Beschreibung
Kreuzspulen herstellende Textilmaschine
Die Erfindung betrifft eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen, die jeweils eine Mehrzahl von Funktionsgruppen und einen Arbeitsstellenrechner aufweisen, der mittels eines Maschinenfeldbusses mit einem Zentralrechner verbunden ist.
Derartige, durch zahlreiche Patentschriften bekannte Textilmaschinen werden zum Umspulen von Garn von Kopsen auf Kreuzspulen (z.B. DE 199 05 860 Al) oder zum Spinnen von Garn und Aufspulen auf Kreuzspulen (z.B. DE 44 04 503 Al oder 101 39 075 Al) verwendet.
Die Arbeitsstellen dieser Textilmaschinen stellen dabei in bestimmtem Umfang autark agierende Einheiten dar.
In Spulmaschinen sind diese Einheiten jeweils zum Verbinden, Überwachen, Spannen, Reinigen, Paraffinieren und Aufspulen des von Kopsen stammenden Garns auf eine Kreuzspule sowie zum Wechsel der Kopse ausgebildet.
In Spinnmaschinen sind diese Einheiten jeweils zum Zuführen der Fasern zum Spinnorgan, zum Verspinnen der Fasern, zum Paraffinieren, Überwachen und Aufspulen des gesponnenen Garnes sowie ggf. zum Anspinnen ausgebildet.
Zu diesem Zweck weisen die Arbeitsstellen eine Vielzahl an Funktionsgruppen auf. Dies können beispielsweise Sensoren oder Aktoren verschiedenen Typs sein, die der Faserzufuhr, der Handhabung der Kopse, des Garns und der Kreuzspulen dienen.
Die Funktionsgruppen sind dabei mit einem arbeitsstelleneigenen Rechner verbunden. Bei Aktoren schließt eine solche Funktionsgruppe zusätzlich eine so genannte Power-Karte mit ein, die sowohl mit dem Arbeitsstellenrechner als auch mit einer Stromversorgung gekoppelt ist, um den Aktor zu betreiben.
Zur Verbindung eines Zentralrechners der Textilmaschine mit der Vielzahl von Arbeitsstellenrechnern ist es des Weiteren durch die DE 39 28 831 Al bekannt, ein FeldbusSystem zu nutzen.
Zur Verbindung des Arbeitsstellenrechners mit den Funktionsgruppen der Arbeitsstelle, wie beispielsweise Schrittmotoren zur Steuerung von Magazinen mit Kopsen, Fördermitteln zur Faserbandzufuhr, Einrichtungen zur Steuerung der Wickelposition des Garns auf die Kreuzspule, Fadenverbindungseinrichtungen sowie dazugehörenden Fadenzubringern, werden jeweils Kabelverbindungen zwischen dem Arbeitsstellenrechner und den jeweiligen Funktionsgruppen sowie jeweils der Spannungsversorgung und den für das Betreiben der Aktoren notwendigen Power-Karten vorgesehen.
Als nachteilig wird bei solchen Textilmaschinen angesehen, dass der Arbeitsstellenrechner schon bei der Auslegung der Arbeitsstelle an einen konkreten Ausbau mit Funktionsgruppen angepasst werden muss.
Um spätere Veränderungen an einzelnen Funktionsgruppen oder die Integration weiterer Funktionsgruppen zu gestatten, muss der Arbeitsstellenrechner z.B. bezüglich seiner Anschlussmöglichkeiten in Hinblick auf zukünftigen Bedarf ausgebildet werden, was zu erhöhten Kosten führt. Außerdem erreicht die Verkabelung der aus einer Vielzahl von Arbeitsstellen bestehenden Textilmaschine mit steigender Anzahl von Funktionsgruppen einen sehr hohen Grad an Komplexität.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine eine Vielzahl von
Arbeitsstellen aufweisende Textilmaschine vorzuschlagen, deren Arbeitsstellen bezüglich der anzuschließenden Funktionsgruppen flexibel sind und die einen verringerten internen Verdrahtungsaufwand erfordern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Arbeitsstellen einer gattungsgemäßen Textilmaschine jeweils mittels eines Arbeitsstellenfeldbusses mit den zugehörigen Funktionsgruppen der Arbeitsstelle verbunden sind.
