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Dokumentenidentifikation DE4336139A1 27.04.1995
Titel Steuersystem für motorische Antriebe
Anmelder Tornado Antriebstechnik GmbH, 13507 Berlin, DE
Erfinder Albayrak, Hasan Gökcer, 13355 Berlin, DE;
Blöss, Christian, 10999 Berlin, DE
Vertreter Manitz, G., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Finsterwald, M., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., 80538 München; Rotermund, H., Dipl.-Phys., 70372 Stuttgart; Heyn, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 22.10.1993
DE-Aktenzeichen 4336139
Offenlegungstag 27.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.04.1995
IPC-Hauptklasse G05D 3/20
IPC-Nebenklasse E05F 15/20   B65G 43/00   
Zusammenfassung Es wird ein Steuersystem für motorische Antriebe, insbesondere für Tore, Fördersysteme, Transportgeräte, Versehrtenlifte und dergleichen beschrieben, bei dem vorgebbare Stopp-Positionen unter Ausführung von Vergleichsvorgängen zwischen aktuellen und gespeicherten Signalen durchgeführt werden. Dabei findet ein als Multifunktionseinheit ausgeführter Positionskomparator mit zugeordneter Zähleinheit Verwendung, der zusammen mit einem zur aktuellen Positionsbestimmung vorgesehenen Impulsgeber in einer Kompakteinheit mit minimierter Signalübertragungsstrecke zusammengefaßt ist, während die zwischen dem Positionskomparator und der davon getrennten externen Steuereinheit vorgesehene Verbindungsleitung als Datenleitung zur Übertragung von in Form von Informationstelegrammen und zugehörigen Prüftelegrammen verwendet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für motorische Antriebe von zwischen zumindest zwei vorgebbaren Positionen verfahrbaren Vorrichtungen wie Toren, Transportgeräten, Fördersystemen, Versehrtenliften und dergleichen, mit einer in Abhängigkeit von Ausgangssignalen eines Positionskomparators betätigbaren Schalt- und Steuereinrichtung für den Antriebsmotor, einem mit dem Antriebsmotor verbundenen Impulsgeber, dessen Ausgangssignale dem Positionskomparator und in vorgebbarer Weise einer mit dem Positionskomparator zusammenwirkenden Speichereinheit zuführbar sind, sowie einer vom Benutzer betätigbaren externen Steuereinheit zur Erzeugung von Absolutpositionen zugeordneten, dem Positionskomparator zuführbaren Steuersignalen.

Im Zusammenhang mit der Steuerung von Verschlußorganen, beispielsweise Rolltoren oder Garagentoren, ist es bekannt, zur Festlegung der jeweiligen Stop-Stellung, die zum Beispiel der geschlossenen oder offenen Position eines Tores entspricht, Endschalter vorzusehen, die bei dem Erreichen der jeweils vorgegebenen Position betätigt werden und die dann über ein Relais den jeweiligen Antriebsmotor abschalten. Muß eine Stop-Stellung oder auch eine gegebenenfalls vorgesehene Zwischenstellung verändert werden, so ist es bei diesen bekannten Anordnungen erforderlich, den Endschalter bzw. das mit den Endschaltern zusammenwirkende Anschlagorgan zu versetzen.

Beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster 82 22 087.5 ist es auch bereits bekannt, derartige Steuervorrichtungen ohne Endschalter auszubilden und auf diese Weise die Einstellung neuer Stop-Stellungen zu erleichtern. Dazu wird eine Anordnung verwendet, die einen mit der Motorachse gekuppelten Impulsgeber, einen in der Nähe der Bahn des Impulsgebers angeordneten Aufnehmer, einen mit dem Aufnehmer gekoppelten Zähler und eine mit dem Zähler verbundene Vergleichsschaltung aufweist, deren Eingang mit einer Vergleichsquelle und deren Ausgang mit der Antriebsvorrichtung gekuppelt ist. Wenn die Vergleichsschaltung einen übereinstimmenden Inhalt des Zählers und der Vergleichsquelle wahrnimmt, wird ein Ausgangssignal gebildet, das durch die Antriebsvorrichtung als Stopsignal interpretiert wird. Diese Vorrichtung kann dadurch geeicht werden, daß in der einen Ausgangsstellung der Zähler auf Null eingestellt wird und man den Wert der Vergleichsquelle mit der anderen Endstellung korrespondieren läßt. Dabei ist es auch möglich, Zwischenstellungen einzustellen, indem über eine Vielfachschaltung mehrere Zähler mit der Vergleichsschaltung verbunden werden.

