DE10208791A1 - Druckmaschinenantriebssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung eines Druckmaschinenantriebssystems, welches mehrere Antriebe mit Antriebsmotoren aufweist, sowie eine dementsprechende Druckmaschine zur Durchführung des Verfahrens. DOLLAR A Den Antriebsmotoren sind lokale Antriebssteuerungseinheiten sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit mit Datenverarbeitungsmitteln zugeordnet, welche miteinander kommunizierend verbunden sind. Die Antriebsmotoren werden mittels Antriebssteuerungseinheiten dezentral durch Vorgabe von Antriebsdaten betrieben. Dies wird dadurch erreicht, dass das Datenverarbeitungsmittel einer Antriebssteuerung die jeweiligen Antriebsdaten in Abhängigkeit von den in den übrigen Datenverarbeitungsmitteln erforderlichen Rechenvorgängen bei der entsprechenden Berechnung von Antriebsdaten der anderen Antriebe berechnet. Dabei werden bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe ausgeglichen. In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, das Antriebssystem dezentral zu betreiben und dabei bereits bei der Berechnung der Antriebsdaten für den Betrieb des Antriebsmotors jedes Antriebs Unterschiede zwischen den verschiedenen Antrieben zu berücksichtigen. Außerdem wird damit eine größere Genauigkeit der Antriebssteuerung und damit des Synchronlaufs der Antriebsmotoren erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung eines Druckmaschinenantriebs­ systems, welches mehrere Antriebe mit Antriebsmotoren aufweist, denen lokale Antriebs­ steuerungseinheiten sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit mit Datenverar­ beitungsmitteln zugeordnet sind, wobei die Datenverarbeitungsmittel miteinander kommu­ nizierend verbunden sind, und wobei die Antriebsmotoren mittels den jeweils zugeordne­ ten Antriebssteuerungseinheiten dezentral durch Vorgabe von Antriebsdaten betrieben werden sowie eine Druckmaschine zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren zum Ansteuern mehrerer Motoren eines Antriebssystems, welches dazu dient die Motoren synchron zueinander zu halten, sind bekannt. Im Allgemeinen besteht bei solchen Antriebssystemen das Problem darin, eine größere Anzahl Antriebe hinsicht­ lich der Winkelsollwertvorgabe synchron zu halten. Insbesondere bei dem Antriebssystem einer Druckmaschine mit Antrieben für jede Druckstufe beziehungsweise Druckfarbe ist es erforderlich, die Antriebsmotoren der verschiedenen Antriebe synchron zu halten, um gute Druckergebnisse realisieren zu können. Auf Grund der unterschiedlichen Spezifikationen der Antriebe müssen an der Druckmaschine zum Einen verschiedenartige Antriebsmotoren in den Antrieben einsetzbar sein, zum Anderen ist es erforderlich verschiedenartige Prozes­ soren für die Antriebssteuerungen der Antriebe vorzusehen.

Die US 5615609 beschreibt ein Antriebssystem und ein Verfahren zur Kontrolle der Da­ tenerfassung an einer Druckmaschine für Wellpappe mit mehreren Antrieben, welche den Einsatz von Gleichstrommotoren zulassen. Dabei wird eine Hauptantriebssteuerung zur Steuerung der Motorgeschwindigkeit mit dem Hauptantrieb elektronisch gekoppelt. Ein Hauptantriebstaktgeber erzeugt einen von der Drehbewegung des Hauptantriebs abhängi­ gen Ausgangstakt. Ein Folgeantriebsmotor ist zur Kontrolle der Geschwindigkeit des Fol­ geantriebsmotors gegenüber dem Hauptantriebsmotor mit einer Folgeantriebssteuerung elektronisch gekoppelt. Ein Folgeantriebstaktgeber erzeugt einen Ausgangstakt in Abhän­ gigkeit der Drehbewegung des Folgeantriebs der Druckmaschine. Ein Controller ist zum Empfang der Ausgangstaktsignale des Haupt- und der Folgeantriebstakte eingestellt und verarbeitet die Haupt- und die Folgeantriebstakte, um diesbezügliche Kontrollbefehle zu erzeugen und an die Folgeantriebssteuerung zu übermitteln, so dass die Folgeantriebe in Abhängigkeit zu dem Hauptantrieb eingestellt werden, um Synchronlauf der Haupt- und der Folgeantriebsmotoren zu erreichen.

