CN1816780A

CN1816780A - 用于可参数化控制的装置和方法

Info

Publication number: CN1816780A
Application number: CN200480018806.8A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·贝林杰
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-08-09
Also published as: EP1494100A1; EP1639417A1; US20060253277A1; WO2005001583A1

Abstract

本发明涉及一种具有多个输入和多个输出的控制设备，其就其参数表示而被优化。因此，在确定一个输出值(Y_i)时不是对所有的输入组合进行分析。而是将输入状态的额定值(S_i，n)设置为一个独立状态值，从而在比较步骤(S5)中只需在额定值不等于该独立状态值时才对实际值(F_j)和额定值(S_i，n)进行比较。由此减少了确定输出状态值的运行时间。

Description

用于可参数化控制的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置，其具有多个分别接收输入实际值的输入、多个分别输出数字输出值的输出、用于存储额定值的存储装置、和根据至少一个输入实际值与对应额定值的比较而将数字输出值分配给数字输出的分配装置。此外本发明还涉及一种用于控制设备的相应的方法。

背景技术

在控制技术的众多应用中，根据输入X_i接通或断开输出Y_j。其中控制装置的特征在于输出的数目j_max和输入的数目i_max。在输入和输出分别为2时，也就是j_max＝2和i_max＝2时，一般可以想到有16个不同的状态。相应地，在控制技术中随处可见的具有18个输入和输出的控制设备中可以有超过260000个不同的状态。

在目前已实现的设备中对所有的输入和输出进行编程技术的分析。但这随着输入和输出数(Ios)的增加有着以下缺陷：对ROM和RAM的需求很大。此外，在规模上呈指数增加的参数表需要很大的EEPROM、很长的读取时间等等。此外巨大的状态数目又需要非常复杂的参数化并导致非常高的运行时间。后一点尤其对于可靠性技术而言是一个很大的问题，如果考虑针对第二故障重出现时间的紧急反应时间和最大测试时间的话。

这种高复杂度的控制设备例如由Pilz公司的商品“PNOZ MULTI”公知。其中逻辑的大部分以硬件实现。由于与SFF层相关联的冗余和分散性，该硬件超过90％都为了可靠性标准KAT4而相应地构造得很大。在此采用两种具有不同固件的不同控制器类型。其目的是由较快的控制器来实施控制功能，而由较慢的控制器来进行控制。

申请人本身在市场上出售Siguard序列的、具有固件和控制器类型的安全设备，但需要主-从运行模式，其中两个控制器执行所有控制功能，并因此与上述设备相比在原理上需要双倍的运行时间。该缺陷必须通过高效率的算法来补偿。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题在于提供一种用于可靠技术的更小花费的控制设备和相应的方法。

根据本发明，该技术问题是通过一种控制装置来解决的，其具有多个分别接收输入实际值的输入、多个分别输出数字输出值的输出、用于存储关于输入和输出的额定值的存储装置、和根据至少一个输入实际值与对应额定值的比较而将一个数字输出值对应于一个数字输出的分配装置，其中在所述存储装置中至少一个额定值被独立状态值覆盖，并且可以利用所述分配装置独立于那些所对应的额定值具有独立状态值的至少一个输入实际值将一个数字输出值分配给一个数字输出。

此外，根据本发明还提出了一种用于控制设备的方法，其步骤是：接收多个输入实际值，提供涉及输入和输出的额定值，根据至少一个输入实际值与对应额定值的比较来确定一个数字输出值，输出该数字输出值，用独立状态值来覆盖至少一个额定值，独立于那些所对应的额定值具有独立状态值的至少一个输入实际值来确定所述数字输出值。

