专利名称：用于致动器的智能电源管理的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如在安装于造纸机上的设备上使用的致动器，更具体地 涉及用于致动器的电源管理。
背景技术：
在诸如纸张的片状材料的现代化生产中，纤维/水的连续浆体被形成 为移动的纸幅。浆体位于网前箱中并通过长的水平缝隙从网前箱沉积到带 孑L的网或网案(wire )上。如在名称为"Actuator Having A Rotational Power Source，，的美国专利第6,382,044号(其公开内^ii过引用结合于此，并被 转让给本发明的受让人)中所述，长的不锈钢棒或"堰唇(slice lip)"包 括缝隙开口的顶部。在堰唇上等间隔的多个轴或"堰杆(slice rod)"附着于堰唇。堰唇的 打开或关闭决定了垂直于网案行进方向的纸密度或纸的"基本重量"。每个 轴关联一个致动器，称为堰唇致动器，该堰唇致动器向其关联的轴拔，供线 性力，从而使堰唇的关联部分非永久性地变形。当浆体沿造纸机移动时， m除去，剩下形成纸张的纤维。2005年2月23日提交的、名称为"Actuator System For Use In Control Of A Sheet Or Web Forming Process"的美国+利申请第11/063,512号 ("、512申请")(其公开内容通过引用结合于此，并被转让给本发明的受 让人以及与本受让人有关的受让人)，在图1中示出并描述了同样可在典 型造纸机上的不同位置使用的称为特性分布调节器(profiler)的各种其
它致动器驱动设备(actuator driven device )。如可以理解的，电力;l操作每个致动器所必需的。用于向致动器提供 电力的典型装置包括多个电源模块。如图5的方框图在此所示出的，PSU 50a到50n形式的模块分别向图5中以方框的形式示出为致动器组1 52a 到致动器组n52n的预定数量的致动器供电。因此， 一个或多个电源模块 的故障导致致动器驱动设备工作不正常，这直接影响到该机器所造纸张的 质量。因而，理想的是提供一种用于向致动器提供电力的装置，其即使在 一个或多个电源模块出故障时也允许致动器继续工作。本发明通过允许致动器在单个或多个电源模块出故障期间继续工作 而解决了上述问题。发明内容一种用于管理多个致动器的致动的系统，每个致动器通过电力来致 动，所述致动器被设置成两组或更多组致动器，每组致动器具有预定数量 的致动器，所述系统包括连接到公共电源总线的两个或更多个供电单元；以及通信总线，其串联连接到所有的所述两组或更多组致动器中的所有的 所述致动器，所述公共电源总线在一个或多个预定位置连接到所述通信总 线，以便向所述两组或更多组致动器中的预定数量的致动器供电。一种用于管理多个致动器的致动的计算机程序产品，每个致动器通过 电力来致动，所述致动器^Li殳置成两组或更多组致动器，每组致动器具有 预定数量的致动器，所述计算机程序产品包括被配置为监视可从两个或更多个供电单元获得的电力的计算机可用 程序代码；以及被配置为根据所述可从所述两个或更多个供电单元获得的电力来确 定能够同时致动所述多个致动器中的多少个致动器的计算机可用程序代 码。一种管理多个致动器的致动的方法，每个致动器通过电力来致动，所 述致动器被设置成两组或更多组致动器，每组致动器具有预定数量的致动 器，所述方法包括监视可从两个或更多个供电单元获得的电力；以及
根据所述可从所述两个或更多个供电单元获得的电力来确定能够同 时致动所述多个致动器中的多少个致动器。
图l示出了针对两组致动器的本发明的电源管理系统。图2示出了针对向一组以上的致动器供电的一个电缆的本发明的电 源管理机构。图3是本发明的方法的流程图。图4是示出针对图3所示的电源管理模块的更多细节的流艰图。图5是示出用于向多个致动器组供电的典型现有技术装置的简化方 框图。
具体实施方式
