DD139676A3 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A PROGRAMMABLE CONTROL DEVICE WITH PROCESS PITCHING - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A PROGRAMMABLE CONTROL DEVICE WITH PROCESS PITCHING Download PDF

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Wolfgang Fickel
Rainer Kuhn
Ralf Oestreich
Horst Schneider
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Gerhard Weissbach
Bernd Zimmermann
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Wolfgang Fickel
Rainer Kuhn
Ralf Oestreich
Horst Schneider
Klaus Schroeter
Manfred Stoll
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Description

Titel aer ErfindungTitle of invention

Schaltungsanordnung für eine programmierbare Steuerungseinrichtung mit ProzeßankopplungCircuit arrangement for a programmable control device with process coupling

Anwendungsgebiet der Erfindung ·Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine programmierbare Steuerungseinrichtung mit Prozeßankopplung, wobei die programmierbare Steuerungseinrichtung eine Recheneinheit und einen Programmspeicher mit je einem Abbildspeicherteil für Ein~/bzw. Ausgabedaten enthält und über ein Interface und einen Adreßbus sowie einen Ein-/Ausgabe-Datenbus an einer Ein-/Ausgabeeinheit für die Prozeßankopplung angeschlossen ist j unter Zwischenschaltung von galvanischen Entkopplungselementen* Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist insbesondere für Werkzeugmaschinensteuerungen anwendbar.The invention relates to a circuit arrangement for a programmable control device with process coupling, wherein the programmable control device has a computing unit and a program memory each having an image memory part for input / output. Contains output data and is connected via an interface and an address bus and an input / output data bus to an input / output unit for process coupling j with the interposition of galvanic decoupling * The circuit arrangement according to the invention is particularly applicable for machine tool controls.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

!Turnerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen werden in zunehmendem Maße von in der Steuerung integrierten Rechnern gesteuert«, Dabei wird die in der Prozeßrecherttechnik übliche Punktions'» trennung zwischen Zentraleinheit und peripheren Eingabe- und Ausgabe!mugruppen angewendet.! Turnerically controlled machine tools are increasingly being controlled by computers integrated in the control system. "The usual punctuation separation between central processing unit and peripheral input and output modules is used in process computer engineering.

Dies ist vor allem deshalb erforderlich, um die Störbeeinflussung von der Zentraleinheit fernzuhalten.This is especially necessary in order to keep the interference from the central unit.

Werkzeugmaschinen sind starken äußeren elektrischen Störbeeinflussungen unterworfen, die eine räumliche Trennung des Werkzeugmaschinenschaltschrankes (Starkstromschaltschrank) von dem die Rechnersteuerung enthaltenen Steuerungsteiles erfordert. Die Rechnersteuerung mit ihren störempfindlichen Baugruppen, wie dem Schreib-Lese-Speicher, der Recheneinheit und den Daten- und Adreßbusleitungen zur Kopplung der Baugruppen -miteinander ist besonders gegen äußere Störbeeinflussungen abzuschirmen.Machine tools are subject to strong external electrical interference that requires a physical separation of the machine tool cabinet (power switch cabinet) of the control part contained the computer control. The computer control with its susceptible components, such as the read-write memory, the arithmetic unit and the data and Adreßbusleitungen for coupling the modules -with each other is particularly against external interference.

Ein wesentlicher Paktor für Störungen sind die Ein- und Ausgangsleitungen, die von der Rechnersteuerung zum Werkzeugmaschinenschaltschrank führen. Um die über diese Leitungsverbindungen vom Starkstromschaltschrank eingeschleusten Störungen fernzuhalten, werden sämtliche Ein- und Ausgänge der Rechnersteuerung galvanisch von der übrigen Anlage getrennt, d. h'. in jede der Verbindungsleitungen zwischen Starkstromschaltschrank und Rechnersteuerungsteil werden galvanische Entkopplungselemente geschaltet. Dies können elektromechanische Relais oder auch die in letzter Zeit als Halbleiterbauelemente entwickelten Optokoppler sein.An essential factor for disturbances are the input and output lines that lead from the computer control to the machine tool control cabinet. In order to keep away the interference introduced by the power switch cabinet via these line connections, all inputs and outputs of the computer control are galvanically isolated from the rest of the system, ie. H'. Galvanic decoupling elements are connected in each of the connecting lines between the power circuit board and the computer control section. These may be electromechanical relays or also the optocouplers recently developed as semiconductor devices.