在可靠性技术中，算法对出错的灵敏度及其可验证性是头等大事。如果因此根据本发明减少了计算开销，则可以容易地实现主-从运行中的可靠的控制功能。

根据本发明的控制装置可以包括第一分析装置，用于将输入原始值转换为数字输入值，以便作为输入实际值进行后续处理。由此可以例如将模拟输入信号分为活跃输入或非活跃输入。

此外可以在所述控制装置中设置连接在第一分析装置后面的第二分析装置。由此数字输入值可以对应于逻辑输入状态，以作为输入实际值用于后续处理。

优选地，所述额定值分别具有状态值1、0和独立状态值中的一个。由此例如可以实现二值状态“真”和“假”以及一个对输出结果来说无关紧要的状态。

在所述存储装置中，优选分别为一个输出值或一组输出值存储多组额定值。由此可以在该设备中同时存储多个参数表示。

根据本发明的控制设备可以包括安全装置，用于将受控设备切换到安全状态。例如当输出实际值偏离对应的额定值超过预定时间时，则可以切换到安全状态。为此在一个特殊例子中，控制装置可以包括两个控制器，这些控制器都执行算法，并以二值形式保存所有得到满足的参数表示和输出向量Y_j。在每个周期中对存储的值进行比较。如果它们在一段超过预定最大时间的时间内都存在偏差，则将受控设备切换到安全状态。

所述安全装置可以这样来优化，以固定的时间间隔用一个校验和来检验额定值组。特别是，用循环的CRC(循环冗余校验和)成块地对存储在存储器中的额定值矩阵(即固定的参数表示)进行锁定，并以固定的时间间隔进行校验，以找出矩阵S或存储器中的错误。由此，可以通过简单的方式对可变功能检验其错误。

附图说明

现在借助附图详细解释本发明，其中示出：

图1是用于预处理输入实际值的原理流程图；

图2是根据本发明的用于分配输出状态的逻辑图。

具体实施方式

下面详细描述的实施例是本发明的优选实施方式。

控制安全设备的输出Y是具有输入X的开关函数H的结果：

Y＝H(X)

在此输入X或多个输入X_i分别独立于其函数地具有以下状态：

0(“假”)输入一定是非活跃的

X_i＝1(“真”)输入一定是活跃的

D(“任意”)输入状态可以是任意的。

在控制技术中，一般在只有一个或很少输入状态向量时达到活跃的输出状态Y_j。在大部分输入状态向量Xi中，输出都是非活跃的。在非关联的输入、即不互相影响的输入(如运行选择开关、噪声抑制、加密开关等等)中，通常对于j_max个活跃输出Y_j最多存在j_max个输入状态向量。

相反，如果输入相互关联，则：活跃的输出状态的数量

Y_{j} < Σ_{1}^{j_{\max}} ({\prod Z}_{i})

在此，Z_i等于输入X_i的关联数目。在未关联输入的极限情况下Z＝1，因为此时输入只与其自身关联。

对输入的分析根据本发明的例子以两级进行，如图1中所示。对原始输入数据R_i，如任意电平的模拟信号或数字信号首先进行物理分析。在此如果对应的输入是活跃的，则对应例如X_i＝1，如果输入是非活跃的，则X_i＝0。

在第二步骤S2中对数字输入值X_i进行逻辑分析。在此，每个输入都具有一个功能ID，如ID₁＝ID EINTASTER。每个数字输入值X_i都对应于一个逻辑输入状态或者说功能值F_i。在本例中，如果成功操作按钮(Eintaster)，则F₁＝1，如果没有成功操作按钮，则F₁＝0。

在另一个步骤S3中进行逻辑对应，其中将每个实际值F_i与一个额定值S_i进行比较。由该比较产生一个对应的输出值Y_j。优选这样设置控制设备，使得在该控制设备中可以存储n_max个不同的参数表示。这意味着对所有n_max个参数表示来说分别存储一组额定值S_i，n。这些额定值具有以下值：

0(“假”)输入一定是非活跃的

S_i，n＝1(“真”)输入一定是活跃的

D(“任意”)输入状态可以是任意的。

图2示出确定输出状态Y_j的流程图。在初始化步骤S4中，将参数组号设置为n＝1，将输出值Y_j设置为0。在下一步骤S5中，将针对每个参数表示n的逻辑输入状态F_i与对应的额定值S_i，n进行比较(比较运算符“＝＝”)。对所有比较用与运算符“&&”进行逻辑连接。如果该比较的总结果是“真”，则相应的输出Y_j获得逻辑运算“Y_j or Y_j，n”的值。在此，Y_j，n等于作为额定值与S_i，n一起存储的值。