Die Nachteile dieses Systems beziehungsweise Verfahrens bestehen im Wesentlichen dar­ in, dass die Steuerungen der Folgeantriebe vom Betrieb des Hauptantriebs abhängig sind. Diese Abhängigkeit bedingt, dass der Lauf der Folgeantriebe stets verzögert auf die Vorga­ ben des Hauptantriebs reagiert. Unterschiede zwischen den Taktgeneratoren sowie in der Rechengenauigkeit und Rechengeschwindigkeit der Antriebssteuerungen sind intern nicht ausgleichbar. Des Weiteren wird der Synchronlauf der Antriebsmotoren ausschließlich aufgrund der Taktsignale der den Motoren zugeordneten Taktgeneratoren eingestellt, so dass größere Differenzen zwischen den Betriebswerten der Gleichstrommotoren und den Sollwerten der zentralen Steuerung, welche ein oder mehrere Abtastintervalle überschrei­ ten, von der bekannten Synchronsteuerung nicht korrigierbar sind.

Ein weiterer Nachteil ist, dass die Übertragung der Hauptantriebstaktung an die Folgean­ triebssteuerungen auf unterschiedlich langen elektronischen Wegen erfolgt, wobei in der Regel ein oder mehrere elektronische Bausteine zwischengeschaltet sind, so dass es auch zu unterschiedlichen Übermittlungszeiten kommt. Der Ausgleich derartiger Unterschiede in einer räumlich ausgedehnten und Störungen ausgesetzten elektronischen Leiteranord­ nung ist kostenaufwändig und fehleranfällig.

Es ist auch von Nachteil, dass beim Einsatz verschiedenartiger Antriebsmotoren an der Druckmaschine, die mit unterschiedlichen Prozessoren gesteuert werden, die Prozessoren unterschiedliche Taktfrequenzen, unterschiedliche Rechengenauigkeiten hinsichtlich der Kommastellen beziehungsweise der Rundungen und unterschiedliche Abtastzeitpunkte ha­ ben können, zu denen die Motorpositionen überprüft werden. Beim Zusammenwirken die­ ser verschiedenartigen Antriebsmotoren mit unterschiedlichen Prozessoren entsteht nach einer gewissen Zeit ein Drift im Synchronlauf der Antriebsmotoren, der sich aufgrund der vorbeschriebenen Unterschiede der Bauteile einstellt und eine Winkeldifferenz der An­ triebsmotoren bewirkt, die von der Antriebssteuerung selbst nicht erkannt werden kann. Sofern diese Winkeldifferenz nicht zu Kollisionen von mechanischen Teilen führt, bedingt sie jedenfalls erhebliche Qualitätseinbußen beim Druck.

Es sind aus der Interface-Technologie des Weiteren Antriebssteuerungen für Maschinen­ antriebe bekannt, bei denen die Datenverarbeitungsmittel der Antriebe in Datenkreisen zu­ sammengeschlossen sind. Die Firmendruckschrift SERCOS-IEC61491, EN 61491 offen­ bart ein Antriebssystem, bei dem jeweils mehrere Antriebsachsen in einem Datenkreis als Antriebsgruppe zusammengeschlossen sein können. In jedem Datenkreis wird die Vorgabe von Antriebswerten und Steuerungsbefehlen in einem Abtast- und Aktualisierungszyklus nacheinander in jedem der angeschlossenen Antriebe aktualisiert, das heißt, die Aktualisie­ rung der Sollwerte jedes Antriebs wird durch die Abarbeitung derselben Befehls-, Prüf- und Rechenschritte zeitnah durchgeführt.

Bei diesem System hat sich als nachteilig erwiesen, dass ein großes Datenaufkommen zwi­ schen den Antrieben und deren Steuerungseinheiten sowie zwischen den Antriebssteue­ rungseinheiten und der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit entsteht, da die Werte we­ gen des Genauigkeitserfordernisses hinsichtlich des Synchronlaufs, insbesondere bei Ver­ wendung in einer Druckmaschine mit mehreren Antrieben, in jedem einzelnen Antrieb gleichzeitig gemessen und dessen Befehlsvorgaben simultan verarbeitet werden müssen. In den offenbarten Datenkreisen sind daher aufwendige und kostenintensive Bauelemente für die entsprechenden Datenverbindungen, wie beispielsweise dem Datenbus zwischen den Steuerungseinheiten, und entsprechende Integrierte Schaltkreise mit hoher Kapazität erfor­ derlich.