Bekannte CUC-Steuerungen benötigen einen verhältnismäßig hohen Aufwand für die galvanische Trennung der vom Rechnersteuerungsteil zum Starkstromschaltschrank führenden Verbindungsleitungen, da pro Ein-/Ausgabesignalleitung ein galvanisches Entkopplungselement benötigt wird.Known CUC controllers require a relatively high outlay for the galvanic isolation of the connection lines leading from the computer control part to the power switching cabinet, since a galvanic decoupling element is required per input / output signal line.

Durchschnittlich sind bei einer zu steuernden Werkzeugmaschine etwa zweihundert Signalleitungen erforderlich, so daß neben dieser Anzahl von~Entkopplung3elementen, die hohen Kostenaufwand mit sich bringen, außerdem für deren elektrische Ansteue-= rung ein zusätzlicher Energie- und Platzbedarf entsteht. Es sind bereits CKC-Steuerungen bekannt, welche diese Nachteile dadurch umgehens daß zwischen Rechnersteuermigsteil und Starkstromschaltschraiik nur ein Verbindungskabel mit einer relativ geringen Anzahl von leitungen vorgesehen istj womit auch die Problematik der galvanischen Entkopplung auf ein Minimum an Aufwand reduziert ist.On average, about two hundred signal lines are required in a machine tool to be controlled, so that in addition to this number of ~ decoupling3elementen that bring high costs, also for the electrical Ansteue- = tion, an additional energy and space requirements arises. There are already known CKC controllers, which circumvent these disadvantages s that between computer control part and power switchgear only a connecting cable with a relatively small number of lines is providedj whereby the problem of galvanic decoupling is reduced to a minimum of effort.

Der Signalaustausch über das Verbindungskabel mit wenigen Leitungen erfolgt dabei nach Art eines "Multiplexers" durch eine zusätzlich vorgesehene Signal-Übertragungs- und Empfangseinheit. Der Vorteil der vereinfachten Übertragungsstrecke mit höherer Sicherheit gegen Störungen ist damit nur durch zusätzlichen Schaltungsaufwand-den Multiplexbetrieb-für die Übertragung der anstehenden unterschiedlichen Signale auf gleichen Leitungen erreicht worden.The signal exchange via the connection cable with few lines takes place in the manner of a "multiplexer" by an additionally provided signal transmission and reception unit. The advantage of the simplified transmission path with higher security against interference has thus been achieved only by additional circuit complexity-the multiplex operation-for the transmission of the pending different signals on the same lines.

Der störsichere Signalaustausch zwischen Rechnersteuerungsteil und Starlrstromschaltschrank als !Problem der Prozeßankopplung an eine programmierbare Steuerungseinrichtung wird in den bekannten CNC-Steuerungen als separates-Problem der Signalübertragung behandelt und als solches auch separat technisch gelöst. Dies wird auch dadurch deutlich, daß die Datenverarbeitung und -anpassung als Schaltungskomplex in der programmierbaren Steuerungseinrichtung liegt, indem die im Rechnersteuerungsteil verarbeiteten Daten über Adreß- und Datenbusleitungen auf die Ein-/Ausgabe-Einheit übertragen werden. Die Anpassung der Busstruktur des Rechnersteuerungsteiles an die Busstruktur der Prözeßseite geschieht durch eine Interface-Schaltung.The interference-free signal exchange between computer control part and Starlrstromschaltschrank as! Problem of process coupling to a programmable controller is treated in the known CNC controllers as a separate problem of signal transmission and as such separately solved technically. This is also clear from the fact that the data processing and adaptation is a circuit complex in the programmable controller by the data processed in the computer control part data are transmitted via address and Datenbusleitungen to the input / output unit. The adaptation of the bus structure of the computer control part to the bus structure of the Prözeßseite done by an interface circuit.

Die Ein-/Ausgabeeinheit dient als Ankopplungsteil für die äußeren Übertragungsleitungen.The input / output unit serves as a coupling part for the outer transmission lines.

Alle diese genannten Datenverarbeitungs- und -anpassungsmaßnahmen bis hin zur Ein·»/Ausgabe-Einheit sind einem , Schaltungskomplex zugeordnet d, h. Bestandteil des störgeschützten programmierbaren Steuerungsteiles. Die bekannten CNC-Steuerungen arbeiten für die Ein- und Ausgabe nach dem Interruptprinzip, d. h. die internen Schaltungsverbindungen zwischen Recheneinheit und Speicher werden unterbrochen, sofern veränderte Prozeßsignale eingegeben bzw, verarbeitete Signale an den Prozeß ausgegeben werden müssen, und es wird eine Verbindung vom Speicher zur Ein-/Ausgabeeinheit hergestellt. Für diese Funktionen ist eine Interruptbildungseinheit notwendig» welche aufgrund anstehender Bedingungen dieAll of these data processing and adaptation measures up to the input / output unit are assigned to a circuit complex d, h. Part of the fault-protected programmable control unit. The well-known CNC controls work for the input and output according to the interrupt principle, d. H. the internal circuit connections between the arithmetic unit and the memory are interrupted if changed process signals have to be input or processed signals have to be output to the process, and a connection is established from the memory to the input / output unit. For these functions, an interrupt unit is necessary »which due to existing conditions

