DD152644B1 - Schaltungsanordnung für einen rechnerprogrammierbaren Impulszähler-Modul - Google Patents

Description

Schaltimgsanordnung für einen rechnerprogrammierbaren Impulszäh-

ler-ffiodul

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Schaltungsanordnung eines rechnerprogrammierbaren Zähler-Moduls einer Meßwerterfassungsanlage, dessen Funktion vom Anwender des Systems mit Hilfe des Kechnerprogramrns bestimmt wird und in Abhängigkeit von veränderlichen Prozeß- oder Systembedingungen variiert werden kann«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ,

Bekannte Meßwerterfassungsanlagen, die mehrere verschiedenartige Zählerfunktionen realisieren, verfügen zu diesem Zweck sowie zur Anpassung an spezifische Prozeß- oder Systembedingungen häufig über mehrere Typeη von Modulen, auf denen Zähler unterschiedlicher Anzahl, Kapazität und Funktion (z. B. als Summen- und Dif-'ferenzzähler, Vorwärts-Rückwärts-Zähler oder Vorwahlzähler, in Verbindung mit einem Zeitnormal auch als Zeitgeber, Zeitimpulsgeber, Frequenz- oder Zeitmesser) untergebracht sind. Eine solche Anlage /"Prozeßrechner 310 Systembeschreibung; Firmenschrift БІЕМЕШ_7 besitzt drei Zählerbaugruppen, mit deren Hilfe Zählerund Zeitgeberfunktionen realisiert werden (Vorwärts-Bückwärts-Zähler, Kurzzeitwecker, Zeitimpulsgeber). Bei einem weiteren System /"Echtzeit-Peripheriesystem BS 1010; Firmenschrift VIDE0T0N_7 existieren ebenfalls drei Baugruppen mit den Funktionen 15 Bit-Zähler, 2 χ 15 Bit Zähler sowie 4 χ 16 Bit Zähler (auf 32 Bit, kettbar) und Frequenzeingabe;

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die Betriebsart dieser Baugruppe wird durch Brücken auf dem Modul programmiert.

Sine andere bekannte Einrichtung / Kundeninformation Prozeß» Sin- und Ausgabeeinrichtung ursadat 4010* Firmenschrift EAW/ weist demgegenüber um einen Impuls-Universalzähler-Modul auf, der aber durch auf dem Karteneinschub vorzunehmende Verdrahtungsprogrammierung als Vorwärtszähler unterschiedlicher Kapazität,als voreinstellbarer Zähler oder als Vorwärts-Rückwärts-Zähler betrieben werden kann· .

Die Produktion mehrerer unterschiedlicher Module für spezielle, aber im wesentlichen ähnliche Zwecke ist für den Hersteller unvorteilhaft. Die Fertigungsserien sind verhältnismäßig klein, und für jeden Modul sind"Entwurf und Anfertigung einer Leiterplatte sowie einer umfangreichen Konstruktionsdokumentation erforderlich. Die Kosten der Systementwicklung und der Produktion sind dadurch relativ hoch.

Der Anwender des Systems ist gezwungen, bereits im Stadium der Projektierung detaillierte Aussagen über die Funktion der benötigten Module zu machen. Spätere Änderungen sind schwierig, nach Installation der Anlage sind sie mit hohen Kosten verbunden.

Die Entwicklung und Produktion eines Moduls, der für unterschied liche Zwecke vom Hersteller festverdrahtet programmiert wird, kann demgegenüber ökonomischer gestaltet werden. Die Systemkosten sind geringer als bei der Produktion mehrerer Module. Allerdings verbieten die Hersteller solcher Systeme dem Betreiber normalerweise den Eingriff in die Modulverdrahtung. Die Vorteile der Programmierbarkeit können deshalb vom Anwender nicht genutzt werden.