Des Weiteren wirkt sich bei diesem System nachteilig aus, dass die Abarbeitung eines Be­ fehls- und/oder Abtastzyklus von Antrieb zu Antrieb nacheinander erfolgt und daher zwi­ schen den jeweils in gesonderten Datenkreisen verbundenen Antriebsgruppen zeitlich va­ riieren kann. Erst nach Beendigung eines Zyklus sind alte Antriebe des Datenkreises auf­ einander synchron abgestimmt, wobei die Abstimmung der Datenkreise der verschiedenen Antriebsgruppen zentral erfolgen muss.

Um bei allen Antrieben Ungenauigkeiten beziehungsweise Störungen des Synchronlaufs zu vermeiden, sind daher kostenaufwendige Datenverarbeitungssysteme einschließlich der dafür vorgesehenen Datenverarbeitungsprogramme notwendig, die den großen Daten­ durchsatz bewältigen können und die erforderlichen, äußerst geringen Zyklus- bezie­ hungsweise Abtastzeiten berücksichtigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, die Synchronisation mehrerer Antriebs­ motoren eines Antriebssystems insbesondere in einer Druckmaschine zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2-14.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, indem das Datenverarbei­ tungsmittel einer Antriebssteuerung die jeweiligen Antriebsdaten in Abhängigkeit von den in den übrigen Datenverarbeitungsmitteln erforderlichen Rechenvorgängen bei der entspre­ chenden Berechnung von Antriebsdaten der anderen Antriebe berechnet und dass bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe ausgeglichen werden.

In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, das Antriebssystem vollständig dezentral zu betreiben und bereits bei der Berechnung der Antriebsdaten für den Betrieb des Antriebs­ motors jedes Antriebs Unterschiede zwischen den verschiedenen Antrieben zu berücksich­ tigen und bei der Berechnung der Antriebsdaten vorzugeben. Vorzugsweise weisen die Datenverarbeitungsmittel hierzu eine einheitliche Zeitbasis auf, welche für das gesamte Sy­ stem verbindlich ist. Dabei bleibt die technische Option erhalten, bestimmte Antriebswerte zentral durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorzugeben.

Des Weiteren können alle Antriebe einer Druckmaschine in einem Antriebssystem betrie­ ben und angesteuert werden, so dass auf die Untergliederung der Antriebe einer Druckma­ schine in einzelne Antriebsgruppen weitgehend verzichtet werden kann. Dies und die de­ zentrale Berechnung von Antriebswerten beziehungsweise von Verfahrtrajektorien, welche in den Antrieben unmittelbar realisierbar sind, führen dazu, dass das Datenaufkommen des Antriebssystems gering ist und im Wesentlichen mittels standardmäßigen Bauelementen und entsprechend einfachen Datenverarbeitungsprogrammen für Steuerungen und die Da­ tenverbindungen realisierbar ist.

Insbesondere wird damit erreicht, dass das Datenaufkommen zwischen den Antriebssteue­ rungseinheiten untereinander, zwischen den Antriebssteuerungseinheiten und der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit beziehungsweise zwischen den Antriebssteuerungseinheiten und den Antriebsmotoren reduziert wird, so dass die Anzahl an Vorgaben von Antriebsda­ ten erhöht werden kann. Dies führt zu einer größeren Genauigkeit der Antriebssteuerungen und damit des Synchronlaufs der Antriebsmotoren.

Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Antriebsdaten frei von Formatierungsvor­ gaben von Spezialbauelementen wie anwendungsdefinierbaren Integrierten Schaltkreisen oder speziellen Datenbussen im Antriebssystem verarbeitbar sind und somit die Datenver­ arbeitungszeiten weiter vermindert werden können. Des Weiteren ist von Vorteil, dass die Befehls- und/oder Abtastzeiten in jeder Antriebssteuerung individuell handhabbar sind. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebsdaten Sollwerte für jeden Antrieb umfassen und dass die Sollwerte zentral durch einen Sollwertgeber berechnet werden. Da­ bei kann der Sollwertgeber der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit beziehungsweise einer dafür vorgesehenen Antriebssteuerungseinheit zugeordnet, vorzugsweise in die ent­ sprechende Steuerungseinheit integriert sein. Erfindungsgemäß kann des Weiteren vorge­ sehen sein, dass der Sollwertgeber ein externer Prozessor ist, der keiner der vorgenannten Steuerungseinheiten zugeordnet ist, und die Sollwerte der einzelnen Antriebe zentral be­ rechnet und an die Antriebe weitergibt, wobei die jeweiligen Sollwerte von den Antrieben ohne weitere Berechnungen übernommen werden können. Somit ist es möglich, die An­ triebe, welche beispielsweise bezüglich der Abtastzeiten dezentral gesteuert sind, mit zen­ tral berechneten Verfahrtrajektorien zu beaufschlagen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebsdaten die Position, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Antriebsmotors umfassen. Durch diese Parameter ist der Betrieb des Antriebsmotors in jedem Zustand beschreibbar, so dass ein Synchronlauf der Antriebsmotoren durch die Antriebssteuerungseinheiten jederzeit vorgegeben wird. Dies wird dadurch erreicht, dass bei der Berechnung Unterschiede der Taktung, der Re­ chenzeit und/oder der Rechengenauigkeit von elektronischen Bauteilen der Antriebssteue­ rungen, vorzugsweise von Prozessoren und Speichereinheiten, ausgeglichen werden. Der Ausgleich von Unterschieden bei der Berechnung dieser Parameter kann dadurch erfolgen, dass die Berechnungen hinsichtlich der Art beziehungsweise Anzahl der Rechenschritte als auch der Speicherung von Zwischenergebnissen aneinander angepasst werden. Dabei wird nicht in erster Linie auf die Erzeugung einer möglichst hohen Rechengenauigkeit oder ei­ ner schnellen Rechenzeit abgestellt, sondern auf eine möglichst identische Rechengenauig­ keit beziehungsweise Rechenzeit bei der Berechnung der Antriebsdaten der verschiedenen Antriebe.

Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die zentrale Bedien- und Steuerungs­ einheit die Sollwerte für den Antrieb des Antriebssystems an die Antriebssteuerungsein­ heiten übermittelt, dass die Datenverarbeitungsmittel der Antriebssteuerungseinheiten die Antriebsdaten des jeweils zugeordneten Antriebs berechnen und dass zur Berechnung der jeweiligen Antriebsdaten die Datenverarbeitungsmittel äquivalente Arbeitsschritte durch­ führen.

In vorteilhafter Weise wird somit erreicht, dass jeder Antrieb mit Antriebsdaten beauf­ schlagt wird, welche zentral vorbestimmt sind, jedoch dezentral für jeden Antrieb indivi­ duell berechnet werden. Hierzu werden von jeder Antriebssteuerung äquivalente Arbeits­ schritte durchgeführt, so dass systembedingte Unterschiede ausgeglichen werden können.

Die Arbeitsschritte umfassen dabei zum Einen Rechen- und Speichervorgänge, zum Ande­ ren sind davon auch Datenübermittlungen umfasst, beispielsweise zwischen den Antriebs­ steuerungseinheiten und Antriebsmotoren, zwischen den Datenverarbeitungsmitteln; aber auch zwischen den sonstigen elektronischen Bauteilen des Antriebssystems. Bei der Be­ rechnung können ohne Weiteres system- beziehungsweise produktionsbedingte Parameter berücksichtigt werden, wie beispielsweise Übersetzungsfaktoren zwischen den Antrieben. Es ist des Weiteren erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Synchronisation der Antriebe die Betriebswerte jedes Antriebsmotors durch die zugeordnete lokale Antriebssteuerungs­ einheit dezentral erfasst werden und dass von den Datenverarbeitungsmitteln Abweichun­ gen der Betriebswerte von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorgege­ benen Sollwerten, vorzugsweise Winkeldifferenzen der Antriebsmotoren, berechnet und durch Anpassung der Antriebswerte ausgeglichen werden.