如本领域技术人员所理解的，本发明可以实施为方法、系统或计算机 程序产品。因此，本发明可以采取如下形式纯硬件实施例、纯软件实施 例(包括固件、驻留软件、微代码等等)或结合软件和硬件方面的实施例， 它们全部被通称为"电路"、"模块"或"系统"。而且，本发明可以采取计算机可用或计算机可读介质上的计算;t^序 产品的形式，在所述介质中实现有计算机可用程序代码。上述计算机可用 或计算机可读介质可以是能够用来容纳、存储、传达、传播或运送程序的 任何介质(该程序由指令执行系统、装置或设#^吏用或连同指令执行系统、 装置或设备一起使用)，并且举例来说，可以是但不限于电子、磁、光、 电磁、红外线或半导体系统、装置、设备或传^h质或者甚至是能够在其 上打印程序的纸张或其它合适的介质。计算机可读介质的更具体的示例 (非穷尽列表)包括具有一个或多个线的电连接、便携式计算M盘、 硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读 存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、 光存^i更备、传输介质(如支持互联网或企业内部网的传输介质)或者磁 存做备。用于执行本发明的操作的计算机程序代码可以以面向对象的编程语 言编写，如Java、 Smalltalk、 C+十等，或者也可以以传统过程编程语言 编写，例如"c，，编程语言。程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在用户的计算机上 且部分在远程计算机上执行或完全在远程计算机或服务器上执行。在后面的情形中，远程计算机可以通过局域网(LAN)或广域网(WAN)连接 到用户的计算机，或者该连接可以(例如，使用互联网服务提供商通过互 联网)连到外部计算机。现在参考图1，其示出了本发明的致动器电源管理系统。如图1所示， 所有供电单元(PSU) 10被连接到公共电源母线12，该母线又充当用于 整个多致动器系统14的储电器(power reservoir )。 PSU 10被设计为并行 连接的类型，例如，它们包括二极管，以〗更在个别PSU出故障时，阻止 来自其它工作PSU的电力回流。同样如图l所示，致动器14通常^L设置成标准的组大小，例如8个 致动器的组14a或6个致动器的组14b。应当理解，虽然在图l中示出了 具有8个和6个致动器的致动器组大小，但是也可以考虑适合于其它致动 器类型或应用的其它组大小。同样应当理解，典型的网前箱或特性分布调 节器可以有100个或更多个致动器，因而纯粹为了^更于图示，在图1中示 出了总计14个致动器的两个致动器组14a和14b;也可以使用如图1中 所示出的、针对组14a和14b的相同实现方案来实现另外的致动器组。电力通过多个电缆16a和16b分别分配给致动器组14a和14b，其中 每个电缆具有相关联的熔断器18a和18b。与典型网前箱或特性分布调节 器相关联的所有或若干致动器组，如图1中所示致动器组14a和14b，被 串联连接以形成由总线段20a和20b组成的公共通信总线。电力从设备 34a处的电缆16a和从设备34b处的电缆16b被注入到该公共总线上，以 便将电力提供给下线致动器，直到下一个电力注入设备。因而，来自电缆 16a的电力在设备34a处被注入到总线段20a中，以向组14a的八个致动 器提供电力；来自电缆16b的电力在设备34b处被注入到组14a的致动器 下游的总线段20b，以向组14b的致动器提供电力。设备34a和34b是同 样的并且在图1中示出了设备34a的配线。设备34a和34b被公知为电力 三通(Power Tee)并且自该申请的提交日期起可从InterlinkBT获得。如 图中所示，设备34a和34b根据需求可以包括或可以不包括二极管。如可以理解的，下一个电力注入线缆位置由中间的致动器所需要的电 力的量和所^吏用的线缆恥格决定。例如如图2所示，如果致动器组14a 和14b的电力需求足够低，则电缆16a能够向两组致动器供电，其中电力 首先通过组14a的致动器，然后到达组14b的致动器。因而，根据本发明，电力可以如图2所示被传递到下一组致动器，或 者可以通过如下来分别提供断开电源连接并使用另外的电缆和相关的注 入器，如图l所示的电缆16b和注入器34b,将电力注入到下一组。本发明旨在用于这样的致动器，其具有低(或零)备用(或保持)电 力^_用量但在致动期间具有较高电力需求量，从而导致致动器位置或影响 的变化，例如，备用时为20mA而在致动期间为800mA。这些致动器类 型的典型示例被本领域的普通技术人员称为电-机械致动致动器。如图l和图2所示，本发明的致动器系统由单个处理器单元(CPU) 22控制。如图3所示，典型设置的CPU 22包括算法24，该算法24包括 设定点检查模块26、电源管理模块28以及通信模块30，它们结合在一起 主动监视可用电力并确定能够同时致动的致动器的数量。由于设定点模块 26对本发明的操作不是必需的，因此可以从该设置中省略。如图3所示， CPU 22还包括控制各个致动器的移动的模型32。