WO2005114345A1 - Machine control and regulation system for an injection moulding machine - Google Patents

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WO2005114345A1
WO2005114345A1 PCT/EP2005/052154 EP2005052154W WO2005114345A1 WO 2005114345 A1 WO2005114345 A1 WO 2005114345A1 EP 2005052154 W EP2005052154 W EP 2005052154W WO 2005114345 A1 WO2005114345 A1 WO 2005114345A1
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control
actuator
machine control
regulation system
machine
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PCT/EP2005/052154
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Karsten Müller
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Bosch Rexroth Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a machine control and regulation system according to the preamble of claim 1 and in particular to an actuator according to the preamble of claim 8, which is provided for the machine control and regulation system and has the functionality of a machine control (PLC).
  • PLC machine control
  • the present invention is described below with reference to a machine control and regulation system for an injection molding machine.
  • a conventional machine control and regulating system for an injection molding machine as shown in Figs. 3 and 4 of the present invention includes various devices. These devices have, for example, the functionality of an injection molding machine controller 1 ', 1''(hereinafter referred to as PLC), of axis controllers 2', 2 '', an axis 3A, 3B, analog and digital I / O inputs and outputs 4, 4 ' , Temperature controllers 5, heaters 6 or a human-machine interface (hereinafter referred to as HMI) 7. As shown in FIG.
  • high-speed BMI buses for example CAN bus or Profibus-DP
  • CAN bus or Profibus-DP connect the individual devices and enable the construction of a modular machine control and regulation system.
  • a PLC 1 'of a machine control and regulation system provided with the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences also contains the required axis controllers 2'.
  • Figure 4 of US 6 275 741 B1 discloses such a machine control and regulation system in which existing axes are controlled by means of a central control.
  • the second concept is a "decentralized concept", which is disclosed in US Pat. No. 6,289,259 B1. As shown in FIG. 4 of the present invention, the required axis controllers 2 ′′ in the decentralized concept are each arranged on corresponding axes 3A, 3B and are not contained in a PLC 1 ′′. US Pat. No.
  • 6,289,259 B1 shows, for example, a machine control and Control system in which the axis controllers are arranged on a hydraulic block, however, this machine control and regulation system still has a spatially separate PLC (referred to in the publication as System Control Processor) which is provided with the functions of sequence control and the coordination of the movement sequences
  • System Control Processor referred to in the publication as System Control Processor
  • the axis controller 2 ' in the decentralized concept are consequently implemented in separate electronics on the respective axis 3A, 3B.
  • such electronics have the functionality of the control devices for servomotors.
  • controllers are arranged in separate electronics directly on the respective axis (see DE 100 12 409 A1).
  • both the machine control and regulation systems described above and the components mentioned are constructed in such a way that a device separate from the axes with the functionality of a PLC is required to control and / or regulate the machine control and regulation system.
  • the costs associated with the hardware of this PLC adversely affect the cost-effective implementation of the injection molding machine.
  • the present invention is accordingly based on the object of developing a machine control and regulation system in accordance with the preamble of claim 1 in such a way that the costs associated with separate PLC hardware can be saved.
  • the present invention is intended to further develop an actuator according to the preamble of claim 8 in such a way that it can be used in the machine control and regulating system for the purpose of the invention.
  • the core idea of the present invention is therefore to implement a machine control and regulation system for an injection molding machine, in which the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for this machine control and regulation system are provided via a decentralized actuator hardware (hereinafter referred to as axis control hardware) of the actuator mentioned are.
  • axis control hardware decentralized actuator hardware
  • the above core idea is realized according to the invention in that the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control and regulation system are provided in the form of additional control software via the decentralized axis control hardware (digital electronics) of an actuator which is already present in the machine. that the machine control and regulation system no longer requires spatially separate PLC hardware.
  • the axis control hardware of the actuator thus has, in addition to existing axis control functions for the corresponding axis, the functionality of a PLC. According to the invention, the above measures result in significant cost savings with regard to the required achieved hardware for a machine control and regulation system.
  • a further advantage of the present invention lies in one of the subclaims in that the transit times of important information (e.g. the target values) with respect to an axis can be minimized.
  • the axis control hardware in which the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the injection molding machine are additionally integrated, is arranged on the axis with the highest real-time requirements.
  • the information relevant to this axis is thus generated on the axis on which it is also processed.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a machine control and regulation system according to the invention for an injection molding machine according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a block diagram of a machine control and regulation system according to the invention for a plurality of injection molding machines according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • 3 shows a block diagram of a machine control and regulation system according to the prior art, which is constructed according to a central concept for injection molding machine control;
  • Fig. 4 is a block diagram of a machine control and regulation system according to the prior art, which is constructed according to a decentralized concept for injection molding machine control.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a machine control and regulation system for an injection molding machine according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • a machine control and regulating system has a bus system BMI, which connects a plurality of bus users to one another.
  • Bus participants are: an actuator arranged on an axis 3A, which has at least one axis controller 2 with decentralized axis control hardware, at least one further possible axis 3B, a device 4 which contains other I / O (analog and digital I / O inputs and outputs) ), a temperature controller 5, which is connected to at least one heater 6, and an HMI (Human-Machine Interface) 7.