Eine Kontrolle der Betriebswerte wird dabei in gleicher Weise vorgenommen wie die Er­ mittlung der Antriebsdaten. Dies wird dadurch erreicht, dass die zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten eines Antriebs notwendigen Arbeitsschritte vorgegeben und/oder durch Zusammenschluss in einem Datennetz unmittelbar von dem Datenverar­ beitungsmittel ermittelt werden. Da sowohl bei der Berechnung als auch bei der Anpassung der Antriebsdaten die notwendigen Arbeitschritte bekannt sind, können die von den Daten­ verarbeitungsmitteln durchzuführenden Arbeitsschritte bereits seitens der benutzten Daten­ verarbeitungsprogramme oder der integrierten Schaltungen vorgegeben werden. Es ist auch vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsmittel die Arbeitsschritte selbst ermitteln und bei der Berechnung beziehungsweise Anpassung der Antriebswerte berücksichtigen.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Informationen über notwendige Ar­ beitsschritte der Datenverarbeitungsmittel im Datennetz verteilt und verglichen werden, dass die im Datennetz mindestens erforderlichen gleichen Arbeitsschritte ermittelt werden und dass die für jedes Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten notwendigen Arbeitsschritte so modifiziert werden, dass für jeden Antrieb die zumindest erforderlichen Arbeitsschritte bei der Berechnung durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, Unterschiede bei den Berechnungen der An­ triebswerte der verschiedenen Antriebe, wie beispielsweise unterschiedliche Taktungen oder Rechengenauigkeiten der Prozessoren, auszuschließen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die notwendigen und/oder zumindest erforderli­ chen Arbeitsschritte jeweils von dem Datenverarbeitungsmittel des zugeordneten Antriebs und/oder von der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit ermittelt werden. Dabei wird zunächst ermittelt, welche Arbeitschritte der jeweiligen Datenverarbeitungsmittel bei den Berechnungen der Antriebswerte notwendig sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Arbeits­ schritte Speicherschritte und/oder Rechenoperationen, vorzugsweise Additionen und/oder Multiplikationen, umfassen. Erfindungsgemäß wird bestimmt, welche Art von Arbeit­ schritte in welcher Anzahl für die Berechnungen zumindest erforderlich sind, um die Un­ terschiede auszugleichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass von den Datenverarbeitungsmitteln je­ des Antriebs zur Berechnung der Antriebsdaten dieselbe Anzahl an Rechenschritten und/oder Speicherschritten, vorzugsweise mittels Gleitkommaprozessoren in Gleitkomma­ format, durchgeführt werden. Die Durchführung der Arbeitsschritte im Gleitkommaformat ermöglicht es, Zeit- und kapazitätsaufwändige Normierungsschritte zu vermeiden und gleichzeitig eine äquivalente Rechengenauigkeit bei den Berechnungen in jedem Antrieb zu erhalten. Des Weiteren ist es somit möglich, bei allen Antrieben, das heißt in jeder An­ triebssteuerungseinheit, dieselben Datenverarbeitungsprogramme für die Berechnungen der Antriebsdaten vorhalten zu können und somit softwareseitig identische Bedingungen zu schaffen. Somit werden weitere Unterschiede bei der Berechnung der Antriebsdaten ver­ mieden.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren mit einer Druckmaschine durchgeführt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebsmotoren durch die jeweils zugeordneten Antriebs­ steuerungseinheiten mittels dezentral berechneter Antriebswerte betreibbar sind, dass die Datenverarbeitungsmittel der lokalen Antriebssteuerungseinheiten in einem Datennetz mit­ einander verbunden sind und dass die Antriebswerte aufgrund der von der zentralen Bedi­ en- und Steuerungseinheit vorgegebenen Sollwerte durch im Datennetz ermittelte äquiva­ lente Arbeitsschritte berechenbar sind.

Für die Kontrolle der Antriebe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebsmotoren Abtastmittel zur Erfassung der Betriebswerte des Antriebs aufweisen, dass die Abtastmittel mit den Datenverarbeitungsmitteln kommunizierend verbunden sind und dass Abweichun­ gen der Betriebswerte, vorzugsweise der Winkeldifferenzen, von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorgegeben Sollwerten ermittelbar und durch Anpassung der Antriebsdaten ausgleichbar sind.

In vorteilhafter Weise ist dazu vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsmittel zur Berech­ nung der Antriebsdaten und/oder der Winkeldifferenzen wenigstens einen Prozessor, vor­ zugsweise einen Gleitkommaprozessor, aufweisen, welcher im Datennetz die mindestens erforderlichen Arbeitsschritte ermittelt und die Berechnungen und/oder Anpassung der lo­ kalen Antriebsdaten durch äquivalente Arbeitsschritte selbsttätig vornimmt.