每个致动器有一个模型。设定点检查模块26确定致动器设定点是否在限度内。模块26接收来 自 一个或多个质量控制系统(QCS )的致动器设定点，质量控制系统被连 接到纸机或具有致动器驱动设备的其它机器。对一个或多个QCS到致动 器驱动设备的连接的进一步描述可见于、512申请。模块26还确定所期望 的设定点是否将导致致动器驱动设备如堰唇超过预定的弯曲限制。如果没 有超过，模块26与检查各个致动器所需要的移动的模型32的部分通信。作为响应，如果与模型32相关联的致动器被各个模型32认为需要移 动时，则每个模型32请求移动其相关联的致动器。应当理解，不是所有 的致动器都可能需要响应于来自QCS的致动器设定点的变化而移动。如 图3以及更为详细的图4所示，在每个移动指令^L送到致动器之前，控 制各个致动器移动的CPU 22中的模型32必须请求来自电源管理模块28 的许可。这样，允许移动致动器的请求被传达给电源管理模块28。该模 块结合来自PSU10的状态信号来确定是否有充足的电力来移动所有响应 于来自QCS的致动器"&定点而必须移动的致动器点。如果有充足的电力 可用，则模块28许可该请求，并将该许可传达给致动器模型32。然后，模型32计算所需要的移动量和方向，并向致动器产生命令， 当该命令被致动器接收时，导致相关联的致动器移动期望的量。这些命令 被传a通信模块30，该通信模块又向致动器传送步进移动(step move )。 现在参考图4,其中更详细地示出了电源管理模块28如何结合来自 PSU 10的状态信号来确定是否有充足的电力来移动所有必须移动的致动 器，以及如果当时不存在充足的电力会发生什么。如图4所示，模块28 基于调谐参数来比较来自致动器模型32的移动请求数量与可用电力。如果没有充足的电力来同时满足所有请求，则模块28使用直至最大 可用电力的预定准则来发出许可，并如图3所示向致动器模型32授予许 可。上述准则可以基于第一个到来的所需移动幅度、优先级(固定的或计 算的)或使用电源管理模块28中的调谐^选择的其它准则。例如，在 系统需要16个致动器同时移动的情形中，电力算法28回顾可用的电力和 移动请求。如果电力可用来同时移动仅仅10个致动器，则算法28向模型 32发出许可来移动请求电力的头10个致动器，并且只有在更多电力变得 可用后才允许剩余6个致动器移动。应当理解，待移动的16个致动器可 以仅仅是构成该系统的致动器的子集，并且可以位于网前箱上的任何位 置，并且处于任意结合的组中，因为每个致动器有其自己的模型32，从 而独立于其它致动器来动作。
此外，当每个致动器完成其请求的移动时，其相关联的模型32释放 该移动请求。这为其它致动器释放了电力。每个致动器模型32中的监管 例程确保一旦其致动器祐j人为已经完成移动，则模型32不会持续不断地 请求许可。
应理解前述示例性实施例的描述的意图是为了说明而不是穷尽本发 明。普通技术人员在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神或其范 围的情况下，能够对所公开的主题的实施例进行某些增加、删除和/或修 改。
权利要求
1.一种用于管理多个致动器的致动的系统，每个致动器通过电力来致动，所述致动器被设置成两组或更多组致动器，每组致动器具有预定数量的致动器，所述系统包括连接到公共电源总线的两个或更多个供电单元；以及通信总线，其串联连接到所有的所述两组或更多组致动器中的所有的所述致动器，所述公共电源总线在一个或多个预定位置连接到所述通信总线，以便向所述两组或更多组致动器中的预定数量的致动器供电。
2. 如权利要求l所述的系统，还包括用于通过所述通信总线与所述多 个致动器通信的计算设备。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述计算设备发出用于管理所述多 个致动器的致动的命令。
4. 如权利要求3所述的系统，其中所述计算设备基于可从所述两个或 更多个供电单元获得的电力以及基于所述多个致动器中的每个致动器的 致动需求来管理所述多个致动器的致动。
5. 如权利要求2所述的系统，其中所述计算设备包括可由所述计算设 ^H^吏用的程序代码，所述程序代码包括被配置为监视可从所述两个或更多个供电单元获得的电力的代码；以及被配置为根据所述可从所述两个或更多个供电单元获得的电力来确定 能够同时致动所述多个致动器中的多少个致动器的代码。
