della figura 1 non è limitato da questo punto di vista. Il sistema però non è neanche limitato nel numero dei retroquadri di bus BPi collegati al bus locale del piano j+1; vi può essere collegata una pluralità di questi retroquadri. Tutti questi retroquadri hanno però lo stesso protocollo di comunicazione dati, che nell'esempio è scelto come TCP/IP. E' possibile anche UDP/IP.

In figura 2 è estratto un retroquadro, per esempio è scelto il retroquadro 1 (BPI). Su di esso è riconoscibile che più unità centrali (CPU) sono collegate al retroquadro, nell'esempio della figura 2 sono tre CPU PI, P2 e P3. Una di queste CPU, qui la CPU PI, è collegata tramite il retroquadro BPI con il controllore Ethernet Cl, che accoppia il retroquadro BPI al piano di rete. Come piano di rete è considerato il piano j+1 della figura 1 posto direttamente (logisticamente) sopra il retroquadro BPI; come piano è considerabile però anche il piano j+2 della figura 1, che può essere accoppiato direttamente con il retroquadro BPI tramite un corrispondente controllore C. Sia ciascun singolo accoppiamento sia anche entrambi gli accoppiamenti sono collegabili dipendentemente dal rispettivo caso di applicazione; se vengono impiegati entrambi gli accoppiamenti, allora vengono impiegati due dispositivi di controllo di rete (controllore Ethernet) C, uno accoppia il retroquadro BP1 al piano j+2, l'altro accoppia il retroquadro BP1 al piano j+1.

Il retroquadro BP1 è schematicamente un bus di dati hardware e un bus di indirizzi con un numero associato di conduttori di comando. Complessivamente viene indicato come bus Bl.

Dalla vista d'insieme delle figure 1 e 2, diviene chiara la topologia della rete. In direzione verticale sono rappresentati tre piani j, j+1 e j+2, ove j può rappresentare in generale numeri interi da 1 a m. In direzione orizzontale, il piano j è costituito da più retroquadri BPi, ove i può assumere numeri interi da 1 a n. Ciascun retroquadro BPi dal canto suo può contenere una pluralità di unità centrali Pk, ove k rappresenta numeri interi da 1 a p; p è quindi rappresentante di un sistema a multiprocessore, che è installato su un retroquadro.

Come retroquadro viene intesa una scheda che ha una pluralità di strati, nei quali i punti di innesto disposti su di essa sono collegati con conduttori. Con essa può venire confrontata grossolanamente una piastra di bus AT tipica, che in ogni caso non è adatta ai multiprocessori, come il retroquadro BP delle figure 1 e 2. soltanto grazie alla adattabilità ai multiprocessori diviene possibile che il protocollo di comunicazione sulla rete del piano j+1 corrisponda al protocollo di comunicazione sul retroquadro.

A differenza dalle figure 1 e 2 nonché della figura 3 ancora da illustrare, che rappresentano un esempio d'esecuzione dell'invenzione, sono illustrati circuiti dello stato della tecnica nelle figure 4a e 4b. Riguardo alla figura 4a è stato già illustrato all'inizio perchè questa topologia è intensiva in termini di tempo, tendente alle collisioni e poco strutturata. La topologia di rete della figura 4b, che sarebbe una possibile alternativa a quella della figura 4a, lascia responsabilità non chiarite e problemi di carico non calcolabili fra le singole unità funzionali (indicate come da nodo 1.1 a nodo n.3). Ciò risulta dal fatto che molte unità funzionali (nodi) non originano dallo stesso produttore e sono costruite differentemente. Ciascuno di questi nodi può presentare un'architettura differente, cosicché nel bus di rete comune, che conduce attraverso il router al sistema host, non vi sono comunanze, a meno che ciascuno dei sistemi non contenga una carta di accoppiamento di rete adattata corrispondentemente. Questa carta di accoppiamento rallenta il sistema e aumenta la probabilità di collisioni, particolarmente quando i nodi 1.1, 1.2 e 1.3, appartenenti per esempio ad una macchina, comunicano fra di loro, mentre l’intero bus restante viene bloccato funzionalmente.

Invece le topologie di rete con il retroquadro e il protocollo di comunicazione dati comune su retroquadro e connessione di rete sovraordinata, conferiscono chiarezza, evitano collisioni e aumentano la velocità. Ciò è illustrato anche dalla figura 3, la quale realizza i retroquadri BP1 della figura 2 schematicamente con l'aiuto di un bus VME. Una carta di accoppiamento PC80386 SX forma una connessione in un bus a T che è deterministico. La carta da innesto VCOM forma l'accoppiamento CI della figura 2, che conduce dalla piastra posteriore BP1 al bus locale del piano j+1 di figura 1.