  • I / O analog and digital I / O inputs and outputs
  • HMI Human-Machine Interface
  • the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control and regulation system are provided via the axis control hardware of the actuator in the form of additional control software. That is, the functions of the injection molding machine control system 1 (hereinafter referred to as PLC 1) are integrated into digital electronics of an actuator already present in the machine.
  • Machine control and regulation systems which can have such axis control hardware, are, for example, a control pump with integrated digital electronics Control valve with integrated digital electronics or a motor controller for machines with electronic actuators.
  • the functions of the PLC 1 are provided via its axis control hardware in the form of additional control software.
  • a machine control and regulation system with several actuators e.g. a multi-pump system
  • such functions are integrated via the axis control hardware of the actuator, which has a master functionality. It is possible for several actuators to have axis control hardware.
  • the functions of the sequence control and the coordination of the motion sequences for the machine control and regulation system are integrated via the axis control hardware of the actuator, which is arranged on an axis with the highest "real-time requirements (usually the injection axis, which also has the highest quality valve) minimizes the running times of important information (for example, the setpoints) with regard to the system arranged on the corresponding axis, since the information relevant to this axis is generated where it is processed.
  • the bus subscribers serving the machine control and regulation system each have individual functionalities.
  • axis control these are, for example, a replacing speed-pressure control (for example based on the minimum value principle) for all axes, the pressure control including force control.
  • the axis controller receives two setpoints (v, p) at any time.
  • An additional axis positioning is possible as a further regulation (e.g. a path-dependent total braking (WAB) possible with a clamping unit).
  • WAB path-dependent total braking
  • the PLC 1 processes both digital input values DI (from buttons and switches, for example) and analog input values AI (eg, distances and pressures), determines a status (k + 1) from a status (k) and the input values and gives both digital Output values DI (switching signals) and analog output values AI (setpoints v, F) in accordance with the determined state.
  • the temperature controller 5 can be used for cylinder heating, tool temperature control and temperature control of hot runner tools.
  • the HMI 7 can be used, for example, to enter setpoints, display the process status, the actual and setpoint trends as well as error messages, save data and communicate with a higher-level control system. Furthermore, quality and technology programs can optionally be carried out with regard to the system.
  • the PLC 1 with the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences which according to the prior art is provided as a single device of the system with its own hardware (see FIG. 4), is completely saved in the present invention with regard to these hardware components.
  • the associated reduction in costs is a major advantage when implementing such a machine control and regulation system.
  • FIG. 2 of the present invention shows a block diagram of a machine control and regulation system for a plurality of injection molding machines according to a second embodiment of the present invention.
  • the machine control and regulation system used here corresponds to the machine control and regulation system of the first exemplary embodiment except for the differences described below. consequently For reasons of redundancy, explanations and relationships relating to individual components of the machine control and regulation system, which are evident from the above description, are omitted and only supplementary essential features are emphasized.
  • the tasks independent of the operator as described above are taken over by a higher-level computer 8, which is constructed in such a way that it can record the data of the systems connected to it. This enables him to monitor quality and productivity, to save the relevant data and to send emergency signals if necessary.
  • the computer 8 is connected via a bus system BMI of the injection molding machine or via another bus system L to the actuator, which has the functions of the PLC 1.
  • the other bus system L is e.g. a local area network (LAN) to which at least one further injection molding machine (SN) is connected in this exemplary embodiment.
  • LAN local area network
  • SN further injection molding machine
  • the second embodiment makes it possible to save the costs for n-1 HMI 7 when using n injection molding machines. This causes, in addition to the above-mentioned reduction in PLC hardware costs, a further reduction in costs the implementation of a machine control and regulation system according to the invention can be achieved.

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Abstract

A machine control and regulation system is disclosed, with a number of bus users for control and/or regulation of the system, connected to each other by means of at least one bus system (BM1). At least one of the users is an actuator with decentralised actuator hardware. The functions of process control and the coordination of the movement processes for the machine control and regulation system are provided in the form of additional control software in the decentralised actuator hardware on the actuator, such that the machine control and regulation system no longer requires a separate system processor control hardware.

Description

Beschreibunq Beschreibunq
Maschinensteuerungs- und Regelungssystem für eine SpritzgießmaschineMachine control and regulation system for an injection molding machine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere auf ein Stellglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8, welches für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem vorgesehen ist und die Funktionalität einer Maschinensteuerung (SPS) aufweist. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Maschinensteuerungs- und Regelungssystems für eine Spritzgießmaschine beschrieben.The present invention relates to a machine control and regulation system according to the preamble of claim 1 and in particular to an actuator according to the preamble of claim 8, which is provided for the machine control and regulation system and has the functionality of a machine control (PLC). The present invention is described below with reference to a machine control and regulation system for an injection molding machine.