Entscheidung für einen "Interrupt" fällt und die Herstellung entsprechender Schaltungsverbindungen auslöst* Diese Interrupt-Arbeitsweise garantiert zwar maximale Rechenzeiten, da die Recheneinheit nur dann in ihrer Arbeit unterbrochen wird, wenn Ein- und Ausgaben erforderlich sind, dafür ist aber die Zeit zwischen den Ein-/Ausgabevorgängen relativ lang, so daß damit die Gefahr der Signalstörung größer wird, weil fehlerhafte Ein- bzw· Ausgabesignale erst beim nächsten Ein-/Ausgabevorgarig richtiggestellt werden. In dieser Zeit können aber bereits Folgefehler durch Ausführung falscher .Punktionen an dem zu steuernden Prozeß eingetreten sein.Decision for an "Interrupt" drops and the creation of appropriate circuit connections triggers * Although this interrupt method of operation guarantees maximum processing times, since the arithmetic unit is only interrupted in its work when inputs and outputs are required, but the time between the on - / Output operations are relatively long, so that so that the risk of signal interference is greater because incorrect input and output signals are corrected until the next input / output Vorgarig. During this time, however, subsequent errors may already have occurred due to execution of incorrect .Punctions on the process to be controlled.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat eine programmierbare Schaltungsanordnung mit größerer Sicherheit gegen Störungen, .welche auf der Signalübertragungsstrecke vom Prozeß zum programmierbaren Steuerungsteil auftreten können zum Ziel bei zusätzlicher Verringerung des Schaltungsaufwändes, höherer Zuverlässigkeit und geringerem Wartungsaufwand. The invention has a programmable circuit with greater security against interference, which can occur on the signal transmission path from the process to the programmable controller part with the aim of additional reduction of the circuit complexity, higher reliability and lower maintenance.

Darlegung des Wesens der Erfindung.Explanation of the essence of the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schaltungsanordnung für eine programmierbare Steuerungseinrichtung mit Prozeßankopplung, wobei die programmierbare Steuerungseinrichtung eine Recheneinheit und einen Programmspeicher mit je einem Abbildspeicherteil für Ein-/bzw. Ausgabedaten enthält und über ein Interface und einen Adreßbus sowie einen Ein~/Ausgabeda~ tenbus an einer Ein-/Ausgabeeinheit für die Prozeßankopplung angeschlossen ist, unter Zwischenschaltung von galvanischen Entkopplungselementen zu schaffen, bei der die Ein- und Ausgaben in fest vorgegebenen kurzen Zeitabständen erfolgen und die Ein-/Ausgabe-Einheit außerhalb des störgeschützten.Bereiches angeordnet.werden soll.The object of the invention is a circuit arrangement for a programmable control device with process coupling, wherein the programmable control device has a computer and a program memory each having an image memory part for input / or output. Output data contains and is connected via an interface and an address bus and an input / output data bus to an input / output unit for process coupling, with the interposition of galvanic decoupling elements to provide in which the inputs and outputs are made in fixed predetermined short time intervals and the input / output unit should be located outside the interference protected area.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch, gelöst, daß die programmierbare Steuerungseinrichtung von einem Taktgeber in einem sich wiederholenden Zyklus steuerbar ist, der eine erste Folge von Schaltverbindungen zwischen dem Programmspeicher und der Recheneinheit und eine zweite Polge von Schaltverbindungen zwischen dem Programmspeicher und der Ein~/Ausgabe-»Einheit* enthält, wobei die Ein~/Ausgabe-Einheit von der programmierbaren Steuerungseinrichtung räumlich getrennt im Prozeßsteuerschrank angeordnet ist, indem der Ein~/Ausgabe-Datenbus und der Adreßbus vom Interface direkt bis in den nicht störgeschützten Prozeßsteuerschrank geführt ist und nur in diese Busleitungen zwischen Interface und Ein-/Ausgabeeinheit galvanische Entkopplungselemente geschaltet sind.According to the invention, this object is achieved in that the programmable controller is controlled by a clock in a repetitive cycle, a first sequence of switching connections between the program memory and the arithmetic unit and a second Polge of connections between the program memory and the input / output - »Unit * contains, with the input / output unit of the programmable controller is arranged spatially separated in the process control cabinet by the input / output data bus and the address bus from the interface is led directly into the non-interference protected process control cabinet and only in these bus lines are connected between interface and input / output unit galvanic decoupling elements.

