DE69114290T2

DE69114290T2 - Vorrichtung für die steuerung eines bauteils in einem system.

Info

Publication number: DE69114290T2
Application number: DE69114290T
Authority: DE
Inventors: Kent Lennartsson
Original assignee: Kvaser Consultant AB
Current assignee: Callahan Cellular LLC
Priority date: 1990-06-17
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-06-11
Also published as: DE69114290D1; US5383116A; SE468532B; SE9002155D0; SE9002155L; WO1991020019A1; EP0535120B1; EP0535120A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Nichtbeeinträchtigung der Funktion eines Systems durch ein erstes Systemglied, das z.B. durch Unregelmäßigkeiten bei der Herstellung, Abweichungen durch den Hersteller, das Wirken äußerer und innerer Umwelteinflüsse oder den Betrieb mit einer Funktion, die vom Material, van den Einheiten oder Teilen abhängig ist, auf die das erste Glied im System einwirkt, beeinträchtigt ist. Das kann in diesem Fall ein produkterzeugendes System sein. Die Vorrichtung ist weiterhin des Typs, bei dem das erste Glied durch ein zweites Glied z.B. als eine Funktion der Bewegungen, des Zustandes usw. des zweiten Gliedes gesteuert wird. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren im Zusammenhang mit der Vorrichtung.

STAND DER TECHNIK

Verfahren für die Korrektur oder den Ausgleich von Mängeln und Herstellungsabweichungen eines Gliedes, das Teil eines Systems ist, sind bereits bekannt. Das Glied kann z.B. mit einer großeren Toleranzgenauigkeit hergestellt sein oder mit eingebauten oder angeschlossenen Ausgleichvorrichtungen, die z.B. Temperaturveränderungen ausgleichen, in Zusammenwirken gebracht sein. In Fällen, in denen das System ein schnelles Funktionieren des ersten Gliedes erfordert und letzteres mit einer vergleichsweise großen Trägheit arbeitet, wird nach den bisher bekannten Verfahren das erste Glied so gesteuert, daß im voraus auf es eingewirkt wird, um die Trägheit auszugleichen. Bisher sind ebenfalls im Zusammenhang mit Nachrichtenübertragungsprotokollen, die mit einer wohl definierten Zeitübertragung von Signalen und in ähnlichen Anordnungen arbeiten, Verfahren bekannt, nach denen ein Nachrichtensystem benutzt wird, in dem die Nachrichten numeriert sind und in einer vorher festgelegten Reihenfolge, z.B. entsprechend der Nachrichtennummerierung, übertragen werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

TECHNISCHES PROBLEM

In Systemen des betreffenden Typs ist es oft in hohem Maße erforderlich, das System als solches mit hoher Genauigkeit betreiben zu können. Das wird durch die Tatsache erschwert, daß Systembauteile gegenüber äußeren und inneren Faktoren empfindlich sind, durch die die Bauteile eine Funktion haben, die von Toleranzen bei der Herstellung, dem Austausch einer Produktsorte, Temperaturen oder anderen Faktoren abhängig ist. Ein großer Vorteil des Systems besteht auch in seiner Struktur, die das Aufweisen technisch einfacher und wirtschaftlich vorteilhafter Bauteile ermöglicht. Die zuletzt erwähnten Anforderungen kollidieren mit der Forderung nach hoher Systemgenauigkeit, da eine solche Genauigkeit genau hergestellte Bauteile voraussetzt, die in einer nichtkritischen Zusammenwirkfunktion in das System eingebunden sind.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Vorrichtung und ein Verfahren vor, die u.a. die oben erwähnten Probleme lösen. Durch die Erfindung können die mechanischen Mängel der beteiligten Bauteile durch eine Systemfunktion, die in eine benutzte Software eingebaut wird, ausgeglichen werden. Diese Funktion kann so entworfen sein, daß die mechanischen Mängel auf einfache Art und Weise ausgeglichen werden.
In Systemen des betreffenden Typs bestehen auch Schwierigkeiten bei der Erzeugung und Übertragung der Signale vom zweiten Glied zum ersten Glied zum Zweck des Erhalts klarer Funktionsausführungen vom ersten Glied. Es ist auch wünschenswert, für die Erzeugung exakter Funktionsausführungen im ersten Glied Informationen aus einer nichtintelligenten Impulsquelle (Sensor) benutzen und behandeln zu können. Es ist ebenfalls wünschenswert, die Bauteile im System einfach austauschbar machen zu können, ohne daß letztere wegen des Austausches modifiziert werden müssen. Es ist ebenfalls wünschenswert, das System für Systemveränderungen nutzbar machen zu können. In manchen Zusammenhängen wird es vielleicht wünschenswert sein, billigere/einfachere Bauteile als die bereits vorhandenen oder umgekehrt zu benutzen. Die Signalübertragung wird nichtkritisch und der Empfang und das Trennen echter Signale von Störsignalen ein hervorstechendes Merkmal sein. In manchen Fällen ist es auch vorteilhaft, bekannte und ausreichend bewährte Nachrichtenübertragungsprotokolle selbst dort benutzen zu können, wo diese im Prinzip für andere Arten der Signalbehandlung, z.B. für die Priorisierung von Nachrichten, gedacht sind. Das betrifft insbesondere diejenigen Kreise, in denen die Protokollbehandlung in die Hardware eingebaut ist, das heißt, daß existierende bekannte Systeme (z.B. CAN, SDLC, GPIB, Multibus usw.) auf völlig andere Art und Weise benutzt werden.
In einem System, in dem bestimmte Ereignisse Funktionen in anderen Teilen des Systems ergeben, wird das Signal normalerweise direkt vom Sensor zur funktionsausführenden Einheit, dem Magnet, übertragen. Da in einer Maschine viele Ereignisse stattfinden, erfordert dies eine große Anzahl von Leitern. Außerdem muß die Einheit, die das Signal über diese Leiter sendet, die Verzögerungen in Betracht ziehen, die zwischen dem Entstehen des Ausgangssignals und der Ausführung der gewünschten Funktion auftreten können.