Sine zeitlich gestaffelte Mehrfachausnutzung eines Zählkanals für unterschiedliche Aufgaben ist mit bekannten Systemen in Betrieb nicht durchführbar. Derartige Probleme können nur mit erhöhtem Aufwand gelöst werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein universell einse.tzbarer Zählermodul, der in verschiedenen Konfigurationen verwendet und.dessen Funk-' tion in Betrieb variablen Prozeß- oder Systemgrößen angepaßt werden kann*

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. Darlegung des Wesens der Erfindung

Zählerbaugruppen bekannter Meßwerterfassungssysteme sind entweder auf eine bestimmte Funktion zugeschnitten oder werden bei der Produktion vom Hersteller für einen von mehreren Verwendungszwekken programmiert. Spätere Änderungen sind entweder nicht möglich, oder sie werden vom Produzenten nicht zugelassen. Unter speziellen System- oder Prozeßbedingungen sind jedoch Funktionsänderungen, auch und besonders bei laufendem Betrieb der Anlage, wünschenswert und vorteilhaft.

Aufgabe der Erfindung ist eine einfache Schaltungsanordnung für einen der Realisierung unterschiedlicher Zähler- und Zeitgeberv. funktionen dienenden Modul einer Meßwerterfassungsanlage, dessen Programmierung für einen speziellen "Verwendungszweck vom Anwencer vorgenommen wird und in Betrieb veränderbar ist. Dieser Moaul ist mit seiner zentraleseitigen Schnittstelle an ein Beehner-Bus-3ystem angeschlossen, über das er mit einem Digitalrechner oder Mikroprozessor in Verbindung steht. Mit dem Bussystem sind der Adreßdekoder, die Modulsteuerung und der ein Datenwort parallel übertragende bidirektionale Bustreiber des Moduls verbunden. Die Modulsteuerung dient der Verknüpfung und Aufbereitung von Adreß- und Steuersignalen, die sie vom Rechner-Bus-System und vom Adreßdekoder empfängt und einem mehrkanaligen Zähler und einem Funktionsregister zur Verfügung stellt. Außerdem liefert sie Steuersignale für den Adreßdekoder, den bidirektionalen Bus-Treiber und einen Zeitgeberspeicher. Der bidirektionale Bustreiber, der sein Eichtungssignal von der Modulsteuerung empfängt, überträgt Daten vom Hechner-Bus-S^rstem zum Funktionsregister und ;;um Zähler sowie von diesem zum Sechner-Bus-System. j)as Funktionsregister speichert die vom Rechner-Bus-System übernommenen Daten und stellt sie der Funktionssteuerung zur Verfügung.

j)ie Funktionssteuerung schaltet verschiedene Zählsignale, die sie vom Prozeß über eine den Zähleingängen nachfolgende Eingabeschal- ;ung zur Potentialtrennung, Signalanpassung und Störsignalunterdrückung oder vom Rechner-Bus^-System entweder direkt oder über

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die Modalsteuerung empfängt, in Abhängigkeit vom Zustand des Punktionsregisters und des Zeitgeberspeichers zu den Eingängen des mehrkanäligen Zählers durch. Zur Kettung von zwei oder mehreren Zählkanälen empfängt die Funktionssteuerung die Überträge der Kanäle des Zählers. Der Zeitgeberspeieher, dessen Zustand über eine Ausgabeschaltung zur Potentialtrennung zum Prozeß ausgegeben wird, ist eingangsseitig mit dem Zählerysowie der Modul- und der Funktionssteuerung verbunden. Die erfinduagsgemäße Schaltungsanordnung funktioniert auf die folgende Art und Weiset über das Rechner-Bus-System und den bidirektionalen Bustreiber schreibt die Zentrale mit Hilfe von Adreßdekoder und Modulsteuerung Daten inldas Funktionsregister ein. Diese Daten dienen der eindeutigen Festlegung der Betriebsart der Schaltungsanordnung, indem - vorzugsweise unter Verwendung von Multiplexern oder AND-ΓΪΟΚ-Gattepn - ein Teil der in der Funktionssteuerung vorgesehenen Signalwege freigegeben, ein anderer gesperrt wird.