Vorzugsweise ist die Ein-/Ausgabeeinheit im Prozeßsteuerschrank gleichzeitig als Verteilerschaltung für die Prozeßleitungen ausgebildet.Preferably, the input / output unit is formed in the process control cabinet at the same time as a distribution circuit for the process lines.

Als galvanische Entkopplungselemente sind vorteilhafterweise Optokoppler eingesetzt, welche in die Busleitungen für die Eingabedaten vor deren Anschluß am Interface und in die Busleitungen für die Ausgabedaten und Adressen vor deren Anschluß an der Ein~/Ausgabeeinheit geschaltet sind«,Optocouplers are advantageously used as galvanic decoupling elements, which are connected in the bus lines for the input data before their connection to the interface and in the bus lines for the output data and addresses before their connection to the input / output unit.

Ausführungsbeispielembodiment

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung . dargestellt. Es zeigt eine programmierbare Steuerungseinrichtung mit Prozeßankopplung«.In the drawing is an embodiment of the invention. shown. It shows a programmable controller with process coupling «.

Von der programmierbaren Steuerungseinrichtung ist eine Recheneinheit 1 und ein Schreib-Lese-Speicher 2 gezeigt, die über einen Adreßbus 3 mit 16 leitungen und einen Datenbus 4 mit 8 Leitungen miteinander in Verbindung stehen· Der Schreib-Lese-Speicher 2 enthält einen Abbildspeicherteil 2.1 für die Eingangssignale, einen Abbildspeicherteil 2.2 für die Ausgangssignale sowie einen Speicherbereich 2.3 für Schaltgleichungen·Of the programmable controller, a computing unit 1 and a read-write memory 2 is shown, which are connected via an address bus 3 with 16 lines and a data bus 4 with 8 lines with each other · The read-write memory 2 includes an image memory part 2.1 for the input signals, an image memory part 2.2 for the output signals and a memory area 2.3 for switching equations ·

und einen Speicherbereich 2.4 für das Steuerprogramm. Der Datenbus 4 und der Adreßbus 3 führen auf eine Interface-Schaltung 5 j die intern aus Anpaßschaltungen 6, 7 und 9 besteht. Die Anpaßschaltung 6 verbindet den Datenbus 4 mit einem aus 8 Leitungen bestehenden Prozeßdatenbus 10 für die Ausgangssignale, die Anpaßschaltung 7 verbindet den Datenbus 4 mit einem ebenfalls aus 8 Leitungen bestehenden Prozeßdatenbus 11 für die Eingangssignale und die Anpaßschaltung 9 verbindet den Adreßbus 3 mit einem aus 8 Leitungen bestehenden Prozeßadreßbus 12. An der Interface-Schaltung 5 ist in jede der 8 Leitungen des Prozeßdatenbus 11 für die Eingangssignale ein Optokoppler 13 zwischengeschaltet.and a memory area 2.4 for the control program. The data bus 4 and the address bus 3 lead to an interface circuit 5 j which internally consists of matching circuits 6, 7 and 9. The matching circuit 6 connects the data bus 4 with a process data bus 10 consisting of 8 lines for the output signals, the matching circuit 7 connects the data bus 4 with a likewise consisting of 8 lines process data bus 11 for the input signals and the matching circuit 9 connects the address bus 3 with one of 8 Lines existing Prozeßadreßbus 12. At the interface circuit 5, an optocoupler 13 is interposed in each of the 8 lines of the process data bus 11 for the input signals.