An den Arbeitsstellenfeldbus können beliebige Funktionsgruppen mit ihrer zugehörigen Leiterkarte angeschlossen werden, selbst wenn diese zum Zeitpunkt der Konzeption des Arbeitsstellenrechners noch nicht geplant waren.
Da die Übertragung von Daten über den
Arbeitsstellenfeldbus erfolgt, ist die Anzahl der am Arbeitsstellenrechner vorzusehenden Anschlüsse unabhängig von der Zahl der in der Arbeitsstelle verwendeten
Funktionsgruppen und hängt lediglich vom verwendeten
Feldbus ab.
Wenn eine neue Funktionsgruppe in die Arbeitsstelle eingefügt wird oder eine vorhandene Funktionsgruppe gegen eine technisch geänderte ausgetauscht wird, wird dies durch einfaches Einkoppeln der Funktionsgruppe in den
Feldbus erreicht, ohne dass eine zusätzliche Verdrahtung zum Arbeitsstellenrechner geschaffen werden muss.
Dies führt neben der erhöhten Flexibilität auch zu einem e verringerten Verdrahtungsaufwand.
Als besonders vorteilhaft wird aufgrund der geringen
Kosten die Verwendung eines Ein-Draht-Feldbusses angesehen, wobei das Spannungsniveau hoch genug sein sollte, um einen ausreichenden Störabstand zu gewährleisten .
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der
Arbeitsstellenfeldbus als CAN-Bus ausgebildet.
Der CAN-Bus ist bezüglich seiner Spezifikationen in
Hinblick auf Reaktionszeiten und Buslänge für die
Verwendung in Arbeitsstellen sehr gut geeignet.
Die Verwendung eines Standardfeldbussystems führt darüber hinaus zu geringen Kosten aufgrund der hohen
Verfügbarkeit von Komponenten.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind der Arbeitsstellenfeldbus sowie eine Stromversorgungsleitung und eine Masseleitung innerhalb der Arbeitsstelle als Kabelstrang zusammengefügt und gemeinsam verlegt, um das Verlegen zu erleichtern. Dabei verringert sich auch der Aufwand beim Anschließen neuer Funktionsgruppen. Dazu sind an den Kabelstrang an beliebiger Stelle, also auch
nahe an der Einbaustelle der Punktionsgruppe, Steckkontakte, vorzugsweise mit Schneidklemmensteckern anschließbar, die ihrerseits mit korrespondierenden Steckkontakten der Funktionsgruppen, das heißt, insbesondere der Leiterkarte der jeweiligen Funktionsgruppe leicht lösbar verbunden werden können.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Leiterkarten bestimmter Funktionsgruppen identisch. Identische Leiterkarten können zum Beispiel jeweils für höhere Strombelastung oder niedrigere Strombelastung verwendet werden. Dadurch ist eine Austauschbarkeit der Leiterkarten zwischen verschiedenen Funktionsgruppen möglich und reduziert sich die Teilevielfalt. Daneben kann es selbstverständlich für Spezialfunktionen noch Spezialkarten geben.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Arbeitsstellenfeldbus so ausgebildet, dass eine Kontaktierung einer Busleitung des
Arbeitsstellenfeldbusses mit Masse nicht zu einer Kurzschlussbeschädigung einer auf den Feldbus sendenden Funktionsgruppe führt.
Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Bus mit einer Versorgungsspannungsquelle für die Busspannung über einen Widerstand verbunden ist und die Funktionsgruppen so ausgebildet sind, dass sie beim Senden eine Verbindung zwischen der Busleitung und Masse herstellen. Eine ungewollte Verbindung zwischen der Busleitung und der Masse führt zwar zu einem Ausfall des Arbeitsstellenfeldbusses, nicht aber zu einer
Beschädigung der sendenden Funktionsgruppen, da der Strom durch den Widerstand begrenzt wird.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere in der Anwendung an einer Spulmaschine, die üblicherweise 10 bis 60 gleichartige Spulstellen aufweist oder einer Spinnmaschine, wie beispielsweise einer
Rotorspinnmaschine mit bis zu mehr als 300 gleichartigen Spinnstellen .