Nach Auswahl einer Betriebsart wird der mehrkanalige Zähler falls notwendig - mit Hilfe von Adreßdekoder, Funktionssteuerung und bidirektionalem Bustreiber initialisiert. Anschließend ist er in der Lage, die von den angeschlossenen Quellen gelieferten Impulse zu summieren. In Abhängigkeit von der Betriebsart können diese dem Prozeß oder dem'Rechner-Bus-System entstammen. Die Zentrale kann die einzelnen Zählkanäle programmiert oder auf Anreiz abfragen. Auf diese Weise lassen sich mit dem Modul Summenzähler unterschiedlicher Anzahl und Kapazität realisieren. Durch Beschaltung eines Zähleingangs mit einem Systemtakt stabiler und bekannter Frequenz und dessen Torung mit einem Prozeßsignal ist eine Zeitmessung durchführbar.

Der Zeitgeberspeicher kann vom Prozeß oder von der Zentrale gesetzt werden. Sein Bücksetzsignal wird von einem als Zeitgeber ' verwendbaren Teil des mehrkanaligen Zählers erzeugt. Am Ausgang des Zeitgeberspeichers entsteht auf diese Weise ein Impuls definierter Länge, der zum Prozeß ausgegeben (Zeitimpulsgeberfunktion) oder mit Hilfe der Funktionssteuerung zur zeitabhängigen Erfassung einer von einem angeschlossenen Geber erzeugten Impulsfolge verwendet wird. Aus den dabei gewonnenen Daten kann die Zentale Impulsrate

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oder Frequenz dieses Signals ermitteln. Durch Erweiterung von Funktionsspeicher und Funktionssteuerung lassen sich - falls erforderlich - beliebige zusätzliche Funktionen realisieren, beispielsweise eine zeitweilige Sperrung von Zählkanälen oder ein programmierter Eingriff der Zentrale in die Impulserfassung, etwa der zeitabhängige Start einer Frequenzmessung. -'

lieben ihren bereits genannten Vorzügen - anwenderfreundliche Programmierbarkeit sowie Änderung der Funktion in Betrieb zeichnet sich ein nach der Erfindung realisierter Zählermodul durch seinen einfachen und ökonomischen Aufbau aus. Kennzeichnend dafür ist. die Übertragung der zur Programmierung erforderlichen Daten von der Zentrale zum Funktionsregister und der vom Zähler erfaßten Meßwerte zur Zentrale auf dem gleichen Signalweg. " .

Ausführungsbeispiel

Die Wirkungsweise der Erfindung wird anhand der im Bild dargestellten Blockschaltung des Ausführungsbeispiels erläutert. Danach ist die Schaltungsanordnung zur Organisation des Verkehrs mit der Zentrale über das Bechner-Bus-System 1 mit der Modulsteuerung 3 ausgestattet. Bie Aufgaben der Modulsteuerung bestehen in der Anpassung der empfangenen und gesendeten Steuer-, Kontroll- und Taktsignale an die elektrischen und logischen Bedingungen des Bechner-Bus-Systems, der Verknüpfung der vom Adreß-Dekoder 2 erkannten Moduladresse mit ausgewählten Steuersignalen, der Verriegelung bzw. Freigabe des Adreß-Dekoders 2 in Abhängigkeit vom Zustand bestimmter Steuersignale sowie der Bereitstellung von Adreß-, Steuer- und Taktsignalen für den mehrianaligen Zähler 6 und das Funktionsregister 5_f des zentralen /iückstellsignals für den Zeitgeberspeicher und eines die Übertragungsrichtung des bidirektionalen Bustreibers 4 bestimmenden Steuersignals. Außerdem wird eine vom stabilen Systenitakt abge-Leitete Frequenz der Funktionssteuerung 7 zugeführt.