An einer modernen Spritzgießmaschine sind zur Her- Stellung hochwertiger und komplexer Kunststoff-Formteile verschiedenste Steuerungs- und Regelungsfunktionen erforderlich. Diesen Funktionen dienend, beinhaltet ein herkömmliches Maschinensteuerungs- und Regelungssystem für eine Spritzgießmaschine, wie es in den Figuren 3 und 4 der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, verschiedene Vorrichtungen. Diese Vorrichtungen weisen beispielsweise die Funktionalität einer Spritzgießmaschinensteuerung 1 ' , 1 ' ' (nachstehend als SPS bezeichnet), von Achsreglern 2', 2'', einer Achse 3A, 3B, analogen und digitalen I/O Ein- und Ausgängen 4, 4', Temperaturreglern 5, Heizungen 6 oder einer Mensch-Maschine Schnittstelle (nachstehend als HMI bezeichnet) 7 auf. Wie in Figur 4 gezeigt, verbinden beispielsweise Hochgeschwindigkeitsbusse BMI (z.B. CAN- Bus oder Profibus-DP) die einzelnen Vorrichtungen und er- möglichen den Aufbau eines modularen Maschinensteuerungs- und Regelungssystems. Das Zusammenspiel aller Vorrichtun- gen, deren Hardware jeweils mit individuellen Aufgaben versehen ist, gewährleistet eine zuverlässige und konstante Führung der Spritzgießmaschine.A wide range of control and regulation functions are required on a modern injection molding machine to manufacture high-quality and complex plastic molded parts. Serving these functions, a conventional machine control and regulating system for an injection molding machine as shown in Figs. 3 and 4 of the present invention includes various devices. These devices have, for example, the functionality of an injection molding machine controller 1 ', 1''(hereinafter referred to as PLC), of axis controllers 2', 2 '', an axis 3A, 3B, analog and digital I / O inputs and outputs 4, 4 ' , Temperature controllers 5, heaters 6 or a human-machine interface (hereinafter referred to as HMI) 7. As shown in FIG. 4, high-speed BMI buses (for example CAN bus or Profibus-DP) connect the individual devices and enable the construction of a modular machine control and regulation system. The interaction of all devices conditions, the hardware of which is assigned individual tasks, ensures reliable and constant guidance of the injection molding machine.
Herkömmliche Spritzgießmaschinen weisen zwei Konzepte auf, in denen die dem Maschinensteuerungs- und Regelungssystem dienenden Aufgaben auf unterschiedliche Art und Weise auf verschiedene Hardwarekomponenten verteilt werden.Conventional injection molding machines have two concepts in which the tasks serving the machine control and regulation system are distributed in different ways to different hardware components.
Eines dieser Konzepte ist das "zentrale Konzept", welches in der US 6 275 741 Bl offenbart ist. Bei diesem zentralen Konzept, wie es auch in Figur 3 der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, beinhaltet eine mit den Funk- tionen der Ablaufsteuerung und der Koordination der Bewegungsabläufe versehene SPS 1 ' eines Maschinensteuerungs- und Regelungssystems ebenfalls die erforderlichen Achsregler 2'. Figur 4 der US 6 275 741 Bl offenbart ein derartiges Maschinensteuerungs- und Regelungssystem, bei dem vorhandene Achse mittels einer zentralen Steuerung angesteuert werden.One of these concepts is the "central concept", which is disclosed in US Pat. No. 6,275,741 B1. In this central concept, as is also shown in FIG. 3 of the present invention, a PLC 1 'of a machine control and regulation system provided with the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences also contains the required axis controllers 2'. Figure 4 of US 6 275 741 B1 discloses such a machine control and regulation system in which existing axes are controlled by means of a central control.
Das zweite Konzept ist ein "dezentrales Konzept", welches in der US 6 289 259 Bl offenbart ist. Wie in Fig. 4 der vorliegenden Erfindung gezeigt, sind die erforderlichen Achsregler 2'' bei dem dezentralen Konzept jeweils an entsprechenden Achsen 3A, 3B angeordnet und nicht in einer SPS 1" beinhaltet. Die US 6 289 259 Bl zeigt beispielsweise ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystem, bei dem die Achsregler an einem Hydraulikblock angeordnet sind. Dieses Maschinensteuerungs- und Regelungssystem weist jedoch immer noch eine räumlich getrennte SPS (in der Druckschrift als System Control Processor bezeichnet) auf, die mit den Funktionen der Ablaufsteuerung und der Koordination der Bewegungsabläufe versehen ist. Basierend auf den enormen Entwicklungen in der Computertechnik, aus deren Entwicklung immer leistungsfähigere Bausteine mit immer mehr Funktionalitäten auf engerem Raum hervorgehen, weist die heutige Generation der dezentralen digitalen Elektroniken in der Antriebstechnik bereits Achsrege- lungsfunktionen auf (siehe DE 100 12 405 A 1) .The second concept is a "decentralized concept", which is disclosed in US Pat. No. 6,289,259 B1. As shown in FIG. 4 of the present invention, the required axis controllers 2 ″ in the decentralized concept are each arranged on corresponding axes 3A, 3B and are not contained in a PLC 1 ″. US Pat. No. 6,289,259 B1 shows, for example, a machine control and Control system in which the axis controllers are arranged on a hydraulic block, however, this machine control and regulation system still has a spatially separate PLC (referred to in the publication as System Control Processor) which is provided with the functions of sequence control and the coordination of the movement sequences Based on the enormous developments in computer technology Today's generation of decentralized digital electronics in drive technology already has axis control functions (see DE 100 12 405 A 1), the development of which is becoming more and more powerful modules with more and more functionalities in a more confined space.