Aus der EP 0 280 854 B1 ist eine Anordnung für die Steuerung des motorischen Antriebs eines zwischen zwei Endstellungen und gegebenenfalls dazwischenliegenden Haltestellungen hin- und hergehend bewegbaren Torblattes bekannt, die analog zu der vorstehend erläuterten Steuervorrichtung ohne mechanische Endschalter mit Impulszählung und Impulsvergleich arbeitet. Eine Abschaltung der Antriebsmotorspeisung und damit eine Stillsetzung des Torblattes erfolgt dabei immer dann, wenn der sich im Verlauf der Torblattbewegung ergebende Zählwert gleich einem gespeicherten Zählwert ist, das heißt es können in einem sogenannten teach-in-Betrieb, bei dem das Torblatt über den gesamten Bewegungsbereich geführt wird, den gewünschten Haltestellungen entsprechende Zählwerte eingespeichert und anschließend im Normalbetrieb mit den sich ergebenden Zählwerten verglichen werden.

Da in der Praxis eine Zählwertverfälschung durch Störeffekte, insbesondere herrührend von benachbarten elektrischen Systemen, zu eventuell kritischen Veränderungen der sich ergebenden Stop-Positionen führen kann und eine Ausschaltung derartiger Störeffekte im Regelfall nicht möglich ist, wird bei dieser bekannten Anordnung eine Referenzpunkt-Indikatorvorrichtung vorgesehen, die bei jeder Öffnungs- und Schließbewegung des Tores durchlaufen wird und bei jedem Durchlauf ein Sychronisiersignal erzeugt, wobei die Bestimmung der jeweils angestrebten Endstellung bzw. Haltestellung in Abhängigkeit von der Überfahrrichtung der Referenzpunktstellung abhängig ist.

Durch die Verwendung einer solchen Peferenzpunkt-lndikatorvorrichtung, die bei jedem Durchlauf des Tores ein Synchronisiersignal erzeugt, kann zwar die Störungsanfälligkeit aufgrund des jedem öffnungs- bzw. Schließvorgang zugeordneten Synchronisierungsvorgangs verringert werden, aber es ist weiterhin möglich, daß im Verlauf der Torbewegung zwischen der der Referenzpunkt-Indikatorvorrichtung entsprechenden Position und der jeweiligen Halte- bzw. Endposition der Torstellung Störimpulse eingekoppelt werden, die das Zählergebnis und damit das Vergleichsergebnis verfälschen und als Folge davon zu Ungenauigkeiten der jeweils vorgesehenen Tor-Halteposition führen.

Weiterhin kritisch ist vor allem, daß ein während der Bewegung des Tores zwischen der Referenzpunkt-Indikatorvorrichtung und einer Endstellung ein gekoppelter Störimpuls auch als Synchronisierimpuls wirken kann und dadurch wiederum diejenigen Gefahren entstehen, die durch die Forderung nach einem bei jeder Torbewegung geforderten Durchlaufen der Referenzpunkt-Indikatorvorrichtung und der damit verbundenen Erzeugung eines Synchronisiersignals ausgeschaltet werden sollten.

Durch sorgfältige Schirmung der signalführenden Leitungen und besondere Maßnahmen bei der Montage könnte zwar versucht werden, diesem Mangel abzuhelfen, aber in der Praxis läßt sich dies im Regelfall nicht erreichen, da die örtlichen Einbaugegebenheiten oft zu ungünstig sind und die speziell vorauszusetzende Sorgfalt bei der Montage nicht immer gewährleistet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuersystem für motorische Antriebe für zwischen zumindest zwei vorgebbare Positionen verfahrbare Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das eine äußerst hohe, von der Montagesorgfalt und auch von elektrischen Störeinflüssen unabhängige Betriebssicherheit und Ansteuergenauigkeit aufweist und dabei einfach zu montieren und zu bedienen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß der als Multifunktionseinheit ausgeführte Positionskomparator mit zugeordneter Zähleinheit unter Ausbildung einer minimierten Signalübertragungsstrecke dem Impulsgeber unmittelbar benachbart angeordnet ist, und daß die zwischen dem Positionskomparator und der davon getrennten externen Steuereinheit vorgesehene Verbindungsleitung als Datenleitung zur Übertragung von Digitalsignalen in Form von Informationstelegrammen und die Sicherstellung der Korrektheit der Übertragung gewährleistenden zugehörigen Prüftelegrammen verwendet ist.