Die programmierbare Steuerungseinrichtung mit der beschriebenen Ankopplung'der Prozeßdatenbusse 10, 11 und des Prozeßadreßbus 12 an den steuerungsinternen Datenbus 4 bzw. Adreßbus 3 in der Interface-Schaltung 5 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 14 störgeschützt untergebracht. Die Prozeßdatenbusse 10, 11 sowie der Prozeßadreßbus 12 sind aus diesem störgeschützten Gehäuse 14 herausgeführt und in einem räumlich entfernt in unmittelbarer liahe der zu steuernden Werkzeugmaschine stehenden Starkstromschaltschrank 15 geleitet. Jede der 8 Leitungen der Prozeßdatenbusse 10, 11 und des Prozeßadreßbus 12 ist über Verstärker 17, 18, 19 an eine Ein-/ Ausgabe-Einheit 20 angeschlossen. In jede der Eingangsleitungen am Verstärker 17 vom Prozeßdatenbus 10 ist ein Optokoppler 21 und in jede der Eingangsleitungen am Verstärker 19 vom Prozeßadreßbus 12 ist ein Optokoppler 22 zwischengeschaltet« Die Ein-/Ausgabe-Einheit 20 enthält eine Reihe Ausgangs-Verteilerschaltungen 23, 24» 25 und eine Reihe Eingangs-Verteilerschaltungen 26, 27, 28* Von den Verstärkern 17 führt der Prozeßdatenbus 10 für die Ausgangssignale auf die Ausgangs-Verteilerschaltungen 23, 24, 25» an die auch der Prozeßadreß.bus 12 angeschlossen ist«,The programmable controller with the described Ankopplung'der process data buses 10, 11 and the Prozeßadreßbus 12 to the control internal data bus 4 and address bus 3 in the interface circuit 5 are housed protected against interference in a common housing 14. The process data buses 10, 11 and the Prozeßadreßbus 12 are led out of this interference-protected housing 14 and directed in a spatially distant in the immediate liahe of the machine tool to be controlled power switch cabinet 15. Each of the 8 lines of the process data buses 10, 11 and the Prozeßadreßbus 12 is connected via amplifiers 17, 18, 19 to an input / output unit 20. In each of the input lines to the amplifier 17 from the process data bus 10 is an optocoupler 21 and in each of the input lines to the amplifier 19 from the Prozeßadreßbus 12 an optocoupler 22 is interposed «The input / output unit 20 includes a number of output distribution circuits 23, 24» 25th and a number of input distribution circuits 26, 27, 28 * from the amplifiers 17 of the Prozeßdatenbus 10 performs for the output signals on the output distribution circuits 23, 24, 25 'to which also the P r ozeßadreß.bus 12 is connected, "

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Die Eingangs-Verteilerschaltungen 26, 27, 28 sind am Prozeßdatenbus 11 für die Eingangssignale angeschlossen und liegen außerdem am Prozeßadreßbus 12.The input distribution circuits 26, 27, 28 are connected to the process data bus 11 for the input signals and are also located on the process address bus 12.

Jede der Ausgang3-Verteilerschaltung 23, 24, 25 besitzt 8 Ausgangsleitungen und jede der Eingangs-Verteilerschaltung 26, 27, 28 besitzt 8 Eingangsleitungen. Diese Ausgangsbzw. Eingangsleiturcgen sind unmittelbar mit den Prozeßschaltelementen im Starkstromschaltschrank 15 bzw. an der Werkzeugmaschine verbunden. Die Ausgangs- und Eingangs-Verteilerschaltungen 23 bis 28 enthalten Flip-Flops als signalspeichernde Elemente. .Each of the output 3 distribution circuits 23, 24, 25 has 8 output lines, and each of the input distribution circuits 26, 27, 28 has 8 input lines. This Ausgangsbzw. Eingangsleiturcgen are directly connected to the process switching elements in the power switching cabinet 15 and on the machine tool. The output and input distribution circuits 23 to 28 include flip-flops as signal-storing elements. ,

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen programmierbaren Steuerungseinrichtung mit Prozeßankopjplung ist folgende:The mode of operation of the programmable control device according to the invention with process coupling is the following:

Die Recheneinheit 1 entnimmt nach Maßgabe des im Speicherbereich 2.4 des Schreib-Lese-Speichers 2 gespeicherten Steuerprogramms die im Abbildspeicherteil 2.1 stehenden Eingangssignale vom Prozeß und verarbeitet diese nach den im Speicherbereich 2.3 gespeicherten Schaltgleichungen. Die Ergebnisse werden in den Abbildspeicherteil 2.2 übertragen und stehen dort als Ausgangssignale für den zu steuernden Prozeß bereit. Der jeweilige Aufruf der Abbildspeicherteile 2.1, 2.2 bzw. der Speicherbereiche 2.3, 2.4 erfolgt über den Adreßbus 3« Die Datenübertragung zwischen Schreib-Lese-Speicher 2 und Recheneinheit 1 erfolgt über den Datenbus Das Steuerprogramm enthält eine festgelegte Folge von Operationen, welche von einem Taktgeber gesteuert wird. Die Korrespondenz zwischen der Recheneinheit 1 und dem Schreib-oLese-»Speicher 2 erfolgt auf der Basis einer ersten Folge von Schaltverbindungen und die Ein«Ausgabe der Prozeßsignale wird durch eine zweite Folge von Schaltverbindungen realisiert. Hierbei werden der Abbildspeicherteil 2.1 für die Eingangssignale und der Abbildspeicherteil 2.2 für die Ausgangssigna.le über den Datenbus 4 und die Prozeßdatenbusse 10, 11 mit der Ein-/Ausgabe-Einheit 20 verbunden.The arithmetic unit 1 takes, in accordance with the control program stored in the memory area 2.4 of the read-write memory 2, the input signals in the image memory part 2.1 from the process and processes them according to the stored in the memory area 2.3 switching equations. The results are transmitted to the image memory part 2.2 and are there as output signals for the process to be controlled ready. The respective call of the image memory parts 2.1, 2.2 or the memory areas 2.3, 2.4 via the address bus 3 «The data transfer between read-write memory 2 and arithmetic unit 1 via the data bus The control program contains a fixed sequence of operations, which from a clock is controlled. The correspondence between the arithmetic unit 1 and the read-write memory 2 takes place on the basis of a first sequence of switching connections, and the on-output of the process signals is realized by a second series of switching connections. In this case, the image memory part 2.1 for the input signals and the image memory part 2.2 for the Ausgangssigna.le via the data bus 4 and the process data buses 10, 11 are connected to the input / output unit 20.