Die Funktion des Moduls wird durch das Весhnerprogramm festgelegt, das der Zentrale die Daten zur Definition des Funktionsregisters

liefert. Das Funktionsregister besitzt beim Ausführungsbeispiel eine Kapazität von 16 Bit. Die Zentrale beschreibt dieses ßegister in zwei voneinander unabhängigen Operationen byteweise. Dazu stellt sie die Adresse des zu programmierenden Registerbereiches sowie bestimmte Steuersignale bereit, die zur Organisation des Einschreibens der über das Rechner-Bus-System ausgegebenenDaten in das Funktionsregister 5 tmd zur Bichtungsbestimmung des ein Datenwort vom 1 Byte Breite parallel übertragenden bidirektionalen Bustreibers auf Empfang vom Bus dienen. Nach dem Setzen beider Eegisterbytes ist die Betriebsart des Moduls im Funktionsregister gespeichert. Eine Änderung dieser Funktion ist durch weitere Ausgabeoperationen jederzeit möglich, /jentraleliement des Moduls ist der mehrkanalige Zähler 6. Beim Ausführungsbeispiel wird ein Zähler/Zeitgeber-Schaltkreis (СТО) verwendet, der vier Kanäle mit einer maximalen Zählkapazität von 256 Bit besitzt, die von der Zentraleinheit auf beliebige Anfangswerte voreingestellt werden können. Der erste Kanal wird bei Bedarf als Zeitgeber genutzt, er teilt dann den vom Rechner-Busüystem 1 über die Modulsteuerung 3 angelegten Systemtakt um einen

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zwischen 1 und 2 programmierbaren Faktor.

Drei Kanäle des CTC besitzen einen Überlaufausgang. Durch Verbindung dieses Ausgangs mit dem Zähleingäng eines anderen Kanals kann eine Erweiterung der -Zählkapazität vorgenommen werden. Der Anschluß der Impulsquellen an die Zähleingänge und die Kettung oiner beliebigen Anzahl von Zählkanälen erfolgt über die Funktionssteuerung 7» die zu diesem Zweck über eine Beihe von AND-ШН- und NAND-Gattern verfügt. Jedes dieser Gatter besitzt zwei bis vier Eingänge, von denen einer zur Auswertung eines Freigabe-Signals verwendet wird. Die Freigabeeingänge sind mit Ausgängen des Funktionsregisters 5 verbunden. Bin Teil der Gatter:· dient der Verknüpfung weiterer Sperr- bzw. Freigabebedingungen, ein anderer der Durchschaltung der Zählsignale verschiedener Quellen zu den Zähleingängen des CTC in Abhängigkeit vom Inhalt des Funkiionsregisters 5· Zählsignale empfängt die Funktionssteuerung von vier mit dem Prozeß verbundenen Digitaleingängen über voneinander unabhängige Eingabeschaltungen 9, die der Potentialtrennung, oignalanpassung und Störsignalunterdrückung dienen, von der Modul-

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Steuerung 3, vom Rechner-Bus-System 1 sowie vom Zähler 6 in Form der Überträge dreier Zählkatiäle. In Abhängigkeit vom Inhalt des Funktionsregisters 5 schaltet die Funktionssteuerung 7 bis zu vier dieser Impulsquellen auf die Zähleingänge des CTC durch.

Der Erzeugung von Zeitimpulsen dient der Zeitgeberspeicher 8. Er kann wahlweise von einem Prozeß- oder Bussignal über die Funktionssteuerung 7 gesetzt werden, ebenso durch Veränderung eines Bits des Funktionsregisters 5 als Folge einer Ausgabeoperation der Zentrale. Jeder Speicher-Setzimpuls dient außerdem als Startsignal für den als Zeitgeber arbeitenden ersten Kanal des CTC, der dann mit dem als Zähler programmierten zweiten Kanal gekettet ist. Ein Überlauf di,eses Zählers setzt den Zeitgeberspeicher zurück. Da die Kanäle des CTC beliebig voreinstellbar sind, kann auf diese Weise am Ausgang des Zeitgeberspeichers 8 ein Signal variabel definierbarer Länge erzeugt v/erden, das über die der Potentialtrennung dienende Ausgabeschaltung 10 zum Prozeß übertragen oder zur zeitgesteuerten Impulserfassung in der Funktionssteuerung 7 verwendet wird zu dem Zweck, Zählsignale nur während der Zeit, in der der Zeitgeberspeicher 8 gesetzt ist, auf die Eingänge der beiden verbleibenden Zählkanäle durchzuschalten.

