DD146515B1

DD146515B1 - HIERARCHICAL STEERING ARRANGEMENT BASED ON STORAGE AND UNIFORM CONTROL AND PROCESSING MODULES

Info

Publication number: DD146515B1
Application number: DD21651479A
Authority: DD
Inventors: Klaus Nebe; Frank Schirmer
Original assignee: Klaus Nebe; Frank Schirmer
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3034728A1; DD146515A1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine aus vereinheitlichten Moduln aufgebaute hierarchische Steuerungsanordnung zur Realisierung unterschiedlichster Funktionen zur Steuerung, insbesondere von Be- und Verarbeitungsprozessen.The invention relates to a built-up of unified modules hierarchical control arrangement for the realization of various functions for the control, in particular of loading and processing processes.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, modulare Signalverarbeitungsanordnungen in einer Baumstruktur hierarchisch aufzubauen. Jeder Zweig der Baumstruktur weist eine Samraelleitung mit angeschlossener Steuereinheit auf, wovon eine als Leitsteuereinheit and mindestens eine zweite als Sekundärsteuereinheit vorgesehen ist. Jede Sekundärsteuereinheit weist eine Sammelleitung und eine Verbindungseinheit, über die sie mit der Sammelleitung der Leitsteuereinheit verbunden ist, und ein an eine Sammelleitung angeschlossenes Eingabe-/Ausgabe-Anschlußmodul eine Recheneinheit zur Durchführung einfacher Rechenoperationen unter Steuerung der zugeordneten Steuereinheit auf (DE-OS 25 54 652). Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung beruht auf dem relativ starren Aufbau, durch den die Bearbeitung einzelner und komplexer Funktionen in einer Hierarchieebene erschwert wird. Außerdem ist die erforderliche Vielfalt der Moduln für diese Struktur noch sehr groß.It is known to construct modular signal processing arrangements in a tree structure hierarchically. Each branch of the tree structure has a Samraelleitung with connected control unit, one of which is provided as a master control unit and at least one second as a secondary control unit. Each secondary control unit has a bus and a connection unit, via which it is connected to the bus of the master control unit, and connected to a manifold input / output connection module, a computing unit for performing simple arithmetic operations under control of the associated control unit (DE-OS 25 54 652). The disadvantage of this circuit arrangement is based on the relatively rigid structure by which the processing of individual and complex functions in a hierarchical level is made more difficult. In addition, the required variety of modules for this structure is still very large.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung bezweckt, die Flexibilität von Steuerungen bei weiterer Vereinheitlichung der benötigten Baugruppen zu erhöhen.The invention aims to increase the flexibility of controls in further standardization of the required modules.

Darlegung des V7esens' der ErfindungPresentation of the V7esens' of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nodulare hierarchisch aufgebaute Steuerungsanordnung zu schaffen, die bei einem hohen Vereinheitlichungsgrad von Steuer» und Verarbeitungsmoduln und Ein-/Ausgabespeichern, unterschiedlichsten Steueruncise.rfordern5.ssen entsprechor.de, Auf- und Abrüstbarkeit erlaubt.The invention has for its object to provide a nodular hierarchical control arrangement, which allows at a high degree of unification of control and processing modules and input / output memories, various Steueruncise.rfordern5.ssen korror.de, up and Abrüstbarkeit.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in jeder Hierarchieebene mindestens ein Steuernodul über einheitliche Schnittstellen mit Aktivierungsanschlüssen, Modifizierungsaus- und Statusmeldeexngängen an Aktivierungsanschlüsse, Modifizierungsein- und Statusmeldeausgänge von Verarbeitungsmoduln, die zum Datenaustausch miteinander und mit Peripherieeinheiten über diesen zugeordnete Ein- und Ausgabespeicher verbunden sind, angeschlossen sind. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung sind in jeder Hierarchieebene die Steuermoduln zusammen mit den an diese angeschlossenen Verarbeitungsmoduln als Verarbeitungsmoduln für einen übergeordneten Steuermodul aufgebaut.According to the invention, this object is achieved in that in each hierarchical level at least one control module via uniform interfaces with activation terminals, Modifizierungsaus- and Statusmeldeexngängen to activation ports, Modifizierungsein- and status reporting outputs of processing modules, which are connected to each other and with peripheral units on this associated input and output memory , are connected. According to a further embodiment of the invention, the control modules are constructed in each hierarchical level together with the processing modules connected thereto as processing modules for a higher-level control module.

