186208. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés végrehajtó egység, különösen hajtás nagymegbízhatóságú vezérlésére
186208 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés végrehajtó egység, különösen hajtás nagymegbízhatóságú vezérlésére, amely kapcsolási elrendezésben két azonos elektronikus vezérlőegység közös jelkoncentráló egységre csatlakozik és a jelkoncentráló egység hajtásra 5 van kötve. Ismeretesek olyan berendezések, amelyek kapcsolatot biztosítanak elektronikus eszközökkel megvalósított mozgásvezérlő egység és a mozgást létrehozó szabályozott vagy szabályozatlan (villamos) hajtás, haj- ! 0 tások vagy hajtásrendszerek között. Több, egymással összehangolt mozgást megvalósító mechanikai rendszer, különösképpen manipulátorok irányítására vagy szabályozására célszerűen alkalmazható a programvezéreit elektronikával megvalósi- 12 tott mozgásvezérlő egység. Segítségével elérhető a mozgások bonyolult kapcsolatok szerinti összehangolt vezérlése, korlátozó feltételek mellett a mozgások, illetve a kezelői parancsok felügyelete, helyzet és/vagy időprogram szerint történő működtetés. 20 Az elektronikus mozgásvezérlő a hajtásokat vezérlő jelekkel működteti. A vezérlő jelek funkcióját definiálva és rendszerbe foglalva illesztő felület (interface) hozható létre. Az elektronikus mozgásvezérlővel működtetett hajtás hibás működtető parancsot kaphat, ha a mozgásvezérlő meghibásodik, vagy az interface kábelezése megsérül. Az így létrejött mozgás vagy mozgások mind magára a mechanikai rendszerre, mind a környezetére veszélyhelyzetet jelenthetnek. A létrejött ve- -1 j szélyhelyzet feloldására az esetek nagy részében elegendő a mozgás(ok) leállítása, az így elhárított veszélyhelyzetnek a kezelő felé történő kijelzése, amely lehetővé teszi a leállás okának azonosítását. Belátható, hogy a mozgásvezérlő elektronika és a - hajtások kapcsolata a megbízható működés sarkalatos pontja. Ismeretesek megbízható működést biztosító konstrukciók, melyek lényege a redundancia, az alkotóelemek többszörözése. Hátrányos tulajdonságuk az, hogy a megbízható működéshez szükséges redundancia mértékétől függően — általában az elemek háromszorozásával — a megvalósításuk jelentős többletköltséggel lehetséges, ennek ellenére található a kapcsolási elrendezésben olyan részegység, amely a többszörözött egységek jeleit közösíti, ezért nem -6 többszörözhető, és így a kapcsolási elrendezés kritikus pontjának tekinthető. Ennek a részegységnek a kapcsolási elrendezés valamennyi eleménél nagyobb megbízhatóságúnak kell lennie, különben a redundancia a megbízhatóságot nem fokozza. A korábban 50 alkalmazott megoldásokban — a redundancia mértékének növelése ellenére — található a kapcsolási elrendezésben olyan elem, melynek meghibásodása hibás mozgásparancs jel kiadását eredményezheti egy meghibásodást feltételezve a kapcsolási elrendezésben. 55 A találmány szerinti kapcsolási elrendezés kiküszöböli a korábban alkalmazott kapcsolási elrendezéseknek ezt a hiányosságát és biztosítja a hibás mozgásparancs jelek kiadásának nulla valószínűségét az elrendezés egy elemének meghibásodása esetén, valamint 50 biztosítja a fellépő hiba indikálását is. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ha a kettőzött mozgásvezérlő elektronika által előállított mozgásvezérlő jeleket úgy közösítjük, hogy azonos funkciójú jelekből párosával áramhurkokat alakítunk ö5 ki oly módon, hogy az áramhurkok a hajtásegységben záródjanak, akkor mind a hajtás, mind pedig a mozgásvezérlő egységek bármelyike képes mérni a jelek fizikai hordozóját, a jelvezetékek áramát. Ezáltal nem csak arra nyílik mód, hogy a hajtás az áramjelek mérése alapján a motorokat működtesse, hanem arra is, hogy a mozgásvezérlő egységek az ellenőrző mérés alapján azonosítani tudják azt, hogy az áramhurkon megjelent-e az általuk meghatározott jel. Eltérés esetén az áramhurkokat megszakítva a mozgásparancs bármelyik mozgásvezérlő egység által megszakítható. A találmány szerinti megoldással elérhető, hogy nemcsak a mozgásvezérlő egységek meghibásodása, hanem a kábelezés sérülése (szakadás, vagy rövidzár) esetén is megbízható a hibavédelem. A találmánynak az a lényege, hogy két olyan hajtásvezérlőjel-mérőegysége van, amely hajtás vezérlőjel-mérőegységek a jelkoncentráló egység a hajtás közé egymással sorba vannak kötve, tobábbá az egyik haj tásvezérlőjel-mérőegység az egyik elektronikus vezérlőegységre, míg a másik hajtásvezérlőjel-mérőegység a másik elektronikus vezérlőegységre van kötve. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segitségével ismertetjük: az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példájának blokkvázlata látható, míg a 2. ábrán a találmány egy másik kiviteli példájának kapcsolási elrendezését szemléltetjük, és a 3. ábra a találmány egy további kiviteli alakját illusztrálja. Az 1. ábrán látható la, lb elektronikus vezérlőegységek a példa szerint programvezéreit elektronikus vezérlőegységek, előnyösen mikroprocesszorral vezérelt elektronikus vezérlőegységek. Az la, lb elektronikus vezérlőegységek kétállapotú áramjel kimenetei 2 jelkoncentráló egység egy-egy bemenetére csatlakoznak. A 2 jelkoncentráló egység 3 hajtással 4a, 4b hajtásvezérlőjel-mérőegységeken keresztül áramhurok(ok)ba van kapcsolva. Az la, lb elektronikus vezérlőegységekre egy-egy 5a, 5b mozgáskoordináta-mérőegység csatlakozik. A 4a, 4b hajtásvezérlőjel-mérőegységekben és a 2 jelkoncentráló egységben az áramhurok(ok) galvanikus leválasztást biztosító kapcsoló elemekkel, előnyösen 6a, 6b, 7a, 7b optikai csatolókkal csatlakoznak az la, lb elektronikus vezérlőegységekre kötött kivezetésekhez. A 2. ábra szerinti kiviteli példában az áramhurok(ok) ban a 2 jelkoncentráló egység 6a, 6b optikai csatolóinak a fényérzékeny elemei, míg a 4a, 4b hajtásvezérlőjel-mérőegységek 7a, 7b optikai csatolóinak a fénykibocsátó elemei vannak elrendezve. A 2 jelkoncentráló egységben levő 6a, 6b optikai csatolók fénykibocsátó elemeire az la, lb elektronikus vezérlőegységek kétállapotú áramjel kimenetei csatlakoznak, míg a 4a, 4b hajtásvezérlőjel-mérőegységek 7a, 7b optikai csatolóinak a fényérzékeny elemei az la, lb elektronikus vezérlőegységek ellenőrző mérés bemenetéire vannak kötve. A 2 jelkoncentráló egységben levő galvanikus leválasztást biztosító kapcsoló eszközök közötti pont a 3 hajtás egyik kivezetésével, vagy másik kivezetésével összeköthető és így az egyik la, vagy lb elektronikus vezérlőegység az áramhurk(ok)ból kiiktatható. A kapcsolási elrendezés a következőképpen működik: A 3 hajtást az la és az lb elektronikus vezérlőegysé2