步骤S5的比较过程还要根据步骤S6重复n次。此后输出值分配根据步骤S7结束。

由此对每个参数表示都将输出Y_j用Y_j，n＝1来接通或者说激活。否则该输出Y_j就是非活跃的。

根据本发明，在步骤S5中进行比较时，不是每个实际值F_i都与对应的额定值S_i，n进行比较。而是只在额定值S_i，n不具有“D”值时才进行比较。由此可以避免大量的比较操作。相应地减少了用于确定输出状态的总运行时间。

如果输入相互独立，例如在并联开关的情况下，则参数表示的数目n_max等于输出的总数j_max。相反，如果输入相互依赖，例如在串联开关的情况下，则对一个输出例如可能需要两个参数表示。

在一个具体例子中，在控制设备上设置了11个独立的输入，以控制4个输出。相应的在该控制设备中必须设置4种不同的参数表示。

Claims

1.一种控制装置，具有

-多个分别接收一个输入实际值(F_i)的输入，

-多个分别输出一个数字输出值(Y_j)的输出，

-用于存储关于这些输入和输出的额定值(S_j)的存储装置，

-用于根据对至少一个输入实际值(F_i)与对应的额定值的比较而将一个数字输出值(Y_j)分配给一个数字输出的分配装置，其特征在于，

-在所述存储装置中至少有一个额定值(S_i)可以用独立状态值(D)覆盖，

-利用所述分配装置可以独立于那些其所对应的额定值(S_i)具有独立状态值(D)的至少一个输入实际值(F_i)将一个数字输出值(Y_j)分配给一个数字输出。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其包括第一分析装置，用于将输入原始值(R_i)转换为数字输入值(X_i)，以便作为输入实际值进行后续处理。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其包括连接在所述第一分析装置后面的第二分析装置，用于将所述数字输入值(X_i)与逻辑输入状态(F_i)相对应，以作为输入实际值用于后续处理。

4.根据上述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述额定值(S_i)分别具有状态值1、0和独立状态值中的一个。

5.根据上述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，在所述存储装置中分别为一个输出值或一组输出值存储多组额定值(S_i，n)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的控制装置，其包括安全装置，利用该安全装置可将受控设备连接到安全状态。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，当输入实际值(F_i)与相应额定值(S_i，n)的偏离超过预定时间时，所述安全装置切换到安全状态。

8.根据权利要求6或7所述的控制装置，其中，以固定的时间间隔用一个校验和来检验所述额定值组(S_i，n)。

9.一种用于控制设备的方法，其步骤是：

-接收多个输入实际值(F_i)，

-提供关于输入和输出的额定值(S_i，n)，

-根据对至少一个输入实际值(F_i)和相应额定值(S_i，n)的比较来确定一个数字输出值(Y_j)，以及

-输出该数字输出值(Y_j)，

其特征在于，

-用独立状态值(D)覆盖至少一个额定值(S_i，n)，

-独立于那些其所对应的额定值(S_i，n)具有独立状态值(D)的至少一个输入实际值(F_i)来确定所述数字输出值(Y_j)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述接收多个输入实际值(F_i)包括将输入原始值(R_i)转换为数字输入值(X_i)(S1)，以作为输入实际值进行后续处理。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述数字输入值(X_i)与逻辑输入状态(F_i)相对应(S2)，以用于后续处理。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述额定值(S_i)分别具有状态值1、0和独立状态值(D)中的一个。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，分别为一个输出值(Y_j)或一组输出值提供多组额定值(S_i，n)。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中，当输入实际值(F_i)与相应额定值(S_i，n)的偏离超过预定时间时，将受控设备切换到安全状态。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中，以固定的时间间隔用一个校验和来检验所述额定值组(S_i，n)，并且必要时将受控设备切换到安全状态。