LÖSUNG

Die neue Vorrichtung und das neue Verfahren sollen die Probleme auf vorteilhafte Art und Weise lösen.
Die Merkmale, die prinzipiell als charakteristisch für die neue Vorrichtung betrachtet werden können, sind u.a., daß das System Sende- und Empfangsglieder sowie, zwischen diesen angeordnet, eine Verbindung in Form eines Informationskanals aufweist. Das Sendeglied empfängt Signale, die von dem speziellen Parameter oder den Parametern des zweiten Gliedes ausgehen. Das Empfangsglied kann einen Steuermodul für das erste Glied bilden oder mit einem solchen verbunden sein. Die Übertragung zwischen den Sende- und Empfangsgliedern wird durch ein Nachrichtensystem bewirkt, in dem die Nachrichten bevorzugterweise numeriert sind und vom Sende- zum Empfangsglied in einer bestimmten Reihenfolge über den Informationskanal übertragen werden können. Den Signalen des ersten Erfassungsgliedes/ausgehenden Signalen sind Nachrichtennummern als eine Funktion jedes Parameterwertes zugeordnet. Dem niedrigsten Parameterwert ist bevorzugterweise die niedrigste Nachrichtennummer zugeordnet, dem nächstniedrigsten Parameterwert die nächstniedrigste Nachrichtennummer usw.. Ein Nachrichtenübertragungsprotokoll, das mit hoher Zeitgenauigkeit arbeitet, wird bei dieser Schaltung benutzt. Es können z.B. die am Markt bekannten Nachrichtenübertragungsprotokolle CAN, TRAINET usw. benutzt werden. Die Signalübertragungszeiten zwischen dem ersten Erfassungsglied und dem Sendeglied sowie zwischen den Sende- und Empfangsgliedern sind somit wohl definiert. Eine Einstellung des ersten Gliedes auf den gewünschten Parameterwert durch ein mit dem System verbundenes Steuerglied, z.B. eine Bedienungseinheit, bewirkt den Empfang einer Nachricht, die den entsprechenden Parameterwert enthält, durch das Empfangsglied/- den Steuermodul. Der Steuermodul empfängt bevorzugterweise vom Steuerglied Zeitinformationen für die gewünschte Funktionsausführung des zweiten Gliedes. Der Steuermodul erzeugt als eine Funktion des Parameterwertes und der Zeitinformationen ein Aktivierungssignal für das erste Glied, das so beschaffen ist, daß es die vorhandene Trägheit des ersten Gliedes berücksichtigt, die entsprechend dem oben Gesagten variieren kann. Beim Empfang der entsprechenden Nachrichtennummer erzeugt der Steuermodul bevorzugterweise mit Hilfe des Aktivierungssignals ein Steuerimpulssignal für das erste Glied, so daß letzteres seine Funktion ausführt. Außerdem ist ein zweites Erfassungsglied angeordnet, um die tatsächliche, vom Steuerimpulssignal ausgelöste Funktionsausführung des ersten Gliedes zu erfassen. Im Fall einer Abweichung von der gewünschten Funktionsausführung wird ein Signal für die Steuereinheit erzeugt, die als eine Funktion des zuletzt erwähnten Signals das Empfangsglied so einstellt, daß es eine Nachrichtennummer empfängt, die sich von der vorangegangenen Nachrichtennummer unterscheidet und einen anderen Parameterwert darstellt, der einen Ausgleich der bestehenden Ungenauigkeit zwischen der gewünschten und der tatsächlichen Funktionsausführung aufweist und ein Steuerimpulssignal erzeugt, das bezüglich des ersten Steuerimpulssignals verzögert oder beschleunigt ist. Eine Variante des oben Beschriebenen besteht darin, daß die Empfangseinheit eine Nachricht an die Übertragungseinheit übertragen kann, um letztere zu veranlassen, andere Parameter zu übertragen, was dem Erreichen eines guten Steuerimpulspunktes dient.
Während des Systembetriebes sendet das erste Erfassungsglied bevorzugterweise grundlegend ununterbrochen mit jedem Parameter verbundene Signale aus. Auf entsprechende Art und Weise werden über den Informationskanal grundlegend ununterbrochen die Nachrichtennummern übertragen, die die entsprechenden Parameter darstellen. Das zweite Erfassungsglied kann ein Sensorglied aufweisen, das die tatsächliche Funktionsausführung des ersten Gliedes erfaßt. Das zweite Erfassungsglied kann auch ein Zeitmeßglied aufweisen, das ein Signal erzeugt, das abhängig ist von der Differenz zwischen einem Zeitmoment für die Lieferung der Aktivierungsenergie an das erste Glied und einem Zeitmoment, in dem das erste Glied seine Funktion ausgeführt hat. Das Steuerglied kann in diesem Fall eine von der Zeitdifferenz abhängige Vorlaufzeit in Form einer oder mehrerer Nachrichten für die Aktivierung des ersten Gliedes berechnen. Bevorzugterweise ist zu jedem Zeitpunkt nur ein einziges Sendeglied im Informationskanal in Betrieb, um die Risiken einer Kollision zwischen Nachrichten von verschiedenen Sendegliedern und sich daraus ergebender Zeitverzögerungen, die die Erzeugung der Steuerimpulssignale gefährden können, zu vermeiden. Das Sendeglied sendet ununterbrochen den erfaßten Parameter/die Parameter oder alle erfaßten Parameter, für die das Empfangsglied von der Steuereinheit einstellbar ist. Somit stellt jede Nachricht mit ihrer Nachrichtennummer einen Wert für den/die erfaßten Parameter dar. Gleichzeitig kann die Nachricht Daten enthalten, die eine andere Größe bezüglich der Wirkungsweise, des Zustandes usw. des zweiten Gliedes, z .B. Winkelgeschwindigkeit, Drehrichtung, Beschleunigung usw., einer Wirkungsweise, eines Zustandes usw. eines durch das erste Glied gesteuerten Gegenstandes oder einer Anzahl von auf dem ersten Glied angeordneten Sensorelementen darstellen. Mit Hilfe der Informationen über die Wirkungsweise, den Zustand usw. und Daten, die mit einer übertragenen und im Empfangsglied empfangenen Nachricht verbunden sind und eine andere Größe/andere Größen bezüglich des zweiten Gliedes, z.B. Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung, Drehrichtung usw. betreffen, kann ein tatsächliches Ereignis im ersten Glied, z.B. die endgültige Funktionsherstellung, anschließend (auf eine per se bekannte Art und Weise) berechnet werden.
Das System für das Nachrichtenübertragungsprotokoll arbeitet mit verschiedenen Phasen. Eine erste Einstellphase wird für den Systemstart benutzt. In einer zweiten Einstellphase gibt ein in das System eingebundener Hauptprozessor/ein Steuerglied Befehle bezüglich der zu wählenden Steuerimpulssignale. Außerdem wird eine Betriebsphase benutzt, in der jede im System eingebundene Untereinheit/jeder Nebenprozessor eine zugeordnete Nachricht/- Nachrichten empfängt, um ein oder mehrere Steuerimpulssignale als eine Funktion dieser Nachricht/Nachrichten zu bewirken. Die zweite Einstellphase und die Betriebsphase können bei Befehlen bezüglich neuer Steuerimpulspunkte/Steuerimpulssignale zyklisch wiederholt werden. Wenn die Steuerimpulspunkte nicht geändert werden, entfällt die zweite Einstellphase. Weitere Merkmale der neuen Vorrichtung sind in der folgenden Beschreibung dargelegt.
Das Verfahren ist u.a dadurch gekennzeichnet, daß Signale, die von dem bestimmten Parameter/den Parametern des zweiten Gliedes ausgehen und von jedem Parameterwert abhängig sind, über ein Übertragungssystem gesendet werden, das mit einer wohl definierten Zeitfunktion arbeitet und so gestaltet ist, daß es einerseits ein Sendeglied, an das die ausgehenden Signale übertragen werden, und ein Empfangsglied, das mit einem Steuermodul für das erste Glied verbunden ist oder einen solchen bildet, aufweist. Ein Informationskanal ist zwischen den Sende- und Empfangsgliedern angeordnet. Das Übertragungssystem arbeitet mit einem Nachrichtensystem, in dem den Nachrichten bevorzugterweise Nachrichtennummern zugeordnet sind und diese Nachrichten aus einer bestimmten Warteschlange heraus, bevorzugterweise nacheinander als eine Funktion des Zahlenwertes, gesendet werden. Den Signalen, die die unterschiedlichen Parameterwerte darstellen, werden bevorzugterweise unterschiedliche Nachrichtennummern zugeordnet, z.B. dem niedrigsten Parameterwert die niedrigste Nachrichtennummer, dem nächstniedrigsten Parameterwert die nächstniedrigste Nachrichtennummer usw.. Der Steuermodul wird von einer mit dem System verbundenen Steuereinheit, z.B. einer Bedienungseinheit, gesteuert oder ist vorprogrammiert, um für eine oder mehrere Nachrichtennummern verantwortlich zu sein. Informationen zu Zeit, Position, Temperatur usw. sind oder werden dem Steuermodul zugeordnet, wenn das erste Glied seine Funktion ausgeführt hat.
Mit Hilfe des Parameterwertes und der Zeitinformationen usw. wird ein Aktivierungssignal erzeugt, das die Funktionsausführung zur gewünschten Zeit ungeachtet der Trägheit, mit der das erste Glied im entsprechenden Fall arbeitet, zur Folge hat. In einer Ausführungsform wird im Steuermodul ein Steuerimpulssignal für das erste Glied als eine Funktion jeder empfangenen Nachrichtennummer, für die der Steuermodul durch die Steuereinheit verantwortlich gemacht worden ist, erzeugt. Die Funktionsausführung des ersten Gliedes wird erfaßt. Das kann auf eine per se bekannte Art und Weise durch Sensorglieder oder mit Hilfe der Wirkungsweise, des Zustandes usw. des Materials, Elements, der Leitung usw., die mit Hilfe des ersten Gliedes gesteuert werden oder auf die mit dessen Hilfe eingewirkt wird, erfolgen. Das erste Glied kann in diesem Fall als ein Betätigungs-, Halte- oder Anhalteglied usw. dienen. Wenn bei einer Funktionserfassung die Funktionsausführung des ersten Gliedes von der gewünschten Funktionsausführung abweicht, wird ein Korrektursignal erzeugt und für die Herstellung, z.B. die Berechnung, neuer Steuerinformationen für den Steuermodul benutzt, der bei Empfang der neuen Steuerinformationen (statt dessen) für eine Nachrichtennummer verantwortlich gemacht wird, die sich von der zuerst erwähnten oder zuerst geeigneten Nachrichtennummer unterscheidet. Mit Hilfe der neuen Nachrichtennummer wird im Steuermodul ein Steuerimpulssignal erzeugt, das bezüglich des zuerst erwähnten Steuerimpulssignals verzögert oder beschleunigt ist.

VORTEILE

Mit Hilfe der oben beschriebenen Anleitung kann ein exaktes und genaues System in Verbindung mit einer produktherstellenden Maschine, Einheit, Anlage usw. (z.B. einer Textilmaschine) aufgebaut werden. Selbst wenn die Übertragungswege zwischen dem signalsendenden (signalerzeugenden) Punkt im zweiten Glied und dem signalempfangenden Punkt von beträchtlicher Länge sind, kann eine hohe Genauigkeit bei der Erzeugung der Steuerimpulssignale für das erste Glied erzielt werden, obwohl hierbei die Herstellung oder Auswahl nicht mit hoher Toleranzqualität und geringer Spanne zwischen den verschiedenen Beispielen erfolgt. Geringe Entfernungen zwischen Sensoren und den Nachrichtenübertragungsmodulen ergeben in Verbindung mit einer Datenübertragung, bei der Störungen auf einfache Art und Weise erfaßt und entfernt werden können (Bittest und/oder Gesamttest), ein extrem zuverlässiges Übertragungssystem. Das System gestattet die Übertragung von anderen Informationen, wenn das Übertragungssystem vor den Nachrichten der Steuerimpulssignale nicht benutzt wird.