Während also die SPS 1' im zentralen Konzept zusätzlich die Achsregler 2' beinhaltet, werden die Achsregler 2 ' ' im dezentralen Konzept folglich in gesonderten Elekt- roniken an der jeweiligen Achse 3A, 3B realisiert. Bei elektromotorischen Achsen weisen solche Elektroniken die Funktionalität der Regelgeräte für Servomotoren auf. Auch bei hydraulischen Komponenten sind Regler in gesonderten Elektroniken direkt an der jeweiligen Achse angeordnet (siehe DE 100 12 409 A 1) .So while the PLC 1 'in the central concept also contains the axis controller 2', the axis controller 2 '' in the decentralized concept are consequently implemented in separate electronics on the respective axis 3A, 3B. In the case of electromotive axes, such electronics have the functionality of the control devices for servomotors. In the case of hydraulic components as well, controllers are arranged in separate electronics directly on the respective axis (see DE 100 12 409 A1).
Es sind jedoch sowohl die oben beschriebenen Maschinensteuerungs- und Regelungssysteme als auch die erwähnten Komponenten derart aufgebaut, dass eine von den Ach- sen getrennte Vorrichtung mit der Funktionalität einer SPS zur Steuerung und oder Regelung des Maschinensteuerungs- und Regelungssystem erforderlich ist. Die mit der Hardware dieser SPS verbundenen Kosten wirken sich nachteilig auf eine kosteneffiziente Realisierung der Spritzgießmaschine aus.However, both the machine control and regulation systems described above and the components mentioned are constructed in such a way that a device separate from the axes with the functionality of a PLC is required to control and / or regulate the machine control and regulation system. The costs associated with the hardware of this PLC adversely affect the cost-effective implementation of the injection molding machine.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubil- den, dass die mit einer separaten SPS-Hardware verbundenen Kosten eingespart werden können.The present invention is accordingly based on the object of developing a machine control and regulation system in accordance with the preamble of claim 1 in such a way that the costs associated with separate PLC hardware can be saved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Maschinensteuerungs- und Rege- lungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. In Anbetracht der obigen Aufgabe soll mit der vorliegenden Erfindung ferner ein Stellglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 derart weitergebildet werden, dass es der Aufgabe der Erfindung dienend in dem Maschi- nensteuerungs- und Regelungssystem verwendet werden kann.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of the machine control and regulation system according to claim 1. In view of the above object, the present invention is intended to further develop an actuator according to the preamble of claim 8 in such a way that it can be used in the machine control and regulating system for the purpose of the invention.
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystems für eine Spritzgießmaschine zu realisieren, bei dem die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für dieses Maschinensteuerungs- und Regelungssystem über eine dezentrale Stellgliedhardware (nachstehend als Achsregelungshardware bezeichnet) des genannten Stellgliedes vorgesehen sind.The core idea of the present invention is therefore to implement a machine control and regulation system for an injection molding machine, in which the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for this machine control and regulation system are provided via a decentralized actuator hardware (hereinafter referred to as axis control hardware) of the actuator mentioned are.
Die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem sind zusammen als Funktionen einer Spritzgießmaschinensteuerung oder SPS zu verstehen.The functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control and regulation system are to be understood together as functions of an injection molding machine control or PLC.
Der vorstehende Kerngedanke wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem derart über die dezen- trale Achsregelungshardware (digitalen Elektronik) eines in der Maschine ohnehin vorhandenen Stellgliedes in Form einer zusätzlichen Steuerungssoftware vorgesehen sind, dass das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem keine räumlich getrennte SPS-Hardware mehr benötigt. Die Achs- regelungshardware des Stellgliedes weist somit neben bereits vorhandenen Achsregelungsfunktionen für die entsprechende Achse zusätzlich die Funktionalität einer SPS auf. Mit den vorstehenden Maßnahmen wird erfindungsgemäß eine deutliche Kosteneinsparung hinsichtlich der erfor- derlichen Hardware für ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystem erzielt.The above core idea is realized according to the invention in that the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control and regulation system are provided in the form of additional control software via the decentralized axis control hardware (digital electronics) of an actuator which is already present in the machine. that the machine control and regulation system no longer requires spatially separate PLC hardware. The axis control hardware of the actuator thus has, in addition to existing axis control functions for the corresponding axis, the functionality of a PLC. According to the invention, the above measures result in significant cost savings with regard to the required achieved hardware for a machine control and regulation system.
Eine weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt gemäß einem der Unteransprüche darin, dass die Laufzeiten wichtiger Informationen (z.B. der Sollwerte) bezüglich einer Achse minimiert werden können.A further advantage of the present invention lies in one of the subclaims in that the transit times of important information (e.g. the target values) with respect to an axis can be minimized.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die Achsregelungshardware, in der zusätzlich die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für die Spritzgießmaschine integriert sind, an der Achse mit den höchsten Echtzeitanforderungen angeordnet wird. Somit werden die für diese Achse relevanten Informationen an der Achse erzeugt, an der sie auch abgearbeitet werden.This is realized according to the invention in that the axis control hardware, in which the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the injection molding machine are additionally integrated, is arranged on the axis with the highest real-time requirements. The information relevant to this axis is thus generated on the axis on which it is also processed.