Die Erfindung beruht vor allem auf der Überlegung, daß die im Gesamtsystem erzeugten, übertragenen und verarbeiteten Signale störungsimmun gemacht werden, und zwar zum einen dadurch, daß störbare Signale durch Minimierung des Übertragungswegs praktisch nicht mehr gestört werden können, bzw. keine Einkopplungsmöglichkeit für Störungen besteht, während alle anderen zwischen verschiedenen, insbesondere weit auseinander liegenden Einheiten zu übertragenden und damit grundsätzlich störungsanfälligen Signale, insbesondere Befehlssignale, in Form von einer Hochsprache entsprechenden Informationstelegrammen und zugehörigen, die Korrektheit der Übertragung gewährleistenden Prüftelegrammen übertragen werden, wodurch sich eine außerordentlich hohe Funktionssicherheit erzielen läßt.

Diese Konzeption des Steuersystems führt auch dazu, daß die bei bekannten Systemen vorhandene Synchronisierungsproblematik nicht mehr gegeben ist und vor allem nicht mehr bei jedem öffnungs- und Schließvorgang im Falle einer Torsteuerung eine Synchronisierung vorgenommen werden muß.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen sind, die eine Übernahme eines Synchronisiersignals außerhalb eines vorzugsweise einstellbaren auf die Synchronisierposition bezogenen Zeit- bzw. Streckenfensters blockieren. Auf diese Weise wird die Sicherheit weiter wesentlich erhöht, da dann, wenn von Zeit zu Zeit eine Synchronisierung vorgenommen wird, auch während dieser Phase das Einstreuen eines als Synchronisiersignal fehlinterpretierten Störsignals praktisch ausgeschlossen werden kann, da die Wahrscheinlichkeit, daß gerade in diesem kleinen Zeitbzw. Streckenfenster ein solches Störsignal auftritt, zum einen gering ist, und zum andern selbst bei Auftreten eines Störsignals in diesem kleinen Zeit- bzw. Streckenfenster keine praktischen Probleme entstehen können, da Störsignal und tatsächliches Synchronisiersignal aufgrund der Fensterbegrenzung äußerst nahe beieinanderliegen würden.

Das Anfahren der jeweils gewünschten Stop-Position erfolgt dadurch, daß über die externe Steuereinheit dem Positionskomparator der der entsprechenden Stop-Position zugeordnete Zählwert, der im Rahmen eines vorangehenden teach-in-Betriebs festlegbar ist, in Form von störungsunempfindlichen Informationstelegrammen übermittelt wird, wobei die Motor- Laufrichtung durch Differenzbildung zwischen dem aktuellen Zählerstand und dem dem Befehl entsprechenden Zählerstand ermittelt und über einen dem Positionskomparator zugeordneten Treiber ein den Antriebsmotor steuernder Frequenzumsetzer angesteuert wird und der Motor dann stillgesetzt und die bewegte Vorrichtung angehalten wird, wenn vom Positionskomparator Gleichheit zwischen dem aktuellen Zählwert und dem der anzusteuernden Position entsprechenden Zählwert festgestellt wird.

Da die zur Zählwertbildung dienenden, vom Impulsgeber erzeugten Signale dem eine Multifunktionseinheit darstellenden Positionskomparator unmittelbar und nicht über eine die Einkopplung von Störungen ermöglichende Signalübertragungsstrecke zugeführt werden und alle übrigen zum Betrieb des Steuersystems benötigten und erzeugten Signale bezüglich externer Störungseinflüsse unempfindlich sind, ermöglicht es das erfindungsgemäße Steuersystem, die gestellte Aufgabe in vollem Umfange zu lösen. Die Durchführung von Synchronisiervorgängen kann in vergleichsweise großen zeitlichen Abständen bzw. vorsorglich nach einer größeren Anzahl von Betätigungsvorgängen erfolgen, was im Hinblick auf die dem Steuersystem immanente Störungsunempfindlichkeit voll ausreichend ist.