Über die Aktivierungsanschlüsse werden die Verarbeitungsmoduln von den Steuermoduln für eine Verarbeitung aufgerufen. Gleichzeitig wird über den Modifizierungseingang der Funktionsablauf im Verarbeitungsmodul vom Steuermodul vorgegeben _r Nach Abschluß der Verarbeitung meldet der Verarbaitungsmodul an seinem Statusmeldeausgang seinen inneren Zustand an den Steuermodul.Via the activation ports, the processing modules are called by the control modules for processing. At the same time is specified by the modification input of the operational sequence in the processing module from the control module _r Upon completion of the processing of the Verarbaitungsmodul logs on its status message output its internal state to the control module.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig.1: das Blockschaltbild eines Steuermoduls, Fig.2; das Blockschaltbild eines Verarbeitungsmoduls, Fig,3: das Blockschaltbild eines hierarchisch aufgebautenFig.1: the block diagram of a control module, Fig.2; the block diagram of a processing module, Figure 3: the block diagram of a hierarchical structure

Steuersystems und Fig.4: das Blockschaltbild einer Pro^eßsteuerung. 4 shows the block diagram of a test control.

In rag.1 ist ein Steuermodul SM mit'Anschlüssen Λ'ΐ; M* -, ; S'*j bis A'_n; M'_n; S*_n zur Verbindung mit untergeordneten Steuermoduln dargestellt. Zur Verbindung mit der nächsthöheren Hierarchieebene sind die Anschlüsse A; M; S vorgesehen. Jede Schnittstelle umfaßt eine' solche Gruppe von Anschlüssen A; M; S mit einen Aktivierunqs- A, einem ilociif isicrungs - M und einem Statusmoldeanschiuß S«In rag.1 is a control module SM mit'Anschlüsse Λ'ΐ; M * -,; S '* j to A'_n; M _'n; S * _{n shown} for connection to subordinate control modules. For connection to the next higher hierarchical level, the ports A; M; S provided. Each interface comprises a 'such group of ports A; M; S with an activating A, an ilociif isicrungs - M and a Statusmoldeanschiuß S «

Die Fig.2 zeigt einen Verarbeitungsmodul VM mit einem Eingabespeicher ES und einem Ausgabespeicher AS. Die Anschlüsse A_1n; ^Mm^{; s}m sind für die Verbindung mit den äquivalenten Ausgangsanschlüssen des diesem Verarbeitungsmodul übergeordneten Steuermoduls SM vorgesehen«,2 shows a processing module VM with an input memory ES and an output memory AS. The terminals A _1n ; ^M m ^{; s} m are provided for connection to the equivalent output terminals of the control module SM which is the parent of this processing module,

In Fig.3 sind an einen ersten Steuermodul RM 1 drei Verarbeitungsmoduln VM 1 bis VM 3 angeschlossen. Der zweite Verarbeitungsmodul VM 2 besteht aus einem Steuermodul SM 2 und drei an diesen angeschlossenen Verarbeitungsmoduln VM 21 bis VM 23.3, three processing modules VM 1 to VM 3 are connected to a first control module RM 1. The second processing module VM 2 consists of a control module SM 2 and three processing modules VM 21 to VM 23 connected thereto.

Der dritte, an den ersten Steuermodul SM 1 angeschlossene Verarbeitungsmodul VM 3 ist aus einem Steuernodul SM 3 und zwei ihm zugeordneten Verarbeitungsmoduln VM 31, VM 3 2 aufgebaut. Für Eingabedaten sind Speicher S 0 und S 5 und für Ausgabedaten die Speicher S 4 und S 7 vorgesehen. Der Speicher S 0 ist mit dem Verarbeitungsmodul VM 1 verbunden, der über einen Speicher S 1 mit dem Verarbeitungsmodul VM 21 verbunden ist. Der Speicher S 1 ist gleichzeitig der Eingabespeicher für den Verarbeitungsmodul VM 2. Zur Verbindung zv/ischen den Verarbeitungsmoduln VM 21 und VM 22 ist ein Speicher S 2 und zwischen den Verarbeitungsmoduln VM 22 und VM 23 ist ein Speicher S 3 eingefügt. Die Datenausgänge des Verarbeitungsmoduls VM 2 3 sind auf den Speicher S 4 geführt. Der Speicher S 5 ist an die Dateneingänge des Verarbeitungsmoduls VM 31 angeschlossen, der über einen Speicher S 6 mit dem Verarbeitungsmodul VM 32 verbunden ist, dessen Datenausgänge mit dem Speicher S 7 verbunden sind. Dieses Steuersystem kann wiederum ein Verarbeitungsmodul VMO in einem übergeordneten SystemThe third processing module VM 3 connected to the first control module SM 1 is constructed from a control module SM 3 and two processing modules VM 31, VM 3 2 assigned to it. For input data memory S 0 and S 5 and for output data, the memory S 4 and S 7 are provided. The memory S 0 is connected to the processing module VM 1, which is connected via a memory S 1 to the processing module VM 21. The memory S 1 is simultaneously the input memory for the processing module VM 2. To connect zv / ischen the processing modules VM 21 and VM 22 is a memory S 2 and between the processing modules VM 22 and VM 23, a memory S 3 is inserted. The data outputs of the processing module VM 2 3 are routed to the memory S 4. The memory S 5 is connected to the data inputs of the processing module VM 31, which is connected via a memory S 6 to the processing module VM 32 whose data outputs are connected to the memory S 7. This control system can in turn be a processing module VMO in a higher-level system