Mit der so beschriebenen Druckmaschine ist es in vorteilhafter Weise möglich, zu jedem Zeitpunkt identische Befehlsvorgaben im Rahmen der gewählten Genauigkeit zu erreichen und zu identischen Veränderungen im Wertetripel der Beschleunigung, der Geschwindig­ keit und der Position des Antriebsmotors der betroffenen Antriebe, beispielsweise dem Anleger, dem Druckwerk mit Hauptantrieb und Ausleger der Druckmaschine, zu kommen. Abweichungen des Synchronlaufs werden somit besonders dann vermieden, wenn die Be­ triebswerte der Beschleunigung, der Drehzahl und der Position der Antriebsmotoren auf­ grund systembedingter Grenzen von herkömmlichen Synchronkontrollen nicht mehr aus­ gleichbar sind.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dar­ gestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Druckmaschinenantriebssystem mit mehreren Antrieben.

In Fig. 1 ist ein Druckmaschinenantriebssystem 1 mit vier voneinander unabhängigen An­ trieben eines Anlegers 2, eines Hauptantriebs 3, eines Auslegers 4 und eines zusätzlichen Antriebs 5 dargestellt. Die Antriebe 2, 3, 4, 5 weisen Antriebsmotoren auf, wobei jedem An­ triebsmotor eine lokale Antriebssteuerungseinheit 6, 7, 8, 9 mit Datenverarbeitungsmitteln zugeordnet ist. Die Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit 10 sind in einem Datennetz 11 miteinander kommunizierend verbunden. Die Antriebsmotoren werden durch die jeweils zugeordneten Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 dezentral durch Vorgabe von Antriebsdaten betrieben, was in der Zeichnung durch die Pfeile A dargestellt ist. Die Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 berechnen hierzu selb­ ständig die Verfahrtrajektorien für den Antriebsmotor. Dabei werden die Werte für die Po­ sition, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung dezentral berechnet und an den An­ triebsmotor übermittelt. Durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit 10 erfolgt die allgemeine Vorgabe der Sollwerte, was in der Zeichnung mittels Pfeilen C dargestellt ist, und der Zeittaktung, was in der Zeichnung mittels Pfeil D dargestellt ist.

Aufgrund der unterschiedlichen Spezifikationen der verschiedenen Antriebe 2, 3, 4, 5 müs­ sen die jeweiligen Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 verschiedene Rechenoperationen durchführen, welche zudem mittels unterschiedlicher Arbeitsschritte der Datenverarbei­ tungsmittel vorgenommen werden. Die Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 weisen hierzu vorzugsweise jeweils Gleitkommaprozessoren auf, welche in der Regel in den Mikropro­ zessoren der Datenverarbeitungsmittel integriert sind.

Zur Berechnung der Antriebsdaten werden die Betriebswerte, vorzugsweise die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Antriebsmotoren ermittelt und von dem jeweiligen Datenverarbeitungsmittel erfasst, was in der Zeichnung durch die Pfeile B dar­ gestellt ist. Die Vorgabe der Antriebsdaten und die Ermittlung der Betriebswerte an den Antriebsmotoren erfolgt an den Antrieben zu unterschiedlichen Abtastzeiten.

Um zu vermeiden, dass von den Datenverarbeitungsmitteln mit kürzeren Abtastzeitinter­ vallen die erforderlichen Rechenschritte häufiger durchgeführt werden als bei den Daten­ verarbeitungsmitteln mit längeren Abtastzeitintervallen, was nach einer gewissen Anzahl an Rechenzyklen auf Grund der endlichen Mantisse bei der Berechnung in einem Gleit­ kommaformat zu Divergenzen der Antriebsdaten führt, werden erfindungsgemäß die Be­ rechnungen so ausgeführt, dass das Datenverarbeitungsmittel einer Antriebssteuerung die jeweiligen Antriebsdaten in Abhängigkeit von den in den übrigen Datenverarbeitungsmit­ teln erforderlichen Rechenvorgängen entsprechend den Berechnungen von Antriebsdaten der anderen Antriebe berechnet und dass bei der Berechnung systembedingte Unterschiede der Antriebe ausgeglichen werden. Dabei wird erreicht, dass das System mit längeren Ab­ tastzeitintervallen dieselbe Anzahl von Rechenschritten mit auch genau derselben Ab­ tasttaktung durchführt wie das System mit kürzeren Abtastzeitintervallen. Dabei wird eine äquidistante Zeitspanne vorgegeben, welche dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen aller betreffenden Abtastzeiten der Antriebe entspricht. Damit wird in vorteilhafter Weise er­ reicht, dass alle Antriebe bei identischem Ausgangszustand und bei identischer Vorgabe von Arbeitsschritten zu jedem Zeitpunkt, der dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen aller Abtastzeiten entspricht, über identische Sollwerte verfügen, so dass alle Antriebe längere Zeit synchron laufen.