Bevorzugt weist der als Inkrementalgeber ausgebildete Impulsgeber eine mit der Motorwelle rotierende Gebereinheit und eine stationäre Abtasteinheit auf, wobei wesentlich ist, daß die Abtasteinheit, in der die Signalerzeugung erfolgt, und der das Zählsystem bzw. Zählwerk umfassende Positionskomparator zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt sind. Diese Zusammenfassung kann zweckmäßigerweise so erfolgen, daß Abtasteinheit und Positionskomparator auf zwei unmittelbar miteinander gekoppelten oder auf derselben Platine angeordnet sind, wobei die Abtastorgane bezüglich der Platine mit solchem Überstand fixiert sind, daß sie unmittelbar von der rotierenden Gebereinheit beeinflußt werden können. Zur Signalerzeugung werden bevorzugt magnetische und/oder optische Mittel verwendet. Aufgrund dieser Kompakt-Ausgestaltung der signalerzeugenden und signalumwandelnden bzw. signalverarbeitenden Anordnung wird die angestrebte Immunität gegen externe Störungen erreicht.

Der als Inkrementalgeber ausgebildete Impulsgeber liefert zwei vorzugsweise im 90° phasenverschobene Impulssignale, die dem Positionskomparator zur Positionsbestimmung unter Berücksichtigung der jeweiligen Drehrichtung des Antriebs durch permanente Aktualisierung des Zählerstandes dienen. Ein vorteilhafterweise verwendbarer Inkrementalgeber ist in der deutschen Patentanmeldung P 43 11 267.6 beschrieben.

Nach einer möglichen Ausführungsform der Erfindung besteht der Positionskomparator aus einem Mikroprozessor, welcher insbesondere über ein EEPROM zur nicht flüchtigen Speicherung der vorgebbaren, zu vergleichenden Position über einen Eingang für ein Signal zur anfänglichen und später gelegentlichen Kalibrierung des Zählerstandes,

über einen Treiberausgang, vorzugsweise zur Ansteuerung eines Frequenzumformers, bestehend aus zwei digitalen und einem analogen Ausgang und

über eine serielle Schnittstelle zur anwenderseitigen Kommunikation verfügt.

Der Positionskomparator kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung anstelle einer seriellen Schnittstelle oder zusätzlich zu einer seriellen Schnittstelle eine parallele Schnittstelle aufweisen, über die die vorzugsweise in der externen Steuereinheit gebildeten Codes der abzuspeichernden bzw. anzufahrenden Positionen, Speicher- bzw. Startbefehle und/oder bestimmte Betriebsarten wie teach-in-Betrieb oder Komparator- bzw. Positionierbetrieb angezeigt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein alle notwendigen Funktionen erfüllender ASIC vorgesehen, wobei in diesem Falle kein EEPROM vorhanden ist und aus diesem Grunde auch kein teach-in-Betrieb erforderlich ist. Dabei besteht der Treiberausgang bevorzugt aus vier digitalen Ausgängen, die vorzugsweise zur Ansteuerung eines Frequenzumformers dienen.

Eine weitere Ausgestaltung des Steuersystems nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei nicht umlaufend verfahrbarer Vorrichtung in zumindest einem Endbewegungsbereich der Vorrichtung ein Bereichindikator zur Erzeugung eines dem Positionskomparator bzw. dessen Zähleinheit zuführbaren Kalibriersignals vorgesehen ist, während bei umlaufend verfahrbarer Vorrichtung in einem vorgebbaren Bewegungsbereich der Vorrichtung ein Bereichsindikator vorgebbarer Länge zur Erzeugung von dem Positionskomparator bzw. dessen Zähleinheit zuführbaren Kalibriersignalen verwendet ist.

Im Zusammenhang mit der in einer Hochsprache erfolgenden Übertragung von Informations- und Prüftelegrammen ist es möglich, eine praktisch absolut sichere Befehlsübertragung zu gewährleisten, da im Falle des Auftretens von Abweichungen zwischen Informationstelegramm und Prüftelegramm eine Befehlsausführung nur dann erfolgt, wenn derartige Abweichungen bei wiederholter Übertragung dieser Telegramme nicht mehr vorliegen.