Über den Aktivierungsanschluß A wird der im Steuersystem bzw. Verarbeitungsmodul VMO höchstrangige Steuernodul SM 1 aufgerufen. An diesem Aktivierungsanschluß A wird nach Abschluß eines Verarbe.itungsvorganges ein Quittungssignal ausgegeben. Gleichzaitig mit dem Aufruf am Aktivierungscnnschluß A wird die Funktionsweise für den Steuermodul SI! 1, und damit für den Verarbaitunasmoaul VMO, über den ModifizierungsanschlußThe activation terminal A is used to call the highest-ranking control module SM 1 in the control system or processing module VMO. At this activation terminal A, an acknowledgment signal is output after completion of a processing operation. Simultaneously with the call on the activation A, the operation of the control module SI! 1, and thus for the Verarbaitunasmoaul VMO, via the modifier port

M festgelegt. Das hat zur Folge, daß mit einem oder mehreren Verarbeitungsmoduln VM 1 bis VM 3 in dieser Hierarchieebene Verbindung über die Aktivierungsanschlüsse gefordert und der notwendige Funktionsablauf über deren Modifizierungsanschlüsse eingestellt wird«, Für die Verarbeitungsmoduln VM 2, VM 3 bedeutet das, daß die Steuermoduln SM 2, SM 3 entsprechend ihrer Modifikation Verbindungen mit den ihnen zugeordneten Verarbeitungsmoduln VM 21 bis VM 23, VM 31, VM 32 anfordern müssen, worauf sich der beschriebene Vorgang in dieser Hierarchieabene wiederholt. Abhängig vom jeweiligen Status signal wird nach dem Verarbeitungsvorgang von dem, dem Verarbeitungsmodul VM übergeordneten Steuermodul SM entschieden, ob eine Verbindung mit einem Verarbeitungsmodul VM in der gleichen Ebene oder dem nächsthöheren Steuermodul SM gesucht werden muß. Die den Verarbeitungsmoduln VM zugeordneten Speicher S 0 bis S 7 sind nicht als reine Pufferspeicher zu bsti'achtcn, sondern können auch verschiedene fest vorgegebene Vierte, beispielsweise Korrekturwerte enthalten. Außerdem können von jedem beliebigen Verarbeitungsraodul VM die Dateneingangs- und -ausgangsanschlüsse auf externe Speicher, wie es die Speicher SO; S 4; S 5 und S 7 sind, geführt sein. Mit dieser Steuerungsanordnung lassen sich in Abhängigkeit von der Anzahl der verwendeten Moduln einzelne Schalthandlungen oder komplexe Aufgaben, beispielsweise die Berechnung von Bearbeitungskurven an Werkstücken lösen, bei denen es sich cils zweckmäßig erwiesen hat, die Interpolation in Grob- und Feinstufen zu unterteilen. Für diesen Fall kann die Grobinterpolaticn in einem Verarbeitungsmodul VM und danach gesteuert von de,m dazugehörigen Steuermodul SM von einem Verarbeitungsmodul VM in der gleichen .Hierarchieebene die Feininterpolation· durchgeführt werden.M set. This has the consequence that with one or more processing modules VM 1 to VM 3 in this hierarchical level requires connection via the activation ports and the necessary functional sequence is set on their modification connections «, For the processing modules VM 2, VM 3 means that the control modules SM 2, SM 3 according to their modification must request connections with their associated processing modules VM 21 to VM 23, VM 31, VM 32, whereupon the process described repeated in this hierarchical level. Depending on the respective status signal, after the processing operation, the control module SM, which is above the processing module VM, decides whether a connection to a processing module VM in the same level or the next higher control module SM must be sought. The memory modules S 0 to S 7 associated with the processing modules VM are not to be regarded as pure buffer memories, but may also contain various predefined fourth values, for example correction values. In addition, from any processing module VM, the data input and output ports may be external to external memories, as may the memories SO; S 4; S 5 and S 7 are to be guided. Depending on the number of modules used, this control arrangement can be used to solve individual switching operations or complex tasks, for example the calculation of machining curves on workpieces, in which it has proved expedient to subdivide the interpolation into coarse and fine stages. In this case, the coarse interpolation can be carried out in a processing module VM and then controlled by the control module SM belonging to it by a processing module VM in the same hierarchical level.