Bezüglich noch weiterer Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindung wird auf die verbleibenden Unter- ansprüche verwiesen.With regard to still further advantages and effects of the present invention, reference is made to the remaining subclaims.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:The present invention is described below with reference to the description of two exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Maschinensteuerungs- und Regelungssystems für eine Spritzgießmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;1 shows a block diagram of a machine control and regulation system according to the invention for an injection molding machine according to a first exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Maschinensteuerungs- und Regelungssystems für eine Mehrzahl von Spritzgießmaschinen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Maschinensteuerungs- und Regelungssystems gemäß dem Stand der Technik, welches nach einem zentralen Konzepts zur Spritzgießmaschinensteuerung aufgebaut ist; und2 shows a block diagram of a machine control and regulation system according to the invention for a plurality of injection molding machines according to a second exemplary embodiment of the present invention; 3 shows a block diagram of a machine control and regulation system according to the prior art, which is constructed according to a central concept for injection molding machine control; and
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Maschinensteuerungs- und Regelungssystems gemäß dem Stand der Technik, welches nach einem dezentralen Konzepts zur Spritzgießmaschinensteuerung aufgebaut ist.Fig. 4 is a block diagram of a machine control and regulation system according to the prior art, which is constructed according to a decentralized concept for injection molding machine control.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Maschinensteuerungs- und Regelungssystem für eine Spritzgießmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in Figur 1 zu sehen, weist ein solches Ma- schinensteuerungs- und Regelungssystem ein Bussystem BMI auf, welches eine Mehrzahl von Busteilnehmern miteinander verbindet. Busteilnehmer sind hierbei: ein an einer Achse 3A angeordnetes Stellglied, welches mindestens einen Achsregler 2 mit einer dezentralen Achsregelungshardware aufweist, mindestens eine weitere mögliche Achse 3B, eine Einrichtung 4, welche sonstige I/O (analoge und digitale I/O Ein- und Ausgänge) aufweist, einen Temperaturregler 5, welcher mit mindestens einer Heizung 6 verbunden ist, und ein HMI (Human-Machine Interface) 7.1 shows a block diagram of a machine control and regulation system for an injection molding machine according to a first exemplary embodiment of the present invention. As can be seen in FIG. 1, such a machine control and regulating system has a bus system BMI, which connects a plurality of bus users to one another. Bus participants are: an actuator arranged on an axis 3A, which has at least one axis controller 2 with decentralized axis control hardware, at least one further possible axis 3B, a device 4 which contains other I / O (analog and digital I / O inputs and outputs) ), a temperature controller 5, which is connected to at least one heater 6, and an HMI (Human-Machine Interface) 7.
Die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem sind hierbei über die Achsregelungshardware des Stellgliedes in Form einer zusätzlichen Steuerungssoftware vorgesehen. D.h., die Funktionen der Spritzgießmaschinensteuerung 1 (nachstehend als SPS 1 bezeichnet) werden in eine digitale Elektronik eines in der Maschine ohnehin vorhandenen Stellgliedes integriert. Maschinensteuerungs- und Regelungssysteme, welche eine der- artige Achsregelungshardware aufweisen können, sind z.B. eine Regelpumpe mit integrierter Digitalelektronik, ein Regelventil mit integrierter Digitalelektronik oder ein Motorregler bei Maschinen mit elektronischen Stellern.The functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control and regulation system are provided via the axis control hardware of the actuator in the form of additional control software. That is, the functions of the injection molding machine control system 1 (hereinafter referred to as PLC 1) are integrated into digital electronics of an actuator already present in the machine. Machine control and regulation systems, which can have such axis control hardware, are, for example, a control pump with integrated digital electronics Control valve with integrated digital electronics or a motor controller for machines with electronic actuators.
Bei einem Maschinensteuerungs- und Regelungssystem mit einem zentralen Stellglied (z.B. eine Regelpumpe) sind die Funktionen der SPS 1 über dessen Achsregelungshardware in Form einer zusätzlichen Steuerungssoftware vorgesehen. Bei einem Maschinensteuerungs- und Regelungssystem mit mehreren Stellgliedern (z.B. ein Mehrpumpen- System) hingegen werden derartige Funktionen über die Achsregelungshardware des Stellgliedes integriert, welches eine Master-Funktionalität aufweist. Es ist hierbei möglich, dass mehrere Stellglieder eine Achsregelungshardware aufweisen.In the case of a machine control and regulation system with a central actuator (e.g. a control pump), the functions of the PLC 1 are provided via its axis control hardware in the form of additional control software. In a machine control and regulation system with several actuators (e.g. a multi-pump system), however, such functions are integrated via the axis control hardware of the actuator, which has a master functionality. It is possible for several actuators to have axis control hardware.
Werden die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystems über die Achsregelungshardware des Stellgliedes integriert, welches an einer Achse mit den höchsten" Echtzeitanforderungen (i.d.R. die Ein- spritzachse, welche auch das hochwertigste Ventil aufweist) angeordnet ist, werden die Laufzeiten wichtiger Informationen (z.B. der Sollwerte) bezüglich des an der entsprechenden Achse angeordneten Systems minimiert, da die für diese Achse relevanten Informationen dort erzeugt werden, wo sie auch abgearbeitet werden.The functions of the sequence control and the coordination of the motion sequences for the machine control and regulation system are integrated via the axis control hardware of the actuator, which is arranged on an axis with the highest "real-time requirements (usually the injection axis, which also has the highest quality valve) minimizes the running times of important information (for example, the setpoints) with regard to the system arranged on the corresponding axis, since the information relevant to this axis is generated where it is processed.