Das Steuersystem nach der Erfindung läßt es auch zu, mehrere Antriebseinheiten zugeordnete Positionskomparatoren über eine Ringleitung von einer Steuereinheit aus zu steuern, wobei über die Ringleitung unter entsprechender Adressierung Befehlsübertragungen in beiden Richtungen möglich sind und wie im Falle eines Einzelsystems auch eine Überwachungsfunktion dergestalt integriert werden kann, daß Befehle nur dann ausgeführt, bzw. Fahrbewegungen fortgeführt werden, wenn von der zentralen Steuereinheit in vorgebbaren kurzen Zeitabständen entsprechende Abfrageimpulse ankommen, die signalisieren, daß das Gesamtsystem intakt ist und beispielsweise keine Übertragungsleitung zerstört worden ist.

Im Bereich zumindest eines Endes einer Bewegungsstrecke, z. B. des Weges eines Tores, ist gemäß der Erfindung ein Bereichsindikator vorgesehen, der aus einem ein Flankensignal zur Bewegungsabbremsung liefernden Organ besteht, wobei durch die Positionierung dieses Organs der Flankenvorlauf einstellbar und das Signal gleichzeitig als Synchronisiersignal verwendbar ist.

Dieses signalerzeugende Organ kann beispielsweise aus einem Endschalter bestehen, der über einen mit der Motorwelle gekoppelten Spindeltrieb betätigbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung des Steuersystems nach der Erfindung.

Eine motorische Abtasteinheit 1, bestehend aus Elektromotor und Getriebe, ist in nicht gezeigter Weise mit einer verfahrbaren Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Tor, einem Karteilift oder einem Versehrtenlift verbunden und bewegt die entsprechende Vorrichtung, gegebenenfalls nach einem vorgebbaren Geschwindigkeitsprofil, zwischen vorgebbaren Stop- oder Haltepositionen.

Mit der Motorantriebswelle unmittelbar verbunden ist ein Impulsgeber, der mit einem als Multifunktionseinheit ausgebildeten Positionskomparator mit zugehörigem Zähler zu einer Kompakteinheit 2 zusammengefaßt ist, und zwar derart, daß die elektrische Signalübertragungsstrecke zwischen Impulsgeber und Positionskomparator minimiert und damit unempfindlich bezüglich eventueller Fehlereinstreuungen ist.

Der Positionskomparator ist über einen geeigneten Treiberausgang mit einem zur Ansteuerung der Antriebseinheit 1 bestimmten Frequenzumformer 3 verbunden.

Eine externe Steuereinheit 4, der eine Bedienungseinheit 5 zugeordnet ist, ist über eine Datenleitung 6 mit dem Positionskomparator verbunden.

Gegebenenfalls kann über eine Leitung 7 eine direkte Ansteuerung des Frequenzumformers 3 von der externen Steuereinheit 4 erfolgen.

Wesentlich ist im Zusammenhang mit dem Steuersystem nach der Erfindung, daß über die sich zwischen den verschiedenen Komponenten erstreckenden Datenleitungen ausschließlich gegen externe Störungen unempfindliche, in Form von Informationstelegrammen und die Sicherstellung der Korrektheit der Übertragung gewährleistenden zugehörigen Prüftelegrammen übertragen werden, wodurch die Gefahr der Fehlereinkoppelung bei der Informationsübertragung praktisch beseitigt wird.

Wie bereits erläutert worden ist, erfolgt im Rahmen eines teach-in-Betriebs eine Abspeicherung der Zählerstände, die bestimmten vorgebbaren Stop-Positionen, zum Beispiel der Öffnungs- und Schließposition eines Tores und gegebenenfalls eventueller Zwischenpositionen entsprechen, in einem Speicher, wobei die entsprechenden Datenübertragung über die Datenleitung 6 erfolgt. Der aktuelle Zählerstand steht über die praktisch vom Positionskomparator gebildete Multifunktionseinheit stets zur Verfügung und kann ebenfalls über die Datenleitung 6 zur externen Steuereinheit 4 übertragen werden.