Die Implementierung der Sollwertberechnung bei der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist so ausgelegt, dass zu Beginn eines Verfahrbefehls die Startwerte gespeichert werden und Abtastschritt für Abtastschritt nur die zu fahrende Differenz berechnet wird, da im Be­ trieb im Wesentlichen keine Beschleunigung zu berechnen ist. Auch bei unterschiedlichen Ausgangszuständen jedoch identischen Befehlsvorgaben sind somit identische zu fahrende Differenzwerte gewährleistet. Die zu fahrenden Differenzwerte werden wiederum Abtast­ schritt für Abtastschritt akkumuliert, so dass der jeweils abtastkonforme Sollwert sich aus der Summe des Startwerts zu Befehlsbeginn und dem akkumulierten zu fahrenden Diffe­ renzwert ergibt. Die möglichen Abweichungen im Synchronlauf der Antriebe hängen somit in vorteilhafter Weise ausschließlich von den Abweichungen der Startwerte ab. Das be­ deutet, dass zu jedem Zeitpunkt, der einem Vielfachen des kleinsten gemeinsamen Vielfa­ chen aller Abtastzeiten entspricht, bei identischer Befehlsvorgabe auch identische zu fah­ rende Differenzwerte berechnet werden. Somit ist ein optimaler Synchronlauf der Antriebe gewährleistet.

Eine Möglichkeit zur Anpassung der Arbeitsschritte ist, die Abtastzeit für die Systeme mit kürzeren Abtastzeitintervallen zu erhöhen. Dabei führen die Datenverarbeitungsmittel identische oder äquivalente Arbeitsschritte aus, welche von Gleitkommaprozessoren in den Antriebssteuerungseinheiten 6, 7, 8, 9 abgearbeitet werden. Bei mathematischen Arbeits­ schritten, die aus mehr als nur einer Operation bestehen, hält ein Compiler im Rahmen der verwendeten Optimierungsstufe Zwischenergebnisse in den Registern des Gleitkommapro­ zessors. Die Zwischenergebnisse jeder Operation werden abhängig von dem Gleitkomma­ prozessor dabei nicht im gewählten Zahlenformat weiter verarbeitet.

Es sind für die Datenverarbeitungsmittel Gleitkommaprozessoren vorgesehen, die stan­ dardmäßig im 80 Bit Format arbeiten. Um zu vermeiden, dass bei jedem Zwischenspei­ chern Rundungsfehler auftreten, welche sich über mehrere Arbeitsschritte hin akkumulie­ ren und die im ursprünglich gewählten Format, welches beispielsweise einfach oder dop­ pelt genau nach IEEE 754 arbeitet, nicht erkennbar sind, werden für jeden Antrieb identi­ sche oder äquivalente Zwischenspeicherungen vorgegeben oder ermittelt. Die Berechnung der Antriebsdaten erfolgt dann mit äquivalenten Arbeitsschritten, so dass an jedem Antrieb 2, 3, 4, 5 zumindest dieselbe Fehlerrate auftritt. Im statistischen Mittel der Häufigkeit der Arbeitsschritte gleichen sich die Fehler im Wesentlichen aus, so dass die Antriebe im We­ sentlichen zueinander synchron angesteuert und betrieben werden können.

Bezugszeichenliste

1

Druckmaschinenantriebssystem

2

Anleger

3

Hauptantrieb

4

Ausleger

5

Zusätzlicher Antrieb

6

Antriebssteuerung des Anlegers

7

Antriebssteuerung des Hauptantriebs

8

Antriebssteuerung des Auslegers

9

Antriebssteuerung des zus. Antriebs

10

Zentrale Bedien- und Steuerungseinheit

11

Datennetz
A Antriebsdatenvorgabe
B Betriebswerteerfassung
C Sollwertvorgabe
D Zeit- und Positionsvorgabe

Claims (14)