Die dem Maschinensteuerungs- und Regelungssystem dienenden Busteilnehmer weisen jeweils individuelle Funkti- onalitäten auf. Das sind bei der Achsregelung beispielsweise eine ablösende Geschwindigkeits- Druckregelung (z.B. nach dem Minimalwertprinzip) für alle Achsen, wobei die Druckregelung eine Kraftregelung mit einschließt. Hierbei erhält der Achsregler zu jedem Zeitpunkt zwei Sollwerte (v, p) . Als weitere Regelung ist eine zusätzliche Achspositionierung möglich (z.B. ist ein wegabhängi- ges Bremsen (WAB) bei einer Schließeinheit denkbar) . Die SPS 1 verarbeitet sowohl digitale Eingangswerte DI (von z.B. Tastern und Schaltern) als auch analoge Eingangswerte AI (z.B. Wege und Drücke), ermittelt aus einem Zu- stand (k) und den Eingangswerten einen Zustand (k+1) und gibt sowohl digitale Ausgangswerte DI (Schaltsignale) als auch analoge Ausgangswerte AI (Sollwerte v,F) entsprechend dem ermittelten Zustand aus. Der Temperaturregler 5 kann einer Zylinderheizung, einer Werkzeugtemperierung und einer Temperierung von Heißkanalwerkzeugen dienen. Über das HMI 7 kann beispielsweise eine Eingabe von Sollwerten, eine Anzeige des Prozesszustandes, der Ist- und Sollverläufe als auch der Fehlermeldungen, die Speicherung von Daten und eine Kommunikation mit einer überge- ordneten Steuerung erfolgen. Ferner können bezüglich des Systems optional Qualitäts- und Technologieprogramme durchgeführt werden.The bus subscribers serving the machine control and regulation system each have individual functionalities. In the case of axis control, these are, for example, a replacing speed-pressure control (for example based on the minimum value principle) for all axes, the pressure control including force control. The axis controller receives two setpoints (v, p) at any time. An additional axis positioning is possible as a further regulation (e.g. a path-dependent total braking (WAB) possible with a clamping unit). The PLC 1 processes both digital input values DI (from buttons and switches, for example) and analog input values AI (eg, distances and pressures), determines a status (k + 1) from a status (k) and the input values and gives both digital Output values DI (switching signals) and analog output values AI (setpoints v, F) in accordance with the determined state. The temperature controller 5 can be used for cylinder heating, tool temperature control and temperature control of hot runner tools. The HMI 7 can be used, for example, to enter setpoints, display the process status, the actual and setpoint trends as well as error messages, save data and communicate with a higher-level control system. Furthermore, quality and technology programs can optionally be carried out with regard to the system.
Die SPS 1 mit den Funktionen der Ablaufsteuerung und der Koordination der Bewegungsabläufe, die gemäß dem Stand der Technik als eine einzelne Einrichtung des Systems mit einer eigenen Hardware vorgesehen ist (siehe Fig. 4), wird in der vorliegenden Erfindung bezüglich dieser Hardwarekomponenten komplett eingespart. Die damit verbundene Reduzierung der Kosten ist ein wesentlicher Vorteil bei der Realisierung eines solchen Maschinensteuerungs- und Regelungssystems.The PLC 1 with the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences, which according to the prior art is provided as a single device of the system with its own hardware (see FIG. 4), is completely saved in the present invention with regard to these hardware components. The associated reduction in costs is a major advantage when implementing such a machine control and regulation system.
Fig. 2 der vorliegenden Erfindung zeigt ein Block- Schaltbild eines Maschinensteuerungs- und Regelungssystems für eine Mehrzahl von Spritzgießmaschinen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das hierbei verwendete Maschinensteuerungs- und Regelungssystem entspricht bis auf die nachstehend be- schriebenen Unterschiede dem Maschinensteuerungs- und Regelungssystem des ersten Ausführungsbeispiels. Folglich werden Erläuterungen und Zusammenhänge bezüglich einzelner Komponenten des Maschinensteuerungs- und Regelungssystems, welche aus der obigen Beschreibung ersichtlich sind, aus Gründen der Redundanz weggelassen und nur er- gänzende wesentliche Merkmale hervorgehoben.2 of the present invention shows a block diagram of a machine control and regulation system for a plurality of injection molding machines according to a second embodiment of the present invention. The machine control and regulation system used here corresponds to the machine control and regulation system of the first exemplary embodiment except for the differences described below. consequently For reasons of redundancy, explanations and relationships relating to individual components of the machine control and regulation system, which are evident from the above description, are omitted and only supplementary essential features are emphasized.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist es bei der Verwendung einer Mehrzahl von Spritzgießmaschinen möglich, nur eine einzige mit diesen Maschinen kompatible HMI 7 vorzusehen. Andernfalls blieben die HMI 7 derjenigen Spritzgießmaschinen ungenutzt, die ein Bediener zu einem jeweiligen Zeitpunkt nicht bedienen kann, da es ihm nur möglich ist, eine einzelne Maschine zu einem jeweiligen Zeitpunkt zu bedienen.As shown in Fig. 2, when using a plurality of injection molding machines, it is possible to provide only a single HMI 7 compatible with these machines. Otherwise, the HMI 7 of those injection molding machines that an operator cannot operate at a particular point in time remained unused, since it is only possible for him to operate a single machine at a particular point in time.