LISTE DER FIGURES

Eine vorgeschlagene Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines in der Erfindung benutzten Übertragungssystems mit einer Bedienungseinheit 1014 und vier Nebenmodulen ist, wobei die Kanäle 1006 und 1013 in manchen Fällen identisch sein können,
Fig. 2 in Form eines Blockdiagramms Systemteile im Modul zeigt, der über den Kanal 1005' die Nachrichten vom Sensor sendet, was zu Steuerimpulsreaktionen in anderen Empfangsmodulen führt,
Fig.3 in Form eines Blockdiagramms die Teile zeigt, die zu dem Modul gehören können, der die Steuerimpulsnachrichten empfängt und als eine Funktion der empfangenen Steuerimpulsnachricht eine entsprechend der empfangenen Nachricht gewünschte Handlung ausführt,
Fig.4 zeigt, wie eine Rückkopplung am Empfängermodul ausgeführt werden kann, um die korrekte Verzögerung zwischen der Steuerimpulsnachricht und der Funktionsausführung zu erreichen, und
Fig. 5 ein System mit Steuerglied, Steuermodul, Sende- und Sensorgliedern zeigt.

DETAILLIERTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Als Beispiel kann auf den Fall Bezug genommen werden, in dem in einer zusätzlichen Einrichtung für die Maschine ein Gegenstand, eine Einheit usw. bei einem bestimmten Winkel an der in der Maschine benutzten Antriebswelle gelöst werden soll. Das erste Glied kann aus einem Magnetglied bestehen, das als Halteglied dient und als eine Funktion eines Steuerimpulssignals den entsprechenden Gegenstand, das entsprechende Teil usw. löst. Das Magnetglied unterliegt einer gewissen Verzögerung zwischen der Lieferung von Aktivierungsenergie und dem Zeitpunkt der Funktionsausführung. Solch eine Verzögerung ist von Magnet zu Magnet unterschiedlich und kann in Abhängigkeit von Temperatur, Materialbeanspruchung, Materialqualität usw. bei ein und demselben Elektromagnet variieren. Noch größere Abweichungen können entstehen, wenn Magnete oder dergleichen von verschiedenen Lieferanten und/oder unterschiedliche Marken oder Modelle benutzt werden. Die Leistungsfähigkeit in der Maschine wächst mit den heutigen Anforderungen. Somit wachsen die Anforderungen an geringe Abweichungen zwischen den Magneten und an die Fähigkeit jedes benutzten Magnets, unter verschiedenen Bedingungen mit unveränderter Funktion zu arbeiten. Erfindungsgemäß wird die Maschine für die Materialfreisetzung bei einem bestimmten Winkel benutzt, während gleichzeitig ununterbrochen Informationen über Winkel aufgenommen werden, so daß eine notwendige Vorlaufzeit berechnet werden kann. Weil der Empfangsmodul selbst bestimmen kann, welche Steuerimpulsnachricht benutzt wird, kann er alle Variationen berücksichtigen, die am Punkt des Funktionswachstums auftreten können, ohne daß in den anderen Systemteilen Angleichungen vorgenommen werden müssen. Somit kann die Genauigkeit des gesamten Systems zunehmen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Anforderungen an jedes einzelne Unterbauteil zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird ein bekanntes Nachrichtenübertragungsprotokoll/Übertragungssystem benutzt (siehe oben). Darin kann ein bekannter Schaltkreis (Philips) für die Übertragung von Nachrichten, z.B. von 0 bis 2032, benutzt werden. Außerdem kann ein Intel-Schaltkreis für den Empfang einer oder mehrerer Nachrichten benutzt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Sensor benutzt oder an die Hauptwelle/- Antriebswelle gekoppelt sowie durch einen Mikroprozessor (Zentralrechner) abgelesen. Für jeden Grad sendet er eine Nachricht mit einer Nummer, die mit der entsprechenden Gradzahl übereinstimmt. Es ist auch möglich, die Nachricht durch die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit und, falls angebracht, auch durch die Drehrichtung und Beschleunigung zu ergänzen, um dem Empfangsmodul weitere Informationen zu liefern, damit die Startzeit der Funktionsausführung besser berechnet werden kann. Somit erfolgt über den Informationskanal eine fortlaufende Nachrichtenübertragung (eine Übertragung pro Grad). Da nur ein Modul Steuerimpulsnachrichten oder andere Informationen über den Informationskanal sendet, besteht kein Kollisionsrisiko, wodurch die Übertragungsgeschwindigkeit genau festgestellt werden kann. Der Zeitabstand zwischen der Anzeige durch den Impulssensor und dem Senden der Nachricht kann auf eine per se bekannte Art und Weise ebenfalls genau festgestellt werden. Mit Hilfe eines Sensors mit beträchtlich mehr Impulsen als einem pro Grad kann der Sender/das Sendeglied auch Werte extrapolieren, so daß er/es den richtigen Wert zur richtigen Zeit sendet. Da Geschwindigkeit, Beschleunigung und dergleichen übertragen werden, kann die gleiche Berechnung auch im Empfangsmodul erfolgen.
Der Empfänger, der Magnetsteuermodul, weist einen Sensor auf, der die Bewegung des Materials, Gegenstands usw. über den Ankerbereich des Magnets hinaus meldet. Ein in ein CAN-System eingebundener Hauptprozessor/eine Bedienungseinheit gibt an den Modul den Befehl, den Gegenstand oder dergleichen bei 90º zu lösen. Bei einer Voreinstellung von z.B. 88º führt der Modul dem Magnet Strom zu, woraufhin die Zeit, in der sich der Gegenstand, das Material usw. aus einer Halteposition in eine Sensorposition bewegt, gemessen wird. Um den Steuerimpulspunkt von 88º zu erhalten, gibt der Modul einem in das CAN-System eingebundenen CAN-Schaltkreis den Befehl, die Nachrichtennummer 88 zu empfangen. Wenn der Schaltkreis die Nachricht empfängt, sendet er ein Unterbrechungs-/Aktivierungssignal an den Mikroprozessor (Zentralrechner), der den Magnetspulenstrom aktiviert und einen Zeitzähler in Gang setzt. Wenn die Bewegung des Gegenstandes oder Materials angezeigt ist, wird der Zeitzähler angehalten und abgelesen. Wenn mit der Nachricht Daten übertragen werden, können die Daten auch aus der Nachricht 88 abgelesen werden (z.B. Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung). Der Modul kann dann berechnen, wann der Gegenstand oder das Material tatsächlich freigesetzt wurde. Wenn das z.B. bei 91,45º auftrat, fordert er den CAN-Schaltkreis oder einen ähnlichen Funktionsmodul auf, beim nächsten Mal statt dessen Nachricht 86 zu wählen. Wenn diese Nachricht ankommt, wartet der Modul eine bestimmte Zeit lang, die z.B. 0,55º entspricht, und aktiviert dann den Magnet. Wenn die Maschine/Antriebswelle ihre Geschwindigkeit nicht verändert, führt das erste Glied seine Funktion nun korrekt aus. Die Schaltkreise in den Systemen CAN, TRAINET usw. sind schnell und können selbst bei schnellen Maschinen, d.h. schnellen Drehungen der Antriebswelle (z.B. 1200 U/min), problemlos mit einer Auflösung von 0,5º arbeiten. Natürlich müssen nicht alle Grade einer Umdrehung über den Informationskanal gesendet werden, sondern nur diejenigen, die für eine hinreichend gute Ausführung der auszulösenden Funktion wichtig sind. Beispielsweise soll eine Funktion bei 10º, eine andere Funktion bei 180º ausgeführt werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, alle Winkel zwischen 0º und 15º sowie zwischen 160º und 190º zu übertragen. Die anderen Grade müssen nicht übertragen werden, da es nicht notwendig ist, bei diesen Gradzahlen oder in ihrer Nähe Funktionen auszuführen. Es ist auch denkbar, daß alle Grade zwischen 0º und 15º übertragen werden, aber zwischen 160º und 190º nur jeder zweite Grad. In einer komplexeren Form kann die Empfangseinheit möglicherweise solche Nachrichten senden, so daß der Sender nur diejenigen Nachrichten überträgt, die für die Ausführung der gewünschten Funktion notwendig sind. Der Sender muß dann alle Empfangseinheiten berücksichtigen, so daß für sie eine ausreichende Anzahl von Steuerimpulsnachrichten übertragen wird.
Im folgenden wird exemplarisch eine detaillierte Ausführungsform unter Benutzung der nachstehenden Bezugszahlen beschrieben.