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Textilmaschine mit mehreren erfindungsgemäßen Arbeitsstellen.
Die dargestellte Textilmaschine 10 verfügt über einen Zentralrechner 12, der an einen Maschinenfeldbus 14 angeschlossen ist. Darüber hinaus verfügt die Textilmaschine 10 über eine
Gleichstromspannungsversorgung 16. In die Textilmaschine 10 eingesetzt sind eine Vielzahl von Arbeitsstellenmodulen 20, die jeweils mit dem Maschinenfeldbus 14 und der
Gleichstromspannungsversorgung 16 verbunden sind. Die Arbeitsstellenmodule sind hier nur schematisch dargestellt und im Detail zum Beispiel der DE 199 05 860 Al für eine Spulmaschine und der DE 44 04 503 Al und der DE 101 39 075 Al für eine Spinnmaschine zu entnehmen.
Innerhalb der Arbeitsstellenmodule 20 sind jeweils ein Arbeitsstellenrechner 22 und ein Transformator 24 vorgesehen, wobei jeder Arbeitsstellenrechner 22 an den Maschinenfeldbus 14 angeschlossen ist und jeder Transformator 24 mit der Gleichstromspannungsversorgung 16 verbunden ist. Der Transformator 24 dient der Umwandlung der vom der Gleichstromspannungsversorgung 16 gelieferten Spannung von 275V auf eine Spannung von 24V, die für die Steuerung des Arbeitsstellenmoduls 20 erforderlich ist.
Darüber hinaus verfügt jedes Arbeitsstellenmodul über schematisch dargestellte Funktionsgruppen 26a bis 26e, deren Anzahl nahezu beliebig erweitert werden könnte. Bei diesen Funktionsgruppen kann es sich im Falle einer Spulmaschine um Antriebe für eine
Fadenverbindungseinrichtung inklusive Schneid- und Klemmeinrichtungen für die Fadenenden, Fadenzubringer wie ein Greiferrohr für den vom Kops zugeführten Faden und eine Saugdüse für den von der Kreuzspule zurückgeholten Faden, einen Fadenspanner, eine Kopswechseleinrichtung oder eine Paraffiniereinrichtung zum Wachsen des Garns oder einen Antrieb handeln, der das Verlegen des Fadens längs der Kreuzspule steuert. Auch andere Funktionsgruppen können mit dem Arbeitsstellenrechner verbunden werden, Ventile, die die den Druck in Saugrohren oder Spleißkanälen steuern und Sensoren verschiedenen Typs, wie beispielsweise einen Reiniger zur Überwachung des Fadens oder einen Fadenzugkraftsensor.
Im Falle einer Spinnmaschine kann es sich um Antriebe der Einzugswalzen für die Faserbandzufuhr, Abzugswalzen für
das gesponnene Garn, Antriebe für die Spinnmittel, eine Saugdüse für den von der Kreuzspule zurückgeholten Faden, eine Paraffiniereinrichtung sowie zum Verlegen des Fadens entlang der Kreuzspule handeln. Auch hier können Ventile, zum Beispiel zur Druckluftzufuhr zum Vorbereiten der Fadenenden für das Anspinnen oder Sensoren Funktionsgruppen bilden.
Die Funktionsgruppen 26a bis 26e sind jeweils über Steckverbindungen 27 an einen Arbeitsstellenfeldbus 23 angeschlossen, an den auch der Arbeitsstellenrechner 22 angeschlossen ist. Des Weiteren sind die Funktionsgruppen 26a bis 26e jeweils mit dem Transformator 24 über eine Stromleitung 25 und mit Masse über eine Masseleitung 29 verbunden .