Eine andere Ausführung zeigt Fig.4, An einen Steuermodul SMj, sind zwei Verarbeitungsmoduln VMj^; VM^₂ angeschlossen. Der erste Verarbaitungrjmouul VJHri ~^s^ außerdem π it einem Eingabespeicher 8 8 und über einen Ein-ZAusgabcspeichsr S 9 mit dem zweiten Verarbeitungyinoclul VMj-o verbunden» An der: zweitenAnother embodiment is shown in FIG. 4, in a control module SMj, where two processing modules VMj ^; VM ^ ₂ connected. The first Verarbaitungrjmouul VJHri ~ ^s ^ π also it an input memory 8 8 and a one-ZAusgabcspeichsr S 9 with the second Verarbeitungyinoclul VMj-o connected "On the: second

Verarbeitungsmodul VM^₂ ist weiterhin ein Ausgabespeicher S 10 angeschlossen.Processing module VM ^ ₂ is still an output memory S 10 connected.

Ein solcher Aufbau ist zur Steuerung einfacher Vorgänge geeignet. Beispielsweise v/erden Sollwerte und Rückmeldesignale aus dem Prozeß in den Eingabespeicher S 8 nacheinander eingegeben, über den Aktivierungsanschluß A wird der Steuerrnodul SMj, aufgerufen und über den Modifizierungsanschluß M für die im ersten Programmschritt notwendige Funktionsweise organisiert. Dies könnte im vorliegenden Fall der Aufruf zur Addition des in den Eingabespeicher eingegebenen Sollwertes mit einem Korrekturwert sein. Das Ergebnis dieser Addition wird in den Speicher S 9 ausgegeben. Im nächsten Schritt ist dann eine Subtraktion eines in den Speicher S 8 eingegebenen Istwertes von dem korrigierten Sollwert durchzuführen. Dazu wird der Verarbeitungsmodul VM^-j über seinen Modifizierungsanschluß auf Subtraktion umgestellt. Nach dieser Subtraktion wird der zweite Verarbeitungsmodul VMj, ₂ durch den Steuermodul SMj₁, über den Aktivierungsanschluß aufgerufen und für eins Umkodierung über den Modifizierungsanschluß eingestellt. Das dabei erhaltene Ergebnis wird dann über den Ausgabespeicher S 10 als Ansteuersignale für einen Schrittmotor ausgegeben.Such a structure is suitable for controlling simple operations. For example, setpoint values and feedback signals from the process are input into the input memory S 8 one after the other, via the activation connection A the control module SMj is called up and organized via the modification connection M for the operation necessary in the first program step. In the present case, this could be the call for addition of the setpoint entered into the input memory with a correction value. The result of this addition is output to the memory S 9. In the next step, a subtraction of an actual value entered into the memory S 8 from the corrected nominal value is then to be carried out. For this purpose, the processing module VM ^ -j is switched over its modification terminal to subtraction. After this subtraction, the second processing module VMj, _{2 is called} by the control module SMj ₁ , via the activation port and set for one transcoding via the modification port. The result obtained is then output via the output memory S 10 as drive signals for a stepper motor.

Claims

- б claims of invention:

1. Hierarchical control arrangement consisting of storage and uniform control and processing modules, characterized by

in each hierarchical level, at least one control module (SM) via uniform interfaces with activation ports (Л *), modification (M ') and status (S') inputs to activation ports (A), modification (M) and status signaling outputs (S) of Processing modules (VM) _f for data exchange with each other and peripheral units via input and output memory (ES / AS, S 1 to S 10) are blinded connected.

2. Hierarchical control arrangement according to item 1, characterized by

in each hierarchical level, the control modules (SM 2; SM '3), together with dan processing modules (VM 1 to VM 32) connected thereto, are constructed as processing modules (VM 2; VM 3) for a higher-level control module (SM 1).

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