Fig. 1

1001 Drehwelle, Drehrichtung beliebig.
1002 Sensor, z.B. Position in Grad.
1003 CAN-Rückkopplung, Schaltkreis, der unterschiedliche Nachrichten sendet, um den Sensor zu beliefern. Er sendet die Steuerimpulsnachrichten und empfängt Regulierungen. Es sollte ein CAN-Schaltkreis von Philips sein, so daß alle Nachrichtennummern im CAN-System benutzt werden können. Der Schaltkreis kann auch mit einem Informationskanal 1013 verbunden sein.
1004 Leiter für Steuerimpulssignal vom Sensor.
1005 Erste Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1006 CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1007 Zweite Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1008 Erster Nebenprozessor, der vom CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten spezifische Steuerimpulsnachrichten empfängt. Der Prozessor führt auf der Grundlage der Steuerimpulsnachricht einen Vorgang aus, überprüft, ob der Vorgang zur richtigen Zeit ausgeführt wurde, und reguliert die Verzögerung. Das System ist rückgekoppelt. Der Prozessor empfängt und sendet Informationen über den CAN-Kanal für die Steuerung.
1009 Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1010 Zweiter Nebenprozessor, der vom CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten spezifische Steuerimpulsnachrichten empfängt. Der Prozessor führt zur richtigen Zeit einen Vorgang aus und reguliert die Verzögerung. Er ist Bestandteil des rückgekoppelten Systems und empfängt und sendet Informationen über den CAN-Kanal für die Steuerung.
1011 Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1012 Dritter Nebenprozessor, der vom CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten spezifische Steuerimpulsnachrichten empfängt. Er ist Bestandteil des rückgekoppelten Systems und empfängt und sendet Informationen über den CAN-Kanal für die Steuerung.
1013 Zweiter CAN-Kanal für Steuerung.
1014 Hauptprozessor (Bedienungseinheit), der sicherstellt, daß das System die gewünschte Gesamtfunktion ausführt.
1015 Erste Verbindung mit dem zweiten CAN-Kanal für Steuerung.
1016 Zweite Verbindung mit dem zweiten CAN-Kanal für Steuerung.
1017 Dritte Verbindung mit dem zweiten CAN-Kanal für Steuerung.
1018 Vierte Verbindung mit dem zweiten CAN-Kanal für Steuerung.

Fig. 2

1101 Prozessor.
1102 Interner Speicher RAM oder ROM.
1103 CAN-Schaltkreis für Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerung.
1104 Rückkopplungsschaltkreis für Sensor (Eingabeglied).
1105 Interner Kanal in Nebeneinheit.