Die Stromleitung 25, die Masseleitung 29 sowie der eindrahtige Arbeitsstellenfeldbus 23 sind als Kabelstrang 30 ausgeführt. Ist der Transformator 24 im Gehäuse des Arbeitsstellenrechners 22 untergebracht, ist der Kabelstrang 30 bis in das Gehäuse geführt. Eine gesonderte Leistungsverdrahtung ist also nicht erforderlich .
Die Textilmaschine verfügt dementsprechend über einen Maschinenfeldbus 14 sowie je Arbeitsstelle jeweils einen Arbeitsstellenfeldbus 23.
Dieser hierarchische Aufbau, bei dem der Arbeitsstellenrechner 22 einem jeden
Arbeitsstellenmodul 20 als intelligenter Umsetzer und Steuergerät für die Funktionsgruppen 26a bis 26e dient, erlaubt eine besonders flexible Anpassung der Arbeitsstellenmodule 20. Wenn in einem
Arbeitsstellenmodul 20 eine der Funktionsgruppen 26a bis 26e gegen eine andere, nicht baugleiche Funktionsgruppe ausgetauscht wird oder wenn eine vollständig neue Funktionsgruppe einem Arbeitsstellenmodul hinzugefügt wird, ist zur Anpassung lediglich erforderlich, die neue Funktionsgruppe an beliebiger Stelle mit dem Kabelstrang 30 zu verbinden und gegebenenfalls das Steuerprogramm im Arbeitsstellenrechner 22 anzupassen. Bezüglich seiner Hardware muss der Arbeitsstellenrechner 22 nicht an neu hinzukommende oder geänderte Funktionsgruppen angepasst werden.
Eine Steckverbindung 27 kann an beliebiger Stelle des Kabelstranges 30 mittels Schneidklemmensteckern montiert werden und steht für den Steckkontakt mit der jeweiligen Funktionsgruppe 26a bis 26e beziehungsweise der Leiterkarte der Funktionsgruppe zur Verfügung. Dadurch ist ein sehr schnelles Austauschen defekter Funktionsgruppen oder Leiterkarten sowie funktionsbedingter Ersatz durch andere Funktionsgruppen möglich. Diese Flexibilität lässt ein schnelles Umrüsten der Arbeitsstellen unter erheblicher Änderung der Funktionalität zu. Außerdem können weitere Steckverbindungen 27 am Kabelstrang 30 ergänzt werden, die zusätzliche Funktionsgruppen zulassen.
Unterliegen mehrere Funktionsgruppen 26 a bis 26e einer ähnlichen, zum Beispiel einer relativ geringen Strombelastung, können die zugehörigen Leiterkarten identisch ausgebildet sein. Sie besitzen die übliche Bestückung mit Ein- und Ausgängen für Sensoren und Aktoren, Anschlüsse zur Steuerung von beispielsweise
Schrittmotoren sowie einen Mikroprozessor. Bei Neuinstallation oder Austausch der Funktionsgruppe erfolgt im Arbeitsstellenrechner 22 eine Änderung der Software entweder ausgehend vom Zentralrechner 12 über den Maschinenfeldbus 14 oder durch "Andocken" einer Eingabeeinrichtung an den Arbeitsstellenrechner 22. Danach können an die Adresse der betreffenden Funktionsgruppe die hierfür spezifischen Befehle gesendet und über die Leiterkarte der Funktionsgruppe umgesetzt werden. Steht bei Ausfall einer Leiterkarte keine Ersatzkarte zur Verfügung, kann eine identische Karte einer anderen Funktionsgruppe, die für die Aufrechterhaltung des Spinn- oder Spulprozesses eine geringere Bedeutung hat und auf die zumindest vorübergehend verzichtet werden kann, anstelle der defekten Karte eingesetzt werden und erfüllt dort die Funktion der defekten Karte in gleicher Weise. Außerdem ist es von Vorteil, wenn nur wenige verschiedene Karten, zum Beispiel für geringen Strom, hohen Strom oder Spezialkarten, bevorratet werden müssen.