6. 如权利要求5所述的系统，其中所述可由所述计算设备使用的程序 代码还包括被配置为根据来自所述两个或更多个供电单元中的每个供电单元的状 态信号以及请求移动的所述多个致动器的数量来确定从两个或更多个供 电单元中是否有充足的电力可用于移动所有请求移动的所述致动器的代 码。
7. 如权利要求6所述的系统，其中所述可由所述计算设备使用的程序 代码还包括被配置为当确定有充足的电力可用于移动所有请求移动的所述致动器 时产生命令来移动所有请求移动的所述致动器的代码。
8. 如权利要求6所述的系统，其中所述可由所述计算设备使用的程序 代码还包括被配置为当确定没有充足的电力可用于移动所有请求移动的所述致动 器时产生命令来移动部分清求移动的所述致动器的代码。
9. 如权利要求8所述的系统，其中所述可由所述计算设^H吏用的程序 代码还包括被配置为当没有充足的电力来同时移动所有请求移动的所述致动器 时，使用用于确定请求移动的所述致动器中的哪些致动器被移动的预定准 则，产生所述命令来移动部分清求移动的所iallt动器的代码。
10. —种用于管理多个致动器的致动的计算机考呈序产品，每个致动器 通过电力来致动，所述致动器被设置成两组或更多组致动器，每组致动器 具有预定数量的致动器，所述计算;fc^呈序产品包括被配置为监视可从两个或更多个供电单元获得的电力的计算机可用程 序代码；以及被配置为根据所述可从所述两个或更多个供电单元获得的电力来确定 能够同时致动所述多个致动器中的多少个致动器的计算机可用程序代码。
11. 如权利要求10所述的计算^序产品，还包括被配置为根据来 自所述两个或更多个供电单元中的每个供电单元的状态信号以及请求移 动的所述多个致动器的数量来确定从两个或更多个供电单元中是否有充 足的电力可用于移动所有请求移动的所述致动器的计算机可用程序代码。
12. 如权利要求11所述的计算^序产品，还包括被配置为当确定 有充足的电力可用于移动所有请求移动的所述致动器时产生命令来移动 所有请求移动的所述致动器的计算机可用程序代码。
13. 如权利要求ll的所述计算机程序产品，还包括被配置为当确定 没有充足的电力可用于移动所有请求移动的所述致动器时产生命令来移 动部分清求移动的所^Jt动器的计算机可用程序代码。
14. 如权利要求13的所述计算*序产品，还包括被配置为当没有充 足的电力来同时移动所有请求移动的所述致动器时，使用用于确定请求移 动的所述致动器中的哪些致动器被移动的预定准则，产生所述^^令来移动 部分清求移动的所述致动器的计算机可用程序代码。
15. —种管理多个致动器的致动的方法，每个致动器通过电力来致动， 所述致动器被设置成两组或更多组致动器，每组致动器具有预定数量的致 动器，所述方法包括监视可从两个或更多个供电单元获得的电力；以及才艮据所述可从所述两个或更多个供电单元获得的电力来确定能够同时 致动所述多个致动器中的多少个致动器。
16. 如权利要求15所述的方法，还包括根据来自所述两个或更多个 供电单元中的每个供电单元的状态信号以及请求移动的所述多个致动器 的数量，确定从两个或更多个供电单元中是否有充足的电力可用于移动所 有请求移动的所述致动器。
17. 如权利要求16所述的方法，还包括当确定有充足的电力可用于 移动所有请求移动的所述致动器时，产生命令来移动所有请求移动的所述 致动器。
18. 如权利要求16所述的方法，还包括当确定没有充足的电力可用 于移动所有请求移动的所述致动器时，产生命令来移动部^4fr求移动的所 述致动器。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括当没有充足的电力来同时移 动所有请求移动的所^Jt动器时，4吏用用于确定请求移动的所ilit动器中 的哪些致动器被移动的预定准则，产生所述^^令来移动部分清求移动的所 ^Jt动器。
全文摘要
公开了一种用于致动器的智能电源管理的系统和方法，上述致动器是诸如用于造纸业的致动器。多个供电单元连接到公共电源总线。电源总线在预定位置连接到通信总线。通信总线与所有致动器串联连接。这些致动器被设置成预定的组。计算设备确定可以将电力提供给部分或所有正在请求同时移动的致动器，如果没有充足的电力用于所有这样的致动器，则计算设备基于预选准则来发出对致动器移动的许可。
文档编号H02J1/10GK101128783SQ200680005725
公开日2008年2月20日 申请日期2006年2月22日 优先权日2005年2月24日
发明者卡塔尔·加拉格尔, 约翰·欧＇希金斯, 约翰·科林斯 申请人:Abb有限公司