Fig. 3

1101' Prozessor.
1102' Interner Speicher RAM oder ROM.
1103' CAN-Schaltkreis für Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1104' Rückkopplungsschaltkreis für Sensor (Eingabeglied). Er gibt die Verzögerung ab dem Zeitpunkt der Ausgabe des Steuerimpulses aus dem Ausgabeglied (1106) an.
1105' Interner Kanal in Nebeneinheit.
1106 Rückkopplungsschaltkreis für Steuerglied (Ausgabeglied). Der Kreis sendet ein Steuersignal an die physische Einheit, die den Vorgang ausführt (in diesem Fall an einen Magnethammer).
1107 CAN-Schaltkreis für Verbindung mit CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten.
1108 Verbindung mit Steuerglied (Magnethammer).
1109 Verbindung mit Beschleunigungsmesser oder einem anderen geeigneten Sensor.
1110 Steuerglied in Form eines Magnethammers.
1111 Stopp für Magnethammer mit Sensor.
Das System gemäß den Figs. 1-3 arbeitet mit drei Phasen, von denen zwei zyklisch wiederholt werden können.
Phase 1: Erste Einstellphase. Sie findet beim Systemstart (Stromzufuhr) statt. Es werden grundlegende Einstellungen vorgenommen.
Phase 2: Zweite Einstellphase. Sie findet statt, wenn der Hauptprozessor Befehle bezüglich neu zu wählender Steuerimpulspunkte gibt.
Phase 3: Betriebsphase. Jeder Nebenprozessor (1008, 1010, 1012) wartet, empfängt Steuerimpulsnachricht und/oder führt Vorgang aus.
Die Phasen 2 und 3 können zyklisch wiederholt werden. In Phase 1 können Befehle zu Steuerimpulspunkten gegeben werden. Wenn diese nicht geändert werden, entfällt Phase 2. In diesem Fall wird nur Phase 3 zyklisch wiederholt.
Phase 1: Der Hauptprozessor (1014) sendet Regulierungsinformationen an jeden Nebenprozessor (1008, 1010, 1012) bezüglich der zu benutzenden Nachrichten. Einer der Nebenprozessoren (1008, 1010, 1012) reguliert die Parameter des Sensornebenprozessors (1003) und die als Steuerimpulsnachrichten zu benutzenden Nachrichten. In einer anderen Variante kann der Hauptprozessor (1014) mit einem Sonder-CAN-Port, der mit dem CAN-Kanal (1006) für Steuerimpulsnachrichten verbunden ist, statt eines der Nebenprozessoren (1008, 1010, 1012), die der Rückkopplung zwischen dem Hauptprozessor (1014) und dem Sensornebenprozessor (1003) dienen, benutzt werden (in Fig. 1 nicht gezeigt).
Phase 2: Der Hauptprozessor (1014) zeigt, falls erforderlich, neue Steuerimpulspunkte an. Jeder Nebenprozessor (1008, 1010, 1012) berechnet die Parameter seiner Steuerimpulspunkte, die einerseits auf Daten vom Hauptprozessor und andererseits auf Informationen von externen/internen Sensoren (nicht in Fig. gezeigt) beruhen. Dann warten die Nebenprozessoren auf das Eintreten jedes Steuerimpulsereignisses.
Phase 3: Das Steuerimpulsereignis tritt ein, wenn der Sensor (1002) das Steuerimpulssignal (1004) an den Sensornebenprozessor (1003) überträgt, welcher dann die richtige Steuerimpulsnachricht über den CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten sendet. Der Nebenprozessor, der diese Steuerimpulsnachricht akzeptiert, führt den notwendigen Vorgang aus und bringt den berechneten Steuerimpulspunkt mit dem gewählten Steuerimpulspunkt, der vom Hauptprozessor erhalten wurde, in Übereinstimmung.
Die Funktion kann auch wie folgt beschrieben werden:
Phase 1: Der Hauptprozessor (1014) sendet einen Befehl an jeden Nebenprozessor (1008, 1010, 1012), dem dann seine grundlegenden Parameter zugeordnet werden. Der Hauptprozessor (1014) sendet dann entweder über die Nebenprozessoren (z.B. 1010) oder über einen separaten CAN- Informationskanal für Steuerimpulsnachrichten (1006, nicht in Fig. gezeigt) einen Befehl an den Sensornebenprozessor (1003). Diese Befehle schließen Informationen über die zu benutzenden Nachrichten ein, z.B. wenn der Sensor (1002) die Position in Graden zwischen 0 und 359 angibt, statt dessen aber Nachrichten mit Nummern zwischen 1 und 360 (360 entspricht 0) sendet.
Phase 2: Der Hauptprozessor sendet die unterschiedlichen Steuerimpulspunkte an jeden Nebenprozessor (1008, 1010, 1012) und geeignete Befehle an die Nebenprozessoren (1003, 1008, 1010, 1012) , um die Auflösung und Interpretation der Nachrichtennummern zu ändern.
Phase 3: Die Nebenprozessoren berechnen, welche Nachrichtennummer welchen Vorgang startet. Hier ist eine Rückkopplungsschleife vorhanden (siehe Fig. 3, 1104 und 1106). Die Welle (1001) dreht sich in beliebiger Richtung. Der Sensor (1002) zeigt Richtung und Schritt an und sendet Informationen über die Verbindung (1004) an den Sensornebenprozessor (1003), der die entsprechende Steuerimpulsnachricht unverzüglich über den CAN-Kanal für Steuerimpulsnachrichten (1005, 1006) (mit Unterbrechung oder Abrufbetrieb implementiert) sendet. Der Nebenprozessor (1008, 1010, 1012), der diese Nachricht als Steuerimpulspunkt hat, wiederholt dann Phase 2 oder Phase 3.
Im oben beschriebenen Beispiel wird davon ausgegangen, daß der bewirkende Modul/Steuermodul nur eine Nachricht darüber empfängt, daß die Aktivierung bevorsteht. Jedoch verfügt der Steuermodul über die Informationen darüber, daß die Funktionsausführung des ersten Gliedes später stattfinden wird, d.h., daß im ersten Glied eine gewisse Trägheit auftritt. In einer exemplarischen Ausführungsform empfängt der Steuermodul die Nachricht bezüglich Zeitinformationen z.B. vom Steuerglied. Die Funktion kann dann wie folgt ablaufen:
1. Der Steuermodul empfängt oder hat Informationen darüber, wieviel Zeit für die Funktionsausführung des ersten Gliedes bezüglich des Nachrichtenstroms mit den Parameterwerten/- Gradzahlen zur Verfügung steht. Der Steuermodul bestimmt auf dieser Grundlage, welcher Parameterwert A empfangen wird, um den Betrieb des Steuermoduls auszulösen. Zusätzlich wird der CAN-Modul eingestellt, um einen gewünschten Parameterwert B mit den Zeitinformationen darüber, wann die exakte Ausführung der gewünschten Funktion durch den Steuermodul erwartet wird, zu empfangen. Der Sensor (1111) sendet ein Signal, wenn die exakte Funktionsausführung stattgefunden hat.
2. Wenn der Steuermodul den Parameterwert A empfangen hat, startet er den eigentlichen Ablauf.
3. Danach erzeugt der CAN-Modul entweder ein Signal, wenn B empf angen worden ist, oder wenn das Signal vom Sensor (1111) intern empfangen worden ist. Die Signale setzen einen Zeitzähler in Gang, der auch anzeigt, welches Signal zuerst erhalten wurde, z.B. + für B und - für das Sensorsignal.
4. Wenn dieser Ablauf erfolgt ist, liest der Mikroprozessor (Zentralrechner) des Moduls die Zeit im Zeitzähler ab. Auf diese Art und Weise stellt der Modul fest, wie gut die Aufgabe erfüllt wurde. Wenn B und das Sensorsignal gleichzeitig eintreffen, können die Signale z.B. nach dem Zufallsprinzip ausgewählt werden.
Das Sensorsignal muß nicht unbedingt durch den Steuermodul erzeugt werden, sondern kann auch von jeder anderen geeigneten Quelle im System erhalten werden. Die einzige Notwendigkeit besteht darin, daß die Zeitverzögerung im ersten Glied bekannt ist oder bestimmt werden kann.
In der exemplarischen Ausführungsform gemäß Fig. 4 gelten folgende Vorbedingungen:
1. Die Softwarezeit und/oder Hardwarezeit des Nebenprozessors für den Start zeitkritischer Vorgänge am Ausgabeglied ist bekannt. Symbol: tb.
2. Die Zeitverzögerung für "PRE TRIGG" (Vorimpuls) vom Sensor durch den Sensornebenprozessor bis zur Unterbrechung im Nebenprozessor ist bekannt. Symbol: trt.
3. Die Zeitverzögerung für "REAL TRIGG" (Echtimpuls) vom Sensor durch den Sensornebenprozessor bis zur Unterbrechung im Nebenprozessor ist bekannt. Symbol: trt.
4. Die Zeitverzögerung für "CONTROL TRIGG" (Steuerimpuls) vom Sensor bis zur Unterbrechung im Nebenprozessor ist bekannt. Symbol: tct.
5. Die Systemfunktion des Ausgabegliedes (Verzögerung) ist ungefähr bekannt. Symbol: tct.
6. Welle mit Systemfunktion des Sensornebenprozessors (Übertragungsfunktion) ist ungefähr bekannt.
Es wird von folgendem Ablauf ausgegangen:
Es wird angenommen, daß eine Winkelgeschwindigkeit wr der Welle 1001 in Fig. 1 ungefähr konstant ist und die Funktionsausführung bei einem Winkel wrt = 150º erfolgt. Der Hammer 1110 in Fig. 3 mit dem Schlagsteuersensor 1111 zeigt gleichzeitig mit dem Sensornebenprozessor den Winkel wrt an.
Ereignis:
Durchgang 1 Der Nebenprozessor berechnet die Verschiebung des Steuerimpulspunktes mit Hilfe der gegebenen Daten.
(tpt + tb + to) * wr = Dw
Das bedeutet, daß der Vorgang Dw Grad zu spät erfolgt.
wpt = wrt - Dw
Schlußfolgerung: wpt wird als "PRE TRIGG" gewählt. Eine Verbesserung ist jedoch möglich, indem trt und tct sowie die Zeiten, zu denen diese beiden Ereignisse stattgefunden haben, bekannt sind (siehe Blockdiagramm) . Ein Hardwarerechner kann benutzt werden, wenn die maximale Zeitauflösung erreicht und durch die beiden Signale gestartet bzw. gestoppt werden soll. Die Zeitdifferenz tj zwischen diesen beiden Signalen wird im nächsten Durchgang für die Regulierung von wpt benutzt.