Ein in der dargestellten Weise realisiertes Ausführungsbeispiel ist für die folgenden Funktionen porgrammierbar:

- voreinstellbarer Summenzähler für vier Kanäle mit einer Zähl-

kapazität von 2 Bit mit beliebigen Kettungsmöglichkeiten bis zu einer maximalen Kapazität von 2^J Bit (1 Kanal)

-Zeitmesser, bei dem die Dauer eines Prozeßsignals durch Zählung der Perioden eines modifizierten Systemtakts ermittelt wird

- Zeit impulsgeber, der einen Impuls porgrainmi erbarer Dauer zum Prozeß ausgibt und wahlweise durch ein Prozeßsignal, ein Bussignal oder per Programm gestartet werden kann. Bei dieser Punktion stehen darüber hinaus zwei Zählkanäle für Summenzählopera,-tionen (einzeln oder gekettet) zur Verfügung

- Frequenz- bzw. Zählratenmesser für eine oder zwei Quellen (programmierbar), bei dem das Prozeßsignal nur während der Dauer des vom Zeitgeber erzeugten Impulses zum zugeordneten Zähleingang

des OTC durchgeschaltet wird und bei dem der Meßvorgang vom Prozeß., durch ein Bussignal oder per Programm ausgelöst werden kann.

Jeder Kanal kann zur Erfassung der eingelaufenen Impulse einzeln von der Zentrale abgefragt werden. Zu diesem Zweck wird eine Eingabeoperation durchgeführt, bei der die Zentrale die entsprechende Kanaladresse ausgibt. Die Datenübertragung erfolgt vom Zähler zum Bus, wozu das Sichtungssignal für den bidirektionalen Bustreiber 4 von der Modulsteuerung 3 gebildet wird. Die Ausnutzung des Datenweges über den bidirektionalen Bustreiber sowohl zur Datenerfassung als auch zur Funktionsprogrammierung des Moduls dient dem Ziel, eine einfache Systemstruktur und einen aufwandsarmen Schaltungsaufbau zu erreichen.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Schaltungsanordnung für einen rechnergesteuerten Impulszählermodul einer Meßwerterfassungsanlage, die einerseits über Hingabe- und Ausgabeschaltungen mit dem Prozeß und andererseits über ein Rechner-Bus-System mit einer Zentrale in Verbindung steht, wobei das Bus-System wiederum an einen Adreßdekoder und über einen bidirektionalen Bustreiber an einen mehrkanaligen Zähler angeschlossen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der mehrkanalige Zähler (6) mit seinen Zähleingängen und Überträgausgängen mit einer Funktionssteuerung (7) verknüpft ist, die auch mit den Ausgängen eines Funktionsregisters (5) verbunden ist, welches über den bidirektionalen Bustreiber (4) und das Rechner-Bus-System (1) an die Zentrale angeschlossen ist, daß der Adreßdekoder (2) ausgangsseitig über Adreßleitungen und eingangssei tig über Steuerleitungen mit einer Moduleteuerung (3) verbunden ist, deren Ausgänge weiterhin mit dem Rechner-Bus-System (1), dem mehrkanaligen Zähler (6), dem Funktionsregister (5), dem bidirektionalen Bustreiber (4), der Funktionssteuerung (7) und einem Zeitgeberspeicher (8) verbunden sind, daß der Zeitgeberspeicher (8) außerdem eingangsseitig mit dem mehrkanaligen Zähler (6) und eirund ausgangsseitig mit der Funktionssteuerung (7) verknüpft ist und daß letztere darüber hinaus direkt an das Rechner-Bus-System (1) angeschlossen ist.

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnung -

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