Das Steuerprogramm 2.4 arbeitet diese "beiden Polgen von Schaltverbindungen in Form einer feststehenden Reihenfolge von Operationen ab, die ständig wiederholt werden,, Die Eingabe der Prozeßeingangssignale in den Abbildspeicherteil 2.1 des Schreib-Lese-Speichers 2 sowie die Ausgabe der Ausgangssignale aus dem Abbildspeicherteil 2.2 an den Prozeß erfolgt durch Sperren der Verbindungen vom Schreib-Lese-Speicher 2 zur Recheneinheit 1 und Aktivierung der Verbindungen der Abbildspeicherteile 2.1, 2.2 mit der Ein~/Ausgabe-Einheit 20 durch Aufruf der jeweiligen Ein-/Ausgangs~Verteilerschaltung 23 bis 28.The control program 2.4 processes these "two poles of interconnections in the form of a fixed sequence of operations which are constantly repeated, the input of the process input signals into the image memory section 2.1 of the random access memory 2 and the output of the output signals from the image memory section 2.2 the process takes place by blocking the connections from the read-write memory 2 to the arithmetic unit 1 and activating the connections of the image memory parts 2.1, 2.2 with the input / output unit 20 by calling the respective input / output distributor circuit 23 to 28.

Dies geschieht in der Weise, daß das Steuerprogramm 2.4 über den Adreßbus 3 die in der Interface-Schaltung 5 liegende An« paßschaltung 6 ansteuert und damit die Ausgangssignale über den Prozeßdatenbus 10, die Optokoppler 21, die Verstärker 17 auf eine der Ausgangs-Verteilerschaltungen 23 bzw. 24 bzw. 25 in der Ein-/Ausgabe-Einheit 20 überträgt. Die Ausgangs-Verteiler schaltungen 23, 24s 25 werden vom Steuerprogramm 2.4 über den Adreßbus 3» die Anpaßschaltung.9, den Prozeßadreßbus 12, die Optokoppler 22 und die Verstärker 19 aufgerufen, so daß die im Abbildspeicherteil 2,2 stehenden Ausgangssignale die zugehörigen Flip-Flops in den Ausgangs-Verteilerschaltungen 23, 24, 25 setzen.This is done in such a way that the control program 2.4 via the address bus 3, the An¬ in the interface circuit 5 An 'mating circuit 6 controls and thus the output signals via the process data bus 10, the optocoupler 21, the amplifier 17 to one of the output distribution circuits 23rd or 24 or 25 in the input / output unit 20 transmits. The output distribution circuits 23, 24 s 25 are called by the control program 2.4 via the address bus 3 »the matching circuit.9, the Prozeßadreßbus 12, the optocoupler 22 and the amplifier 19, so that the image memory part 2,2 standing in the output signals associated with the flip Flops in the output distribution circuits 23, 24, 25 set.

Hach Ausgabe des letzten Ausgabesignals aus der letzten Speicherstelle des Abbildspeicherteils 2.2 adressiert das Steuerprogramm 2.4 die Anpaßschaltung 7 in der Interface-Schaltung 5 für die Eingabedaten. In der Anpaßschaltung 9 wird über den Adreßbus 3 und den Datenbus 4 die jeweilige Eingangs-Verteilerschaltung 26 bzw. 27 bzw«. 28 adressiert, in dem diese über den Prog^zßdatenbus 12, die Optokoppler 22 und die Verstärker 19 aufgerufen wird*Hach output of the last output signal from the last memory location of the image memory section 2.2, the control program 2.4 addresses the matching circuit 7 in the interface circuit 5 for the input data. In the matching circuit 9 is via the address bus 3 and the data bus 4, the respective input distribution circuit 26 or 27 or «. 28, in which it is called up via the program data bus 12, the optocouplers 22 and the amplifiers 19 *