Durchgang 2 Nun ist tj bekannt und durch trt und tct ausgeglichen. "PRE TRIGG" wird neu berechnet.
(tpt + tb + to + tj) * w = Dw
wpt = wrt - Dw
Am Ende dieses Zyklus wird ein neuer Wert für tj erhalten.
Ein entsprechendes Modell wird benutzt, wenn wr nicht konstant ist.
In Fig. 4 sind bekannte Rechenschaltkreise mit 1201, 1202 und 1203 angegeben. Ein Steuerkreis ist mit 1204 und ein Prozessor, eine Textilmaschine usw. mit 1205 angegeben. Die Funktion der verschiedenen Kreise ergibt sich aus dem Zusammenhang.
Fig. 1 beschreibt genauer ein System, in dem alles vom Sensor 1002 ausgeht, der in diesem Fall z.B. ein Sensor sein soll, der den Winkel einer Welle anzeigt. Ein System kann mehrere solcher Sensoren mit ähnlichen Aufgaben haben, aber in Fig. 1 wird nur einer gezeigt. Auf den Sensor wirkt jede Festigkeitseigenschaft ein, in diesem Fall eine Drehwelle 1001, die sich in einer Maschine befindet, die durch das Steuersystem gesteuert wird. Die Erfindung ist insbesondere dort anwendbar, wo verschiedene Maschinenteile mit einem Maschinenteil synchron laufen sollen. In diesem Fall stellt die Welle 1001 ein mechanisches Hauptbauteil dar, dessen Position die Grundlage für andere Ereignisse in der Maschine bildet. Die Winkelinformationen vom Sensor werden über einen Leiter 1004 oder einen anderen Informationskanal an das Sendeglied 1003 übertragen. Das Sendeglied 1003 kann im System andere Funktionen als die der Übertragung von Winkelinformationen haben. Diese werden jedoch im vorliegenden Beispiel nicht beschrieben. Die Tatsache, daß in einer Maschine oder einem System eine Hauptwelle existiert, mit der alle anderen Funktionen in einer Maschine synchronisiert werden, ist bekannt. Das erfolgt gewöhnlicherweise mechanisch durch andere Maschinenteile, die mit der Welle mechanisch durch Zahnräder, Riemen, Antriebswellen usw. verbunden sind. Die Synchronisation mit der Hauptwelle kann auch durch Winkel- oder Positionsinformationen erfolgen, die an andere Einheiten übertragen werden, da der Leiter 1004 mit allen anderen Einheiten verbunden ist, so daß alle betroffenen Einheiten die Position direkt ablesen können. In diesem Fall werden die Informationen über ein Sendeglied 1003 übertragen, das die Informationen als Nachricht über einen Informationsleiter 1005 sendet, der z.B. der Spezifikation für das CAN-System entsprechen kann. Die übertragenen Informationen können von den Modulen 1008, 1010 und 1012 sowie in den Fällen, in denen die Übertragungskanäle 1006 und 1013 identisch sind, auch von Modul 1014 aufgenommen werden. In Fig. 1 ist das System in zwei Übertragungskanäle 1006 und 1013 unterteilt. Der Kanal 1006 wird für Steuerimpulsnachrichten und der Kanal 1013 für andere Informationen benutzt. Der Vorteil dieser Unterteilung besteht darin, daß die Steuerimpulsinformationen übertragen werden können, ohne daß die Verbindung durch andere Übertragungen in den Fällen unterbrochen wird, in denen nur das Sendeglied 1003 über den Kanal 1006 senden darf. Alle anderen Steuer- und sonstigen Informationen werden dann über den Kanal 1013 gesendet. Wenn das Sendeglied 1003 auch Informationen erhalten muß, benötigt es ebenso wie die Module 1008, 1010 und 1012 zwei Übertragungsports, so daß eine Verbindung zum Übertragungskanal 1013 ermöglicht wird. Die Verbindungen 1005, 1007, 1009 und 1011 sind physische Verbindungen jedes Moduls 1003, 1008, 1010 und 1012 mit dem Übertragungskanal 1006. Diese Verbindungen bestehen in erster Linie aus einer physischen Verbindung mit dem Informationskanal 1006, der ein herkömmlicher elektrischer Leiter sein kann. Die Übertragung kann aber auch optisch oder über Funk erfolgen. In der Verbindung muß auch eine Anpassung zwischen den Formen des Auftretens der Informationen im Kanal 1006 und in den Modulen erfolgen. In den Modulen werden die Informationen allgemein mit Hilfe eines Rechners bearbeitet, der hier allgemein mit digitalen Pegeln von 0 und 5 Volt entsprechend den Spezifikationen für CMOS oder TTL arbeitet. Auf ähnliche Art und Weise sind die Module 1008, 1010, 1012 und 1014 mit dem Kanal 1013 verbunden. In den Fällen, in denen Steuerimpulsinformationen mit den restlichen Informationen im System vermischt werden können, können die Verbindungen 1006 und 1013 identisch sein. In einem solchen Fall wird nur die Verbindung der Module 1008, 1010 und 1012 mit dem Übertragungsleiter (1013/1006) benötigt. Daraus ergibt sich z.B., daß die Verbindungen 1007, 1016 und 1011 entfernt werden können. Es kann jedoch auch andere Gründe (z.B. begrenzte Funktion der Übertragungskreise 1107 oder 1103') dafür geben, daß derselbe Modul mehrere Verbindungen mit ein und demselben Kanal hat.
Fig. 2 zeigt eine genauere Ausführungsform des Moduls 1003 in Fig. 1. Im Modul befindet sich normalerweise ein Prozessor, der die Funktion des Moduls steuert. Dieser Prozessor 1101 arbeitet nach einem in einem Speicher 1102 vorhandenen Programm. Dieser Speicher besteht normalerweise aus zwei Teilen, einem Teil für das Programm, der normalerweise nur gelesen werden kann, nachdem er einmal programmiert worden ist, und einem anderen Teil, der einerseits gelesen werden kann, in den man aber andererseits auch gelegentliche Informationen, Daten und Programme eingeben kann. Damit der Prozessor mit seiner Umgebung zusammenwirken kann, werden unterschiedliche Arten von Verbindungsmöglichkeiten benötigt. Zwei solcher Möglichkeiten werden in der Fig. gezeigt. Eine Verbindung 1104 dient der Umwandlung der Informationen vom Winkelsensor 1002 über den Leiter 1004'/1004 in ein digitales Wort, das gelesen und danach im Logikbaustein des Prozessors in maschinenlesbare Schrift umgewandelt oder direkt in den Speicher geschrieben oder direkt an 1103 über die Rückkopplung 1005'/1005 und die Übertragungsleitung 1006 übertragen werden kann. Damit die verschiedenen Teile 1104, 1102, 1101 und 1103 zusammenwirken können, sind sie im Modul 1003 mit dem Datenkanal 1105 verbunden. Dieser Datenkanal besteht aus Adreß- und Datenleitungen sowie Steuerleitungen für letztere. Der Datenkanal ist weiterhin durch Stromeinspeisung sowie Taktsignale und andere Signale, die an einige oder alle Einheiten, die mit dem Kanal verbunden sind, übertragen werden können, gekennzeichnet. Die Fig. zeigt nicht die Stromquelle, die Taktgeber, Kondensatoren und anderen Teile, die in allen Modulen mit Mikroprozessoren enthalten sind. Die Übertragungseinheit 1103 ist ein wichtiger Bestandteil, wenn die Erfindung die gewünschte Aufgabe erfüllen soll. Diese Einheit wird normalerweise unter Benutzung derselben Grundtechnologie wie der eines Mikroprozessors hergestellt, das heißt, sie arbeitet mit CMOS- oder TTL-Pegeln und digital mit zwei binären Pegeln. Da die Übertragung mit anderen Signalpegeln als den CMOS/- TTL-Pegeln auf optische oder modulierte Art und Weise erfolgen kann, ist in den meisten Fällen eine Rückkopplung 1005'/1005 notwendig, bevor Informationen über den Übertragungsleiter 1006 übertragen werden können. Die Übertragungseinheit 1103 hat zu gewährleisten, daß die zu übertragenden Informationen so im Kanal eintreffen, daß die anderen Einheiten, die die Informationen vom Kanal einlesen, diese auf unzweideutige Art und Weise empfangen. Die Aufgabe kann in die folgenden Abschnitte unterteilt werden:
1. Gewährleisten, daß die Informationen so im Kanal 1006 eintreffen, daß sie nicht mit anderen übertragenen Informationen kollidieren.
2. Gewährleisten, daß die Informationen mit der richtigen Geschwindigkeit eintreffen, so daß die anderen Einheiten jeden Informationsteil richtig und unzweideutig interpretieren.
3. Gewährleisten, daß die verschiedenen Informationsteile in der von den Empfängern geforderten Reihenfolge übertragen werden.
4. Zusätzlich kann der Schaltkreis in manchen Fällen überprüfen, ob die Informationen in der richtigen Form in der Übertragungsleitung ankommen, indem er Informationen aus ihr einliest und diese gleichzeitig mit übertragenen Informationen vergleicht. Der Sender kann auch einen Gesamttest senden, den die Empfangseinheiten dann mit dem Gesamttest vergleichen können, den sie auf der Grundlage empfangener Informationen berechnen.