1. Verfahren zur Synchronisierung eines Druckmaschinenantriebssystems, welches mehrere Antriebe mit Antriebsmotoren aufweist, denen lokale Antriebssteuerungs­ einheiten sowie eine zentrale Bedien- und Steuerungseinheit mit Datenverarbei­ tungsmitteln zugeordnet sind, wobei die Datenverarbeitungsmittel miteinander kommunizierend verbunden sind und zum Betreiben der Antriebsmotoren An­ triebsdaten in den Datenverarbeitungsmitteln verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Datenverarbeitungsmittel einer Antriebssteuerung die jeweili­ gen Antriebsdaten in Abhängigkeit von den in den übrigen Datenverarbeitungsmit­ teln erforderlichen Rechenvorgängen berechnet und dass bei der Berechnung sy­ stembedingte Unterschiede der Antriebe und/oder Datenverarbeitungsmittel ausge­ glichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdaten Sollwerte für jeden Antrieb umfassen und dass die Sollwerte zentral durch einen Sollwertgeber berechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdaten die Position, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleuni­ gung des Antriebsmotors umfassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung Unterschiede der Taktung, der Rechenzeit und/oder der Rechengenauigkeit von elektronischen Bauteilen der Antriebssteuerungen, vor­ zugsweise von Prozessoren und Speichereinheiten, ausgeglichen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit die Sollwerte für den Antrieb des Antriebssystems an die Antriebssteuerungseinheiten übermittelt, dass die Datenver­ arbeitungsmittel der Antriebssteuerungseinheiten die Antriebsdaten des jeweils zu­ geordneten Antriebs berechnen und dass zur Berechnung der jeweiligen Antriebs­ daten die Datenverarbeitungsmittel äquivalente Arbeitsschritte durchführen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisation der Antriebe die Betriebswerte jedes Antriebsmotors durch die zugeordnete lokale Antriebssteuerungseinheit dezentral erfasst werden und dass von den Datenverarbeitungsmitteln Abweichungen der Betriebswerte von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorgegebenen Sollwerten, vorzugsweise Winkeldifferenzen der Antriebsmotoren, berechnet und durch Anpas­ sung der Antriebswerte ausgeglichen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten eines Antriebs notwendigen Arbeitsschritte vorgegeben und/oder durch Zusammenschluss in ei­ nem Datennetz unmittelbar von dem Datenverarbeitungsmittel ermittelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über notwendige Arbeitsschritte der Datenverarbeitungs­ mittel im Datennetz verteilt und verglichen werden, dass die im Datennetz minde­ stens erforderlichen gleichen Arbeitsschritte ermittelt werden und dass die für jedes Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung und/oder Anpassung der Antriebsdaten notwendigen Arbeitsschritte so modifiziert werden, dass für jeden Antrieb die zu­ mindest erforderlichen Arbeitsschritte bei der Berechnung durchgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendigen und/oder zumindest erforderlichen Arbeitsschritte jeweils von dem Datenverarbeitungsmittel des zugeordneten Antriebs und/oder von der zentra­ len Bedien- und Steuerungseinheit ermittelt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte Speicherschritte und/oder Rechenoperationen, vorzugswei­ se Additionen und/oder Multiplikationen, umfassen.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von den Datenverarbeitungsmitteln jedes Antriebs zur Berechnung der An­ triebsdaten dieselbe Anzahl an Rechenschritten und/oder Speicherschritten, vor­ zugsweise mittels Gleitkommaprozessoren in Gleitkommaformat, durchgeführt werden.

12. Druckmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren durch die jeweils zugeordneten Antriebssteuerungsein­ heiten mittels dezentral berechneter Antriebswerte betreibbar sind, dass die Daten­ verarbeitungsmittel der lokalen Antriebssteuerungseinheiten in einem Datennetz miteinander korrespondierend verbunden sind und dass die Antriebswerte aufgrund der von der zentralen Bedien- und Steuerungseinheit vorgegebenen Sollwerte durch im Datennetz ermittelte äquivalente Arbeitsschritte berechenbar sind.

13. Druckmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren Abtastmittel zur Erfassung der Betriebswerte des An­ triebs aufweisen, dass die Abtastmittel mit den Datenverarbeitungsmitteln kommu­ nizierend verbunden sind und dass Abweichungen der Betriebswerte, vorzugsweise der Winkeldifferenzen, von den durch die zentrale Bedien- und Steuerungseinheit vorgegeben Sollwerten ermittelbar und durch Anpassung der Antriebsdaten aus­ gleichbar sind.

14. Druckmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsmittel zur Berechnung der Antriebsdaten und/oder der Winkeldifferenzen wenigstens einen Prozessor, vorzugsweise einen Gleitkomma­ prozessor, aufweisen, welcher im Datennetz die mindestens erforderlichen Arbeits­ schritte ermittelt und die Berechnungen und/oder Anpassung der lokalen Antriebs­ daten durch äquivalente Arbeitsschritte selbsttätig vornimmt.