Soll eine bestimmte Stop-Postion angefahren werden, so ergibt sich die anzusteuernde Drehrichtung aus der Differenzbildung zwischen dem aktuellen Zählerstand und dem dem Befehl entsprechenden Zählerstand, so daß der Antriebsmotor anlaufen und sich bis zum Erhalt eines Stopsignals drehen kann, wobei das Stopsignal dann erzeugt wird, wenn Gleichheit zwischen dem aktuellen Zählerstand und dem dem Befehl entsprechenden Zählerstand erreicht ist.

In der bereits erwähnten ASIC-Ausführung gibt es keine Positionsabspeicherung seitens der Motorsteuerung. Vielmehr fragt bei dieser Ausführungsform die Hauptsteuerung den ASIC nach der jeweiligen aktuellen Position und speichert diese dann selbst ab.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform des Steuersystems nach der Erfindung ist es auch möglich, das Anfahren bestimmter Stop-Postionen entsprechend einem gewünschten Geschwindigkeitsverlauf vorzunehmen, wozu zum Beispiel eine Geschwindigkeitsverringerung kurz vor Erreichen der vorgesehenen Stop-Position erfolgen kann und der Zeitpunkt des Beginns dieser Geschwindigkeitsverringerung wiederum durch entsprechenden Vergleich von aktuellem Zählerstand und einem gespeicherten Wert erfolgt.

Bevorzugt sind dabei zwei Vorwarnstufen vorgesehen, die jeweils zu einer Drehzahländerung verwendet werden können. Im übrigen kann der Positionskomperator auch jederzeit, und zwar unter kurzzeitiger Einfrierung der Treiberzustände, neu gestartet werden, so daß eine beliebige Folge von temporären Drehzahländerungen vor dem endgültigen Erreichen der Endposition durchgeführt werden kann.

Zur Erzeugung eines Kalibriersignals, das dazu führt, daß der Positionskomparator den Zählerstand auf einen festlegbaren Wert setzt, kann beispielsweise ein Bereichsindikator vorgesehen sein. Ein derartiger Bereichsindikator wird bei einer zwischen zwei Positionen hin- und hersteuerbaren Vorrichtung vorzugsweise in einem Bewegungs-Endbereich angeordnet, das heißt ein derartiger Bereichsindikator muß nicht bei jeder Bewegung der Vorrichtung überfahren werden, und es ist im Rahmen der Erfindung auch nicht notwendig, daß immer dann, wenn der Bereichsindikator überfahren wird, ein Synchronisiervorgang durchgeführt wird.

Als Bereichsindikatoren eignen sich beispielsweise magnetisch oder optisch kodierte Streifen mit zugehörigen Sensoren, die gegebenenfalls auch zur Fahrtrichtungserkennung genutzt werden können.

Für die Praxis günstig ist ferner, daß als Bereichsindikator beispielsweise auch ein Endschalter verwendbar ist, der über einen mit der Motorwelle gekoppelten Spindeltrieb betätigt werden kann und ein Flankensignal zur Bewegungsabbremsung liefert, wobei durch Positionierung des Endschalters der Flankenvorlauf einstellbar ist und damit dem Bewegungsverhalten der jeweiligen Vorrichtung Rechnung getragen werden kann.

Bei umlaufender Bewegung der angetriebenen Last, zum Beispiel im Falle eines Karteilifts, kann pro Lastumlauf bei gleicher Drehrichtung durch entsprechende Ausgestaltung des Referenzbereichsindikators erreicht werden, daß nur eine abfallende und nur eine aufsteigende Flanke auftreten, wobei der einem Wegabstand entsprechende Abstand zwischen abfallender und aufsteigender Flanke des Signals durch Vorsehen eines entsprechend ausgebildeten Indikatorbereichs bestimmt werden kann.

Für den Fall einer nicht umlaufenden Bewegung, wie dies zum Beispiel bei einer Torsteuerung der Fall ist, kann der Bereichsindikator so ausgebildet sein, daß je Drehrichtung vorzugsweise nur eine abfallende oder nur eine ansteigende Flanke am Signaleingang bzw. Reset-Eingang auftritt.

Der Positionskomparator kann gemäß der Erfindung in unterschiedlicher Weise betrieben werden, um seiner Besonderheit als Multifunktionseinheit Rechnung zu tragen.