Fig. 3 zeigt den Modul 1008 in Fig. 1 im Detail. Der Modul empfängt die Informationen vom Sendemodul 1003. Die Struktur dieses Moduls 1008 ist der des Moduls 1003 sehr ähnlich. Der Modul weist einen Prozessor 1101' auf, der über einen internen Datenkanal 1105' mit einem Speicher 1102' und einer Übertragungseinheit 1103' verbunden ist, und eine Rückkopplung mit der Umgebung 1104', die 1104 entsprechen oder ähneln kann. Manchmal können 1003 und 1008 hinsichtlich ihres Aufbaus identisch sein. Nach dem Systemstart erhalten sie unterschiedliche Aufgaben. Durch die Auswahl aus unterschiedlichen Programmen im Programmspeicher 1102 oder die Übertragung des Funktionsprogramms nach dem Systemstart können sie unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Gleichermaßen kann nach dem Systemstart die Hardware programmiert oder auf unterschiedliche Art und Weise benutzt werden. Verglichen mit Fig. 2 hat die Einheit in Fig. 3 zwei weitere Einheiten, die in Fig. 1 nicht gezeigt werden. Dabei handelt es sich um eine Übertragungseinheit 1107 und eine Steuerausgabe/Rückkopplung für eine externe Einheit 1110, einen Hammer, der über einen Informationsträger 1108 gesteuert wird. In diesem Fall ist kein Winkelsensor mit dem Modul über 1104' verbunden, sondern ein anderer Sensortyp 1111, der über den Leiter 1109 angeschlossen ist.
Fig. 4 beschreibt in Form eines Blockdiagramms, wie die Einheit 1008 (Fig. 1) oder 503 (Fig. 5) die Informationen verarbeiten kann, um die erfindungsgemäße Funktion zu erhalten. Fig. 3 zeigt einen typischen Aufbau, bei dem dieser Algorithmus benutzt werden kann. Ein gutes Beispiel ist auch 503 zusammen mit 506 und 507, wobei 506 und 507 mit 1111 und 1110 verglichen werden können. Für die Lösung des bestehenden Problems ist es wichtig, die Verzögerungen im System zu verfolgen. Das ist allgemein bekannt. Der neue Aspekt der Erfindung besteht u.a. darin, wie einige dieser Zeiten berechnet werden können und ein anderer Teil einstellbar ist, um eine bessere Gesamtfunktion des Systems zu erreichen. Die Zeit tpt zwischen dem Bekanntwerden eines bestimmten Winkels in 1003 und dem Eintreffen dieser Informationen in 1008 wird ebenso wie die Zeit tb, die verstreicht, bis die Einheit 1008 das Signal über 1108 an 1110 senden kann, hinreichend genau bekannt sein. Außerdem können die Reaktionszeit to und die durch Umweltfaktoren, Herstellungsverfahren und Produktmarke verursachten Abweichungen annähernd berechnet werden. Wenn die Winkelgeschwindigkeit wr bekannt ist, kann die Größe des Winkels Dw, den die Welle 1001 während dieser gesamten Zeitspanne durchläuft, berechnet werden. Indem der Steuerimpulspunkt wpt Dw Grad vor dem Winkel wrt, bei dem die Funktion erwünscht ist, eingestellt wird, kann die richtige Funktion trotz der Zeitverzögerungen im System erreicht werden. Mit Hilfe des Sensors 1111 ist es möglich auf zuzeichnen, zu welcher Zeit tc die Funktion erreicht wurde. Das Signal von 1111 kann ebenfalls verzögert sein. Bei einer langen Zeitdauer kann ein Ausgleich vorgenommen werden, indem diese bekannte Verzögerung tct von der aufgezeichneten Zeit abgezogen wird. Das geschieht in 1202. Die Abweichungen bei der Verzögerung des Signals von 1111 dürfen nicht zu groß sein. Die Genauigkeit wird dann eingehalten. Da z.B. 1003 eine Nachricht darüber sendet, wann das Auslösen zu erfolgen hat, kann 1008 überprüfen, ob der Steuerimpuls zur richtigen Zeit gegeben wurde. Da die Verzögerung zwischen 1003 und 1008 bekannt ist, kann sie durch 1008 ausgeglichen werden. Das geschieht in 1203. Die Informationen über den tatsächlichen Zeitpunkt des Ereignisses werden von 1202 geliefert, während 1203 angibt, wann das Ereignis hätte eintreten sollen. Die Differenz zwischen diesen beiden Zeiten ist tj. Durch die Einbeziehung dieser Zeitdifferenz in die Berechnung von Dw kann ein besserer Wert für wpt berechnet werden. Indem auf diese Art und Weise unbekannte Zeitverzögerungen fortlaufend reguliert werden, kann die Zeitdifferenz tj nahe Null gehalten werden. Die Tatsache, daß beim Systemstart eine große Unsicherheit besteht, stellt oft kein Problem dar, da eine Maschine in den meisten Fällen relativ langsam läuft, wodurch die Zeit nicht so kritisch ist. Wenn die Zeit schon vom Start an kritisch ist, kann 1008 das Glied 1110 blind auslösen und die Zeitverzögerung messen, bevor die Maschine in Gang gesetzt wird.
Fig. 5 zeigt ein System, das dem in Fig. 1 ähnelt, aber etwas anders aufgebaut ist. Das übergeordnete Steuerglied 501 steuert das System. Diese Einheit ist dem gesamten System oder zumindest der Nachrichtenübertragung übergeordnet. In manchen Fällen wird diese Einheit nicht benötigt. Dann ist das Nachrichtenübertragungsverfahren aber unbegrenzt, weil die ungesteuerte Änderung der Nachrichtenübertragung zu einem Chaos führen könnte. Der Nachrichtenübertragungskanal 509 ist für den Informationsaustausch zwischen den Modulen 501, 502 und 503 notwendig. Wenn die Steuerimpulsinformationen extrem kritisch sind und die Informationsübertragungszeit mit großer Zuverlässigkeit eingehalten werden muß, kann ein weiterer Nachrichtenübertragungskanal 510 einbezogen werden, der mit dem gesamten System oder Teilen davon verbunden sein kann. Mit dem Sendeglied 502 ist ein Sensor verbunden (vergleiche 1002 in Fig. 1). Beim Systemstart muß die Nachrichtenübertragung nach festgelegten Regeln erfolgen, die in jedem der Module 501, 502 und 503 programmiert sind. Falls es angebracht ist, kann 501 weitere Informationen über das Nachrichtenübertragungsverfahren liefern, z .B. welche Steuerimpulsnachrichten von 502 über 509 zu übertragen sind und/oder bei welchen Steuerimpulsnachrichten 503 sein erstes Glied 507 aktiviert. Es ist möglich, daß alle Sensorwerte von 504 eine Nachricht ergeben. Es kann auch in 502 eine Auswahl durch eine Kombination von Software und Hardware 505 oder, wie in der Fig. gezeigt, direkt durch die Hardware erfolgen, da die Verbindung für das Sensorglied 504 und die Nachrichtenübertragungseinheit, die über 509 sendet, direkt miteinander verbunden sind. Das Empfangsglied 508 kann so aufgebaut sein, daß es alle über 509 übertragenen Nachrichten empfängt. Es kann aber auch über Auswahlmöglichkeiten verfügen, so daß nur die für den Modul 503 wichtigen Nachrichten eine Funktion des letzteren aktivieren. Wenn eine Steuerimpulsnachricht in 503 eintrifft, erfolgt nach einer gewissen Zeit eine Aktivierung des ersten Gliedes 507, in dem als innewohnendes Merkmal Verzögerungen auftreten, die auf physikalischen Eigenschaften beruhen. Die Verzögerungen in 507 können abhängig von Abweichungen bei der Herstellung, von Alterung und Umweltfaktoren, z.B. Druck und Temperatur, variieren. Mit Hilfe eines Erfassungsgliedes 506 kann gemessen werden, wann 507 die gewünschte Funktion ausgeführt hat, z.B. wann ein Zugmagnet die gewünschte Position erreicht hat. Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Zeit, die zwischen dem Erhalt eines bestimmten Winkels in 504 und der Übertragung eines Aktivierungssignals von 503 an 507 liegt, mit hinreichend großer Genauigkeit garantiert werden kann. Mit Hilfe von 506 kann außerdem die Zeit gemessen werden, die zwischen dem Senden eines Signals an 507 und der gewünschten Funktionsausführung in 507 liegt. Es wird auch davon ausgegangen, daß die Zeit zwischen der Übertragung des Signals von 503 und dem Aktiviertsein von 507 nicht stärker variiert als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aktivierungen innerhalb der Fehlertoleranz. Durch eine Berechnung in 503 kann dann ermittelt werden, wann das Signal an 507 gesendet wird, so daß die Aktivierung von 507 zum richtigen Zeitpunkt bezüglich eines bestimmten Winkels erfolgt. Die Aktivierung von 507 erfolgt normalerweise an einer bestimmten Position in 504. Der Zeitpunkt der Übertragung des Signals von 503 an 507 hängt also auch von der Winkelgeschwindigkeit zum jeweiligen Zeitpunkt ab. Natürlich muß eine Steuerimpulsnachricht so rechtzeitig vor der Aktivierung von 507 übertragen werden, daß 503 Zeit für die Durchführung der Aktivierung hat, oder 503 wählt eine Steuerimpulsnachricht, die weit genug voraus ist, damit die Aufgabe erfüllt werden kann. Diese Auswahl der zu benutzenden Steuerimpulsnachricht kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Das einfachste Verfahren besteht darin, daß 502 alle Winkel überträgt und 503 den Steuerimpulspunkt auswählt, der im jeweiligen Fall als am besten geeignet angesehen wird. In einer anderen Variante kann 503 Informationen an 502 übertragen und angeben, welcher Winkel als Steuerimpulswinkel zu übertragen ist. Eine weitere Variante besteht darin, daß 502 einen oder mehrere Steuerimpulspunkte sendet und 503 die Verzögerung zwischen Empfang und Steuerimpulspunkt bis zur Übertragung des Signals an 507 ausgleichen kann, um die Aktivierung zum richtigen Zeitpunkt zu erreichen.