Die vom Bediener unabhängigen Aufgaben gemäß obiger Beschreibung werden hierbei von einem übergeordneten Rechner 8 übernommen, welcher derart aufgebaut ist, dass er die Daten der mit ihm verbundenen Systeme erfassen kann. Dies ermöglicht es ihm, Qualität und Produktivität zu überwachen, entsprechende Daten zu speichern und bei Bedarf Notsignale auszusenden. Der Rechner 8 ist über ein Bussystem BMI der Spritzgießmaschine oder über ein anderes Bussystem L mit dem Stellglied, welches die Funktio- nen der SPS 1 aufweist, verbunden. Das andere Bussystem L ist z.B. ein lokales Netzwerk (LAN), an welches in diesem Ausführungsbeispiel mindestens eine weitere Spritzgießmaschine (SN) angeschlossen ist. Es ist aber auch denkbar, ein solches Maschinensteuerungs- und Regelungssystem ohne eine weitere Spritzgießmaschine zu verwenden.The tasks independent of the operator as described above are taken over by a higher-level computer 8, which is constructed in such a way that it can record the data of the systems connected to it. This enables him to monitor quality and productivity, to save the relevant data and to send emergency signals if necessary. The computer 8 is connected via a bus system BMI of the injection molding machine or via another bus system L to the actuator, which has the functions of the PLC 1. The other bus system L is e.g. a local area network (LAN) to which at least one further injection molding machine (SN) is connected in this exemplary embodiment. However, it is also conceivable to use such a machine control and regulation system without another injection molding machine.
Das zweite Ausführungsbeispiel macht es bei Verwendung von n Spritzgießmaschinen möglich, die Kosten für n-1 HMI 7 einzusparen. Dies bewirkt, dass zusätzlich zu der oben erwähnten Kostenreduzierung bezüglich der SPS- Hardware, eine weitere Reduzierung der Kosten bezüglich der Realisierung eines erfindungsgemäßen Maschinensteuerungs- und Regelungssystems erzielt werden kann.The second embodiment makes it possible to save the costs for n-1 HMI 7 when using n injection molding machines. This causes, in addition to the above-mentioned reduction in PLC hardware costs, a further reduction in costs the implementation of a machine control and regulation system according to the invention can be achieved.
In der vorhergehenden Beschreibung ist ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystem für eine Spritzgießmaschine offenbart worden. Es ist jedoch ebenso denkbar, das offenbarte Maschinensteuerungs- und Regelungssystem für eine andere Maschine zu verwenden. In the foregoing description, a machine control and regulation system for an injection molding machine has been disclosed. However, it is also conceivable to use the disclosed machine control and regulation system for another machine.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem, bei dem eine Mehrzahl von Busteilnehmern, die der Steuerung und/oder1. Machine control and regulation system, in which a plurality of bus users, the control and / or
Regelung des Maschinensteuerungs- und Regelungssystems dienen, über mindestens ein Bussystem (BMI) miteinander verbunden sind, wobei mindestens einer der Teilnehmer ein eine dezentrale Stellgliedhardware aufweisendes Stell- glied ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem über die dezentrale Stellgliedhardware des Stellgliedes in Form einer zusätzlichen Steue- rungssoftware vorgesehen sind.Control of the machine control and control system are used, are connected to one another via at least one bus system (BMI), at least one of the participants being an actuator having decentralized actuator hardware, characterized in that the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control - and control system are provided via the decentralized actuator hardware of the actuator in the form of additional control software.
2. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ein Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 20 ist.2. Machine control and regulation system according to claim 1, characterized in that the actuator is an actuator according to one of claims 8 to 20.
3. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem (BMI) ferner folgende Teilnehmer aufweist: einen mit mindestens einer Heizung (6) verbundenen Temperaturregler (5) , eine digitale und analoge I/O Ein- und Ausgänge aufweisende Einrichtung (4) , eine Mensch-Maschine Schnittstelle (HMI) (7), und mindestens eine Achse (3A) .3. Machine control and regulation system according to claim 1 or 2, characterized in that the bus system (BMI) further comprises the following participants: a temperature controller (5) connected to at least one heater (6), a digital and analog I / O input and Device (4) with outputs, a human-machine interface (HMI) (7), and at least one axis (3A).
4. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Mehrzahl von Maschinensteuerungs- und Regelungssystemen nur eine einzige kompatible Mensch-Maschine Schnittstelle (7) vorgesehen ist, wobei die vom Bediener unabhängige Aufgaben, die normalerweise der Mensch-Maschine Schnittstelle (7) zugeordnet sind, von einem übergeordneten Rechner (8) übernommen werden, der über das Bussystem (BMI) des Maschinensteue- rungs- und Regelungssystems oder über ein anderes Bussystem (L) mit dem Stellglied verbunden ist.4. Machine control and regulation system according to claim 3, characterized in that when using a plurality of machine control and regulation systems only a single compatible human-machine interface (7) is provided, wherein the operator-independent tasks, which are normally assigned to the human-machine interface (7), are taken over by a higher-level computer (8), which is operated via the bus system (BMI) of the machine control and regulation system or via another bus system (L ) is connected to the actuator.
5. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Bussys- tem (L) mit mindestens einem weiteren Maschinensteuerungs- und Regelungssystem (SN) verbunden ist.5. Machine control and regulation system according to claim 4, characterized in that the other bus system (L) is connected to at least one further machine control and regulation system (SN).
6. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Bussystem (L) ein lokales Netzwerk ist.6. Machine control and regulation system according to claim 4 or 5, characterized in that the other bus system (L) is a local area network.
7. Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der übergeordnete Rechner (8) derart aufgebaut ist, dass es ihm die Datenerfassung der mit ihm verbundenen Systeme ermöglicht, Qualität und Produktivität zu überwachen, Daten zu speichern und Notsignale auszusenden.7. Machine control and regulation system according to one of claims 4 to 6, characterized in that the higher-level computer (8) is constructed such that it enables data acquisition of the systems connected to it, to monitor quality and productivity, to store data and To send out emergency signals.
8. Stellglied für ein Maschinensteuerungs- und Rege- lungssystem, bei dem eine Mehrzahl von Busteilnehmern, die der Steuerung und/oder Regelung des Maschinensteuerungs- und Regelungssystems dienen, über mindestens ein Bussystem (BMI) miteinander verbunden sind, wobei das Stellglied, welches eine dezentrale Stellgliedhardware aufweist, ein Teilnehmer dieses Bussystems (BMI) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem über die dezentrale Stellgliedhard- wäre des Stellgliedes in Form einer zusätzlichen Steuerungssoftware vorgesehen sind. 8. Actuator for a machine control and regulation system, in which a plurality of bus users, which serve to control and / or regulate the machine control and regulation system, are connected to one another via at least one bus system (BMI), the actuator, which is a has decentralized actuator hardware, a participant of this bus system (BMI) is characterized in that the functions of the sequence control and the coordination of the motion sequences for the machine control and regulation system are provided via the decentralized actuator hardware of the actuator in the form of additional control software.
9. Stellglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem ein Maschinensteuerungs- und Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.9. Actuator according to claim 8, characterized in that the machine control and regulation system is a machine control and regulation system according to one of claims 1 to 7.
10. Stellglied nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied mindestens einen Achsregler (2) aufweist.10. Actuator according to claim 8 or 9, characterized in that the actuator has at least one axis controller (2).
11. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgliedhardware eine Achsregelungshardware ist.11. Actuator according to one of claims 8 to 10, characterized in that the actuator hardware is an axis control hardware.
12. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied an einer Achse (3A) angeordnet ist.12. Actuator according to one of claims 8 to 11, characterized in that the actuator is arranged on an axis (3A).
13. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Regelungssystem für eine Spritzgießmaschine vorgesehen ist.13. Actuator according to one of claims 8 to 12, characterized in that the control and regulation system is provided for an injection molding machine.
14. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spritzgießmaschinensteuerung (1) oder SPS (1) die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe für das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem umfasst.14. Actuator according to one of claims 8 to 13, characterized in that an injection molding machine control (1) or PLC (1) comprises the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences for the machine control and regulation system.
15. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Ablaufsteu- erung und die Koordination der Bewegungsabläufe bei Maschinensteuerungs- und Regelungssystemen mit einem zentralen Stellglied über dessen dezentrale Stellgliedhardware in Form einer zusätzlichen Steuerungssoftware vorgesehen sind und bei Maschinensteuerungs- und Regelungssystemen mit mehreren Stellgliedern über die dezentrale Stellglied- hardware des Stellgliedes, welches eine Master-Funktionalität aufweist, in Form einer zusätzlichen Steuerungssoftware vorgesehen sind.15. Actuator according to one of claims 8 to 14, characterized in that the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences in machine control and regulation systems are provided with a central actuator via its decentralized actuator hardware in the form of additional control software and for machine control and control systems with several actuators via the decentralized actuator Hardware of the actuator, which has a master functionality, are provided in the form of additional control software.
16. Stellglied nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinensteuerungs- und Regelungssystem mit mehreren Stellgliedern ein Mehrpumpensystem ist.16. Actuator according to claim 15, characterized in that the machine control system with several actuators is a multi-pump system.
17. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 16, da- durch gekennzeichnet, dass das Stellglied die Funktionalität einer Regelpumpe, welche eine integrierte Digitalelektronik aufweist, oder eines Regelventils, welches ebenso eine integrierte Digitalelektronik aufweist, oder eines Motorreglers, welcher bei Maschinen mit elektrischen Stellern verwendet wird, aufweist.17. Actuator according to one of claims 8 to 16, characterized in that the actuator has the functionality of a control pump, which has integrated digital electronics, or a control valve, which also has integrated digital electronics, or a motor controller, which is used in machines with electrical Is used.
18. Stellglied nach einem der Ansprüche 8 bis 17, da- durch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Ablaufsteuerung und die Koordination der Bewegungsabläufe in der dezentralen Stellgliedhardware an einer Achse (3A) integriert sind, welche die höchsten Echtzeitanforderungen aufweist.18. Actuator according to one of claims 8 to 17, characterized in that the functions of the sequence control and the coordination of the movement sequences are integrated in the decentralized actuator hardware on an axis (3A) which has the highest real-time requirements.
19. Stellglied nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (3A) mit den höchsten Echtzeitanforderungen eine Einspritzachse ist.19. Actuator according to claim 19, characterized in that the axis (3A) with the highest real-time requirements is an injection axis.
20. Stellglied nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzachse das hochwertigste Ventil aufweist. 20. Actuator according to claim 19, characterized in that the injection axis has the highest quality valve.
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AL Designated countries for regional patents

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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
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