Es ist beispielsweise vorgesehen, den Positionskomparator über der die externe Steuereinheit 4 mit einem Befehl an zusteuern, der beispielsweise für eine Testfahrt in eine zeitlich nicht veränderliche Konstellation der Treiberausgänge übersetzt wird, und es ist auch möglich, dem Positionskomparator einen Befehl zuzuführen, der ausschließlich in eine zeitlich begrenzte Änderung der Konstellation der Treiberausgänge mit anschließender Rückkehr in die vorherige Konstellation übersetzt wird, um beispielsweise einen Tipp-Betrieb zu realisieren.


Anspruch[de]
  1. 1. Steuersystem für motorische Antriebe von zwischen zumindest zwei vorgebbaren Positionen verfahrbaren Vorrichtungen wie Toren, Transportgeräten, Fördersystemen, Versehrtenliften und dergleichen,

    mit einer in Abhängigkeit von Ausgangssignalen eines Positionskomparators betätigbaren Schalt- und Steuereinrichtung für den Antriebsmotor, einem mit dem Antriebsmotor verbundenen Impulsgeber, dessen Ausgangssignale dem Positionskomparator und in vorgebbarer Weise einer mit dem Positionskomparator zusammenwirkenden Speichereinheit zuführbar sind,

    sowie einer vom Benutzer betätigbaren externen Steuereinheit zur Erzeugung von Absolutpositionen zugeordneten, dem Positionskomparator zuführbaren Steuersignalen,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der als Multifunktionseinheit ausgeführte Positionskomparator (2) mit zugeordneter Zähleinheit unter Ausbildung einer minimierten Signalübertragungsstrecke dem Impulsgeber unmittelbar benachbart angeordnet ist, und daß die zwischen dem Positionskomparator (2) und der davon getrennten externen Steuereinheit (4) vorgesehene Verbindungsleitung (6) als Datenleitung zur Übertragung von Digitalsignalen in Form von Informationstelegrammen und die Sicherstellung der Korrektheit der Übertragung gewährleistenden zugehörigen Prüftelegrammen verwendet ist.
  2. 2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationstelegramme und die zugehörigen Prüftelegramme identisch sind.
  3. 3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils einem Informationstelegramm zugeordnete Prüftelegramm einer durch Datenkompression modifizierten Version des Informationstelegramms entspricht.
  4. 4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest dem Positionskomparator (2) eine Telegramm-Überprüfeinheit zugeordnet ist, die bei unzulässigen Abweichungen zwischen Informationstelegramm und Prüftelegramm ein Signal zur Auslösung von wenigstens einer Übertragungswiederholung erzeugt.
  5. 5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß sowohl dem Positionskomparator (2) als auch der Steuereinheit (4) eine Telegramm-Überprüfeinheit zugeordnet ist, durch die die in beiden Richtungen übertragenen, jeweils Hochspracheninformation darstellenden Telegramme geprüft werden und der jeweiligen Sendestelle das Prüfergebnis über die Verbindungsleitung (6) übermittelt wird.
  6. 6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) über eine Ringleitung mit mehreren, selbständigen Antriebseinheiten zugeordneten und adressierbaren Positionskomparatoren (2) verbunden ist.
  7. 7. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen Steuereinheit (4) und Positionskomparator (2) eine mit insbesondere periodischem Signalaustausch arbeitende Funktionsüberwachung vorgesehen ist.
  8. 8. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Inkrementalgeber ausgebildete Impulsgeber eine mit der Motorwelle rotierende Gebereinheit und eine stationäre Abtasteinheit aufweist, wobei die Abtasteinheit und der Positionskomparator zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt sind.
  9. 9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung und der Positionskomparator auf zwei unmittelbar miteinander gekoppelten Platinen angeordnet sind.
  10. 10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit und der Positionskomparator auf derselben Platine angeordnet sind.
  11. 11. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionskomparator und die Speichereinheit zu einer Baugruppe zusammengefaßt sind.
  12. 12. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Positionskomparator (2) eine mit den Signalen des Inkrementalgebers gespeiste Zähleinheit aufweist, die über eine Datenleitung (6) mit der externen Steuereinheit (4) in Verbindung steht, in der die Speichereinheit vorgesehen ist.
  13. 13. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Positionskomparator (2) zur Ansteuerung eines dem Antriebsmotor (1) zugeordneten Frequenzumformers (3) einen Leistungstreiber und/oder einen digitalen Komparatorausgang aufweist.
  14. 14. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Inkrementalgeber den Positionskomparator (2) mit zwei insbesondere um 90° phasenverschobenen Impulssignalzügen speist, die im Positionskomparator zur permanent aktuellen Positionsbestimmung unter Berücksichtigung der jeweiligen Drehrichtung diskriminierbar sind.
  15. 15. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Positionskomparator (2) zur Erkennung und Signalisierung eines Sensorausfalls im Inkrementalgeber ausgebildet ist.
  16. 16. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Positionskomparator (2) aus einer digitalen, insbesondere als ASIC ausgebildeten Schaltungsanordnung besteht,