Die Eingangs-Verteilerschaltungen 26, 27, 28 werden nacheinander aufgerufen und geben die in ihren Flip-Flops gespeicherten Eingangssignaie über die Verstärker 18 den Prozeßdatenbus 11, die Optokoppler 13, die Anpaßschaltung 7 und den Datenbus 4The input distribution circuits 26, 27, 28 are called successively and input the input signals stored in their flip-flops via the amplifiers 18, the process data bus 11, the optocouplers 13, the matching circuit 7 and the data bus 4

auf das Abbildspeicherteil 2.1, dessen Speicherstellen in gleicher Reihenfolge aktiviert werden, so daß das Abbild der Eingangssignale vom Prozeß in den Schreib-Lese-Speicher 2 übernommen wird.to the image memory part 2.1, the memory locations are activated in the same order, so that the image of the input signals from the process in the random access memory 2 is taken.

Durch, diese zyklische Arbeitsweise ist ein minimaler Schaltungsaufwand erforderlich, weil die Interruptbildung und die damit verbundenen erforderlichen Schaltungsmaßnahmen entfallen. Die zyklische Arbeitsweise gestattet gleichzeitig eine hohe Störsicherheit, weil in Zeitabständen von etwa 10 ms die Ein-/Ausgabevorgänge wiederholt werden, so daß bei einer Ein- bzw. Ausgabe auftretende Fehlersignale gar nicht im Prozeß zur Auswirkung kommen können, weil die anzusteuernden elektromagnetischen Schütze, Ventile U. a. demgegenüber hohe 'Ansprechzeiten haben und deshalb noch nicht ansprechen. Bevor diese Bauelemente schalten, hat sich aber der Ein-/ Ausgabevorgang bereits wiederholt, womit die vorher durch äußere Störungseinflüsse hervorgerufenen Fehler eleminiert sind. Durch diese günstige Wirkung werden auch Störungen» welche kurzzeitig auf die Ein-/Ausgabe-Einheit 20 und die Prozeßdatenbusse 10, 11 bzw. den Proezßadreßbus 12 kommen unschädlich gemacht, so daß die Ein-/Ausgabe-Einheit 20 im Starkstromsehaltschrank 15 angeordnet werden kann und die Prozeßdatenbusse 10, 11 bzw. der Prozeßadreßbus 12 ebenfalls aus dem störgeschützten Gehäuse 14 heraus bis in den Starkstromschaltschrank 15 geführt werden können. Auch die sonst erforderlichen Maßnahmen zur Entprellung der Eingangssignale sind nicht mehr erforderlich.By, this cyclic operation, a minimal amount of circuitry is required because the interruption and the associated associated circuit measures omitted. The cyclic operation also allows a high noise immunity, because at intervals of about 10 ms, the input / output operations are repeated, so that occurring in an input or output error signals can not affect the process, because the to be addressed electromagnetic contactors, Valves U. a. On the other hand, they have high response times and therefore do not respond yet. However, before these components switch, the input / output process has already repeated, eliminating the errors previously caused by external disturbance influences. Due to this favorable effect, disturbances which briefly occur on the input / output unit 20 and the process data buses 10, 11 or the process address bus 12 are rendered harmless, so that the input / output unit 20 can be arranged in the power storage cabinet 15 and the process data buses 10, 11 and the Prozeßadreßbus 12 can also be out of the interference-protected housing 14 out into the power switch cabinet 15. Also the otherwise necessary measures for debouncing the input signals are no longer necessary.

Diese Prozeßdatenbusse 10, 11 und der Prozeßadreßbus 12 bestehen aus nur wenig Leitungen (jeweils 8 Leitungen)s welche erst in der Ein»/Ausgabe-Einheit auf die erforderliche Anzahl Prozeßanschlüsse erweitert werden., Damit ist die Kabelverbindung zwischen dem die programmierbare Steuerungseinrichtung enthaltenden Gehäuse 14 und dem Starkstromschaltschrank 15 auf wenig Kabel begrenzt, undThese process data buses 10, 11 and the Prozeßadreßbus 12 consist of little pipes (8 lines) s which only in the A '/ output unit be expanded to the required number of process connections., Thus, the cable connection between the containing the programmable controller housing 14 and the power switch cabinet 15 limited to little cable, and

