Anwendung der Blockbibliothek Funktionsplan zur Simulation ereignisgesteuerter Systeme - alle Rechte vorbehalten - Dr. Geitner ETI/TU Dresden

Beispiel 9 - Gesamtsystem mit Ereignisgenerierung und Sammelfehler

(sensitiv)

Dynamischer Test des prinzipiellen Bewegungsablaufes einer vertikalen Schlauchbeutelform-, -füll- und -verschließmaschine. Das Gesamtsystem besteht aus Teilfunktionsplänen, drei Antrieben, logischen Gleichungen für die Ereignisse und einer Sammelfehlerbehandlung. Der Bewegungsablauf der Schlauchbeutelmaschine kann grob durch die vier Betriebszustände Referenzpunktfahrt, Anlauf, Normalbetrieb und Stillsetzen beschrieben werden. Steht weiterhin das Interesse am Herangehen an die Beschreibung und Simulation des Bewegungsablaufes im Vordergrund, so kann zunächst auch auf eine Nachbildung der Mechanik und damit der Kopplung der Antriebe über ein Material verzichtet werden. Mit dieser Vereinfachung müssen folglich die geregelten Antriebe und die zur Ereignisgenerierung notwendigen Zustandsgrößen der Antriebe zur Verfügung stehen - siehe oben.
Die Antriebe 1 und 2 entsprechen dem Antrieb der Bobine bzw. dem Antrieb des Abzugs und der Längsnahtfügeeinrichtung und liefern jeweils einen Geschwindigkeitsistwert (vist_1 und vist_2). Der Antrieb 3 bildet den Siegelbackenantrieb nach und stellt einen Geschwindigkeits - und Lageistwert (vist_3 und xist_3) sowie einen Nullimpuls (NI3) zur Verfügung. Für Antrieb 3 kann ein zufälliger Lageanfangswert (AW zwischen 0 und 360) vorgegeben werden. Als vereinfachte Schnittstelle zu den Einzelantrieben wurde ein Geschwindigkeitssollwert vereinbart (v_1, v_2, v_3). Im Hinblick auf das methodische Herangehen ist das kein schwerwiegender Nachteil. Auf einen Antrieb 4 zur Dosierung des Füllgutes wurde hinsichtlich der Untersuchung des prinzipiellen Bewegungsablaufes noch ganz verzichtet.
Zur Simulation eines Fehlers, der zum Abschalten führt, dient der Zustand X222. Der Fehler kann mit den On-line Schaltern "FEHLER" generiert und "QUIT" quittiert werden. Die vereinfachte Fehlerbehandlung besteht im Rücksetzen der Geschwindigkeitssollwerte. Eine detailliertere Fehlerbehandlung ist bei Anwendung von Blöcken Fehlervorzustand (FVZ) möglich - vgl. Beispiel 10. Die zum Weiterschalten in den Teilfunktionsplänen benötigten Ereignisse sind unter dem Teilsystem Prozeßanpassung angegeben.
Im Teilfunktionsplan "Referenzpunktfahrt" sind zwei Varianten vorbereitet. Über Zustand X1 wird nur Antrieb 3 eingeschalten und der Referenzpunkt rückwärts angefahren. Nachteilig ist die mit Material auftretende Schlingenbildung. Alternativ kann der Referenzpunkt über Zustand X2 erreicht werden. In diesem Fall werden alle Antriebe mit "Suchgeschwindigkeit" vorwärts eingeschalten. Der Nachteil dieser Variante ist Materialverlust. Über Schalter "EIN" (siehe oben) erfolgt die Auswahl einer Variante.
Ausgehend von Zustand X12 "Anlaufbereit" sind im Teilfunktionsplan "Anlauf" ebenfalls zwei Varianten vorbereitet. Über Zustand X15 erfolgt der Anlauf aller 3 Antriebe gleichzeitig. Die Antriebe 1 und 2 fahren auf Arbeitsgeschwindigkeit hoch, Antrieb 3 fährt mit höherer Geschwindigkeit zu Winkel 1 (Siegelbeginn). Vorteilhaft ist das schnelle Erreichen des ersten Siegelbeginns. Das setzt eine große zulässige Beschleunigung der Antriebe 1 und 2 voraus. Liegt dieser Fall nicht vor, so ist durch den Auswahlschalter "VAR" (siehe oben) ein serieller Anlauf über die Zustände X3 und X4 vorgebbar.
Der Teilfunktionsplan "Normalbetrieb" wird mit Zustand X6 erreicht und ist durch ständiges Durchlaufen der Zustände X7, X8 und X70 gekennzeichnet. Mit Vorgabe des "STOP" Signals (siehe oben) erfolgt ein Übergang in den Zustand X9, der weitere Bewegungsablauf wird durch den Teilfunktionsplan "Stillsetzen" dokumentiert. Parallel werden über die Zustände X10 und X11 die Antriebe 1 und 2 stillgesetzt sowie Antrieb 3 über die Zustände X20 und X21 zu einem Referenzpunkt gefahren und stillgesetzt. Nach Zustand X15 (alle Antriebe stillgesetzt) wird Zustand X100 (einschaltbereit) aktiviert.
Die vier Teilfunktionspläne sind im Sinne eines Beispiels zur Demonstration der Herangehensweise und der Möglichkeiten bei Anwendung des Funktionsplanes zur Abbildung von Bewegungsabläufen aufgestellt. Sie sind damit technologisch keine mustergültige Lösung. So könnte etwa Zustand X30 auch eingespart oder ein erneutes Referenzpunktfahren nach Wiederanlauf bedingungsabhängig vermieden werden. Jeder Teilfunktionsplan erhält Teilereignisvektoren. Für Beispiel 9 ist - im Unterschied zu Beispiel 8 - keine Rückführung eines Zustandsvektors vom Funktionsplan zur Prozeßanpassung erforderlich.
Durch die Schalter "EIN" und "VAR" sind 4 unterschiedliche Anfahrvorgänge möglich. Es ist ein beliebiger Referenzwinkel in Grad einstellbar. Für eine zur Dokumentation der Zeitverläufe wünschenswerte kurze Referenzpunktfahrt sollten für die beiden Schalterstellungen von "EIN" unterschiedliche zufällige Anfangswinkel vorgegeben werden. Zur Unterscheidung der technologisch notwendig gleichen Arbeitsgeschwindigkeiten der 3 Antriebe wurden für Anzeigezwecke unterschiedliche Signalwichtungsfaktoren vorgesehen (siehe oben). Das Verhalten bei normalem Beenden des Bewegungsvorganges und bei Notaus kann mit Hilfe der Schalter "STOP" und "FEHLER" untersucht werden.