    die zwei Eingänge für die vom Inkrementalgeber gelieferten phasenverschobenen Impulszüge, einen Eingang für ein Signal zur Zählerstandskalibrierung,

    drei digitale Ausgänge für Summenimpuls, Drehrichtung und Sensorausfallerkennung,

    zumindest vier digitale Ausgänge zur Ansteuerung des Antriebsmotors in Form einer seriellen und/oder parallelen Schnittstelle oder zur Ansteuerung eines dem Antriebsmotor zugeordneten Frequenzumformers, sowie vorzugsweise eine zu weiteren Kommunikationszwecken dienende Schnittstelle in Form einer seriellen oder parallelen Schnittstelle aufweist.
  17. 17. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Positionskomparator (2) über eine insbesondere serielle Schnittstelle mit der externen Steuereinheit (4) über eine Datenleitung (6) zur Übergabe von Befehlen entsprechenden Informationstelegrammen und diesen zugeordneten Prüftelegrammen verbunden ist, welche die jeweils vom Antrieb anzufahrenden Absolutpositionen und/oder bestimmte Betriebsarten definieren, wobei Stellbefehle insbesondere aus Mehrfachtelegrammen bestehen.
  18. 18. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß vor dem Anfahren einer Absolutposition eine Differenzbildung zwischen dem aktuellen Zählerstand und dem der jeweiligen Absolutposition entsprechenden Zählerstand erfolgt und das Vorzeichen der Differenz die Motordrehrichtung bestimmt.
  19. 18. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht umlaufend verfahrbarer Vorrichtung in zumindest einem Endbewegungsbereich der Vorrichtung ein Bereichsindikator zur Erzeugung eines dem Positionskomparator bzw. dessen Zähleinheit zuführbaren Kalibriersignals vorgesehen ist.
  20. 19. Steuersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereichsindikator aus einem ein Flankensignal zur Bewegungsabbremsung liefernden, im Bereich einer der Endstellungen angeordneten Organ besteht, wobei durch die Positionierung dieses Organs der Flankenvorlauf einstellbar ist.
  21. 20. Steuersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ aus einem Endschalter besteht, der über einen mit der Motorwelle gekoppelten Spindeltrieb betätigbar ist.
  22. 22. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß Mittel vorgesehen sind, die eine Übernahme eines im Bereich einer der Endstellungen erzeugten Synchronisiersignals außerhalb eines vorzugsweise einstellbaren, auf die Synchronisierposition bezogenen Zeitfensters blockieren.
  23. 23. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Positionskomparator (3) ein Stromausfallindikator zugeordnet ist.
  24. 24. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß bei umlaufend verfahrbarer Vorrichtung in einem vorgebbaren Bewegungsbereich der Vorrichtung ein Bereichsindikator vorgebbarer Länge zur Erzeugung von dem Positionskomparator bzw. dessen Zähleinheit zuführbaren Kalibriersignalen vorgesehen ist.
  25. 25. Steuersystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet daß die Kalibriersignalerzeugung in Abhängigkeit von der Motordrehrichtung und dem Signalflankenverlauf erfolgt.
  26. 26. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der externen Steuereinheit (4) und dem den Antriebsmotor (1) steuernden Frequenzumsetzer (3) eine weitere Datenleitung zur unmittelbaren Ansteuerung des Frequenzumsetzers vorgesehen ist.






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