gleichermaßen der Aufwand der notwendigen Optokoppler 13» 21, 22 auf die gleiche geringe Anzahl (je 8 Optokoppler pro Daten« bzw. Adreßbus) eingeschränkt* Darüber hinaus entfällt im Starkstromschaltsohrank 15 eine sonst zusätzlich erforderliche Verteilerschaltung. Die Prozeßanschlüsse liegen direkt an der Ein-/Ausgabe-Einheit 20 und werden dert bereits so angeklemmt, daß die Verteilerfunktion erfüllt ist«, Auch entfallen dadurch Steckverbinder, welche die Montagearbeit und den Y/artungsaufwand weiter reduzieren. Insgesamt wurde eine einfache übersichtliche Proezßankopplung an eine programmierbare Steuerungseinrichtung geschaffen, die in Verbindung mit der zyklischen Arbeitsweise der Ein~/Ausgabe ejine hohe Zuverlässigkeit und geringen Wartungsaufwand gewährleistet.equally the cost of the necessary optocoupler 13 »21, 22 limited to the same small number (per 8 optocouplers per data« or address bus) * In addition eliminates in Starkstromschaltsohrank 15 otherwise required additional distribution circuit. The process connections are located directly on the input / output unit 20 and are already clamped so that the distributor function is met «, also eliminates connectors, which further reduce the assembly work and Y / artungsaufwand. Overall, a simple, clear process connection to a programmable controller has been provided which, in conjunction with the cyclic operation of input / output, ensures high reliability and low maintenance.

Claims (3)

Erfindungsanspruchinvention claim 1# Schaltungsanordnung für eine programmierbare Steuerungseinrichtung mit Prozeßankopplung, wobei die programmierbare Steuerungseinrichtung eine Recheneinheit und einen Programmspeicher mit je einem Abbildspeicherteil für Ein-/bzw. Ausgabedaten enthält und über ein Interface und einen Adreßbus sowie einen Ein-/Ausgabedatenbus an einer Ein-/Ausgabeeinheit für die Prozeßankopplung angeschlossen ist, Unter Zwischenschaltung von galvanischen Entkopplungselementen insbesondere für Werkzeugmaschinensteuerungen, dadurch gekennzeichnet,1 # Circuit arrangement for a programmable control device with process connection, wherein the programmable control device has an arithmetic unit and a program memory each having an image memory part for input / or output. Contains output data and is connected via an interface and an address bus and an input / output data bus to an input / output unit for the process connection, with the interposition of galvanic decoupling elements, in particular for machine tool controls, characterized daß die programmierbare Steuerungseinrichtung von einem Taktgeber in einem sich wiederholenden Zyklus steuerbar ist, der eine erste Folge von Sehaltverbindungen zwischen dem Programmspeicher und der Recheneinheit und eine zweite Folge von Schaltverbindungen zwischen dem Programmspeicher und der Ein-/Ausgabeeinheit enthält, wobei die Ein-/Ausgabeeinheit von der programmierbaren Steuerungseinrichtung räumlich getrennt im Prozeßsteuerschrank angeordnet ist, indem der Ein-/Ausgabe-Datenbus und der Adreßbus vom Interface direkt bis in den nicht störgeschützten Prozeßsteuerschrank geführt ist und nur in diese Busleitungen zwischen Interface und Ein~/Ausgabeeinheit galvanische Entkopplungselemente geschaltet sind«in that the programmable controller is controllable by a clock in a repeating cycle containing a first sequence of interconnections between the program memory and the arithmetic unit and a second series of interconnections between the program memory and the input / output unit, the input / output unit is arranged spatially separated from the programmable controller in the process control cabinet by the input / output data bus and the address bus from the interface is led directly into the non-interference protected process control cabinet and galvanic decoupling elements are connected only in these bus lines between interface and input / output unit 2, Schaltungsanordnung nach Pkt. 1,
dadurch gekennzeichnet,.
2, circuit arrangement according to item 1,
characterized,.
daß die Ein-/Ausgabeeinheit im Prozeßsteuerschrank gleichzeitig als Verteilerschaltung für die Prozeßleitungen ausgebildet ist.that the input / output unit is formed in the process control cabinet at the same time as a distribution circuit for the process lines.
3» Schaltungsanordnung nach Pkt. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,3 »Circuit arrangement according to Pkt. 1 and 2, characterized daß als galvanische Entkopplungselemente Optokoppler eingesetzt sind, welche in die Busleitungen für die Eingabedaten vor deren Anschluß am Interface und in die Busleitungen für die Ausgabedaten und Adressen vor deren Anschluß an der Es.n-/Ausgabeeinheit geschaltet sind.in that optocouplers are used as galvanic decoupling elements which are connected in the bus lines for the input data before their connection to the interface and in the bus lines for the output data and addresses before their connection to the input / output unit. lierzu^Seite. Zeichnungenlierzu ^ page. drawings
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