Claims

1. Vorrichtung für die Nichtbeeinträchtigung der Funktion eines Systems durch die Trägheit, Verzögerung usw. eines ersten, mit dem System verbundenen Gliedes (507, 1110), z.B. eines Magnetgliedes, das als eine Funktion eines oder mehrerer Parameter, z.B. der Drehbewegung, eines zweiten Gliedes (1001) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das System Sende- und Empfangsglieder (502, 508) sowie, zwischen diesen angeordnet, einen Informationskanal (509) aufweist, wo Signale von einem ersten Erfassungsglied (504, 1002), das Parameter des zweiten Gliedes (1001) erfaßt, zum Sendeglied übertragen werden und das Empfangsglied einen Steuermodul (503), der das erste Glied steuert, bildet oder mit einem solchen verbunden ist, wo die Übertragung zwischen Sende- und Empfangsgliedern durch ein Nachrichtensystem bewirkt wird, in dem die Nachrichten numeriert oder codiert sind und vom Sendeglied (502) zum Empfangsglied (508) in einer bestimmten Reihenfolge übertragen werden und den Signalen des ersten Erfassungsgliedes Nachrichtennummern als eine Funktion jedes Parameterwertes zugeordnet sind, z.B. dem niedrigsten Parameterwert die niedrigste Nachrichtennummer, dem nächstniedrigsten Parameterwert die nächstniedrigste Nachrichtennummer usw., und wo die Übertragungszeiten in der Nachrichtenübermittlung zwischen dem ersten Erfassungsglied (504) und dem Sendeglied (502) oder zwischen den Sende- und Empfangsgliedern (502, 508) wohl definiert sind, daß eine Einstellung des ersten Gliedes auf einen gewünschten Parameterwert durch ein mit dem System verbundenes Steuerglied (501, 1014), z.B. eine Bedienungseinheit, den Empfang der Nachrichtennummer, die den Parameterwert enthält, durch das Empfangsglied bewirkt, daß der Steuermodul (503) Zeitinformationen für die gewünschte Funktionsausführung im ersten Glied empfängt oder aufweist und daß der Steuermodul (503) im möglichen Zusammenwirken mit dem Steuerglied (501) als eine Funktion des Parameterwertes und der Informationen ein Steuerimpuls- oder Aktivierungssignal für die Funktionsausführung entsprechend der festgelegten Zeit, Position, Temperatur usw. erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Nachrichtenübertragungseinheit des Steuermoduls den Parameterwert empfängt, der Steuermodul ein Steuerimpulssignal für das erste Glied (507, 1110) erzeugt, so daß letzteres seine Funktion ausführt, und daß ein zweites Erfassungsglied (506, 1111) so angeordnet ist, daß es die tatsächliche Funktionsausführung des ersten Gliedes auf der Grundlage des Steuerimpulssignals erfaßt und, im Fall einer Abweichung von der gewünschten Ausführung, eine weitere Einstellung durch den Steuermodul erfolgt, um eine Nachrichtennummer zu empfangen, die sich von der vorangegangenen Nachrichtennummer unterscheidet und einen anderen Parameterwert darstellt, der die bestehende Ungenauigkeit zwischen der gewünschten und der tatsächlichen Funktionsausführung ausgleicht und ein Steuerimpulssignal produziert, das bezüglich des ersten Steuerimpulssignals verzögert oder beschleunigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebs das erste Erfassungsglied (504, 1002) seine mit jedem Parameterwert verbundenen Signale ununterbrochen aussendet und daß das Sendeglied über den Informationskanal eine Gruppe von einander ähnlichen Nachrichten mit einander ähnlichen Parameterwerten sendet, wobei die mit jedem Parameterwert verbundenen Nachrichten ununterbrochen gesendet werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Erfassungsglied (506, 1111) ein Sensorglied aufweist, das die tatsächliche Funktionsausführung des ersten Gliedes erfaßt, daß das zweite Erfassungsglied ein Zeitmeßglied aufweist oder mit einem solchen verbunden ist, das ein Signal erzeugt, das abhängig ist von der Differenz zwischen einem Zeitmoment für die Lieferung von Aktivierungsenergie an das erste Glied und einem Zeitmoment, in dem das erste Glied seine Funktion ausgeführt hat, und daß das Steuerglied (501) eine Vorlaufzeit oder Verzögerung als eine Funktion der Zeitdifferenz in Form einer oder mehrerer Nachrichten für die Aktivierung des ersten Gliedes berechnet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Zeitpunkt nur ein einziges Sendeglied im Informationskanal in Betrieb ist, um das Risiko einer Kollision zwischen Nachrichten von verschiedenen Sendegliedern zu vermeiden, und daß das Sendeglied die erfaßten Parameter oder alle erfaßten Parameter, für die das Empfangsglied von der Steuereinheit einstellbar ist, ununterbrochen sendet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nachricht mit ihrer Nachrichtennummer einen Wert eines erfaßten Parameters/erfaßter Parameter darstellt, während die Nachricht gleichzeitig Daten enthält, die eine andere Größe bezüglich der Wirkungsweise, des Zustandes usw., z.B. Winkelgeschwindigkeit, Drehrichtung, Beschleunigung usw., des zweiten Gliedes darstellen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsweise, der Zustand usw. eines Gegenstandes, Materials, Elements, einer Leitung usw., die durch das erste Glied gesteuert werden, mit Hilfe eines oder mehrerer auf dem ersten Glied angeordneten Sensorelemente erfaßbar sind und daß mit Hilfe von Informationen über die Wirkungsweise, den Zustand usw. und Daten, die mit einer übertragenen und im Empfangsglied empfangenen Nachricht und einer anderen Größe/anderen Größen bezüglich des zweiten Gliedes, z.B. Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung, Drehrichtung, verbunden sind, ein tatsächliches Ereignis, z.B. endgültige Funktionsherstellung, im ersten Glied anschließend berechen- oder bestimmbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das System mit verschiedenen Phasen arbeitet, einer ersten Einstellphase für den Systemstart, einer zweiten Einstellphase, in der ein mit dem System verbundener Hauptprozesssor Befehle für die zu wählende Funktionseinlaufzeit gibt, und einer Betriebsphase, in der jede mit dem System verbundene Untereinheit eine zugeordnete Nachricht/zugeordnete Nachrichten empfängt, um ein Steuerimpulssignal/Steuerimpulssignale auf der Grundlage dieser Nachricht(en) zu bewirken, daß die zweite Einstellphase und die Betriebsphase bei Befehlen bezüglich neuer Steuerimpulspunkte zyklisch wiederholt werden und daß, wenn der Steuerimpulspunkt oder die Steuerimpulspunkte nicht geändert wird/werden, die zweite Einstellphase entfällt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Serienschaltung besteht und/oder daß das Empfangsglied (1103)/der Steuermodul die richtige Nachricht/- Nachrichtennummer selbständig aussortiert und/oder daß eine Anzahl von ersten Gliedern/Empfangsgliedern mit der Schaltung verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied einen Hauptprozessor (1014) als Bedienungseinheit aufweist, der einen Befehl an jede Untereinheit (1008, 1010, 1012) als Steuermodul aussendet, die somit ihre Basisparameter erhält, daß der Hauptprozessor einen Befehl an den Sender als Sensornebenprozessor (1003) entweder über eine der Untereinheiten (z.B. 1010) oder den separaten Informationskanal für Steuerimpulsnachrichten (1006) sendet, wobei der Befehl die Nachrichten umfaßt, die zu benutzen sind, wenn z.B. das erste Erfassungsglied (1002) Positionen zwischen 0 und 359 Grad angibt, stattdessen aber eine Nachricht mit einer Nummer zwischen 1 und 360 (360 entspricht 0) sendet, daß der Hauptprozessor unterschiedliche Steuerimpulspunkte an jede Untereinheit (1008, 1010, 1012) und im Bedarfsfall Befehle an die Sensornebenprozessoren (1003, 1008, 1010, 1012) sendet, um die Auflösung und Auswertung der Nachrichtennummern zu ändern, daß die Untereinheiten berechnen, welche Nachrichtennummer welchen Vorgang startet, daß eine Rückkopplungsschleife (1104 und 1106) mit dem System verbunden ist, daß das erste Erfassungsglied (1002) eine andere Parametergröße angibt und über eine Verbindung (1004) Informationen an den Sensornebenprozessor weiterleitet, der sofort die entsprechende Steuerimpulsnachricht über den Informationskanal sendet, um eine Steuerimpulsnachricht (1005, 1006) zu erhalten, die mit Unterbrechung oder Abrufbetrieb implementiert wird, und daß jede Untereinheit (1008, 1010, 1012), die diese Nachricht als Steuerimpulspunkt hat, in diesem Fall die zweite Einstellphase oder die Betriebsphase wiederholt.

11. Verfahren für die Vorrichtung nach Anspruch 1 für die Nichtbeeinträchtigung der Funktion eines Systems durch die Trägheit, Verzögerung usw. eines ersten, mit dem System verbundenen Gliedes, z.B. eines Magnetgliedes (507, 1110), das als eine Funktion eines oder mehrerer Parameter, z.B. Drehbewegung, eines zweiten Gliedes (1001) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Signale, die vom Parameter/den Parametern des zweiten Gliedes (1001) ausgehen und vom Wert jedes Parameters abhängig sind, über ein Übertragungssystem gesendet werden, das mit einer wohldefinierten Zeitfunktion arbeitet und so gestaltet ist, das es einerseits ein Sendeglied (502), an das die Signale übertragen werden, ein Empfangsglied (508), das einen Steuermodul (503) für das erste Glied bildet oder mit einem solchen verbunden ist, und einen zwischen Sende- und Empfangsglied angeordneten Informationskanal (509) aufweist und andererseits mit einem Nachrichtensystem arbeitet, in dem den Nachrichten Nachrichtennummern zugeordnet sind, die aus einer bestimmten Warteschlange heraus gesendet werden, daß den Signalen, die die unterschiedlichen Parameterwerte darstellen, unterschiedliche Nachrichtennummern zugeordnet sind, z.B. dem niedrigsten Parameterwert die niedrigste Nachrichtennummer, dem nächstniedrigsten Parameterwert die nächstniedrigste Nachrichtennummer usw., daß der Steuermodul (503) von einem mit dem System verbundenen Steuerglied (501) gesteuert wird und somit, abhängig von der Steuerung, für eine oder mehrere Nachrichtennummern verantwortlich ist, daß der Steuermodul Informationen aufweist oder ihm solche zugeordnet sind, die Zeit, Position und/oder Temperatur usw. für die gewünschte Funktionsausführung des ersten Gliedes betreffen, und daß im Steuermodul (503) ein Steuerimpuls- oder Aktivierungssignal erzeugt wird, das zur Funktionsausführung des ersten Gliedes entsprechend der gewünschten Zeit, Position, Temperatur usw. führt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuermodul (503) ein Steuerimpulssignal für das erste Glied (507) als eine Funktion jeder empfangenen Nachrichtennummer, für die er verantwortlich ist, erzeugt wird, daß die Funktionsausführung des ersten Gliedes erfaßt wird und daß beim Erfassen einer Abweichung der Funktionsausführung des ersten Gliedes von der gewünschten Funktionsausführung ein weiteres Signal erzeugt wird, das dann der Produktion neuer Steuerinformationen für den Steuermodul (503) dient, der beim Empfang der neuen Steuerinformationen für eine andere Nachrichtennummer verantwortlich gemacht wird, die sich von der ersten Nachrichtennummer unterscheidet und mit der im Steuermodul ein Steuerimpulssignal erzeugt wird, das bezüglich des ersten Steuerimpulssignals verzögert oder beschleunigt ist.