Per evitare incomprensioni nell’indicazione dei bus, viene sottolineato che il bus locale è quello del piano j+1, non quello del retroquadro BP1. Questo bus si trova sul piano j, un piano al di sotto del piano di rete j+1. Al primo piano di rete j+1 è sovraordinato il piano j+2, che non è visibile in figura 3, che diviene però riconoscibile quando vengono collegati insieme più VCOM sul piano di rete j+1, e un router R accoppia questo bus locale j+1 al bus j+2 sovraordinato.

Oltre alla variante appena schizzata, è anche possibile impiegare VCOM della figura 3 insieme a VM30, che rappresenta la CPU PI della figura 2 nello schizzo secondo la figura 3, come router R diretto al bus sovraordinato del piano j+2. Il router R è contenuto allora fisicamente in due schede separate, VM30 e VCOM.

Il campo tecnico dell'invenzione sono le macchine di filatura e ivi il comando di un grande numero di macchine di filatura tramite una o più reti. L'invenzione, per l'accelerazione e per l'interazione diretta migliorata di tutte le stazioni collegate nel gruppo di rete, propone di configurare identicamente il protocollo di comunicazione dati di un bus, configurato come retroquadro (BPi) e il protocollo di comunicazione dati (TCP/IP) del piano di comunicazione più elevato, a quello che risiede logicamente al di sopra della piastra posteriore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il comando di un gruppo di macchine di filatura in una composizione di più macchine di filatura, che dal canto loro contengono una pluralità di punti di filatura -in particolare segmentati in sezioni- in cui lo scambio dati ("comunicazione") è previsto su più piani di comunicazione (j; j=l ...m), e il protocollo di comunicazione dati per lo scambio e la trasmissione di dati di servizio e valori di misura del piano di comunicazione più elevato (piano j+1) viene impiegato anche sul piano di comunicazione (piano j) più basso.
2. Procedimento secondo la riv. 1, in cui il protocollo è un protocollo standard, in particolare è il protocollo TCP/IP.
3. Procedimento secondo la riv. 1 o 2, in cui il piano di comunicazione più basso (piano j) presenta una pluralità di CPU ("piano multiprocessore") e il piano di comunicazione più elevato (piano j+1) è accoppiato tramite un router (R) ad un piano di comunicazione sovraordinato (piano j+2).
4. Procedimento secondo la riv. 3, in cui il piano di comunicazione sovraordinato (piano j+2) è quello al quale è accoppiato il comando di sistema ("sistema Host").
5. Procedimento secondo la riv. 3 o 4, in cui una CPU (PI) del piano più basso (piano j) con un comando (Cl) accoppiato al suo bus (Di) accede alla rete del piano più elevato (piano j+1) e/o tramite un router (R) separato accede alla rete del piano di comunicazione sovraordinato (piano j+2) ove il piano di comunicazione sovraordinato si trova sopra il piano di comunicazione più alto.
6. Procedimento secondo le riv. da 1 a 5, in cui il protocollo di comunicazione dati è un protocollo adatto a multiprocessori .
7. Rete di comando di macchine di filatura per l'esecuzione del procedimento di comando secondo una delle riv. precedenti, in cui un piano di comunicazione (piano j; j=l ... m) presenta un retroquadro di bus (BPi; i=l...n), sul quale sono accoppiati insieme più componenti, in particolare più CPU (Pk, k=l...p).
8. Rete di comando secondo la riv. 7, in cui sono previsti più retroquadri di bus, in particolare di architettura differente.
9. Rete di comando secondo la riv. 7 o 8, in cui il retroquadro di bus (BPi) è una piastra a più strati, sulla quale è prevista una pluralità di punti di innesto per i componenti.
10. Rete di comando secondo una delle riv. da 7 a 9, in cui sul retroquadro di bus (BPi) sono collegati almeno un comando di macchina di filatura e una sorveglianza di filato come componenti .
11. Rete di comando secondo una delle riv. da 7 a 10, in cui il piano di comunicazione sovraordinato e il piano di comunicazione più alto sono orientati sulla rete e per l'accoppiamento di valori di misura e comandi è previsto un conduttore.
12. Rete di comando secondo una delle riv. da 7 a 11, in cui il piano di comunicazione sul retroquadro di bus è il piano di comunicazione di una macchina di filatura con una pluralità di punti di filatura.
13. Rete di comando secondo una delle riv. da 7 a 12, in cui a ciascun retroquadro di bus (BPi) è collegata una macchina di filatura, e più retroquadri di bus (BP1...BP3) sono accoppiati ad un primo bus locale di un primo gruppo di macchine locale, e questo bus locale è accoppiato tramite un router (R) al bus sovraordinato, ove il protocollo sul primo bus locale e il protocollo sui più retroquadri di bus (BP1...BP3) sono sostanzialmente identici.
14. Rete di comando secondo la riv. 13, in cui più router (R) accoppiano alla rete sovraordinata più bus locali, dei quali ciascuno corrisponde ad un gruppo di macchine, per rendere ivi possibile il comando di tutte le macchine di filatura del filatoio tramite la rete sovraordinata (piano j+2).