DD255862A3 - Schaltungsanordnung zur pruefschrittlosen ueberwachung einer speicherprogrammierbaren steuerung - Google Patents

Abstract

Die Ueberwachung bedient sich zyklisch umlaufender Adresszaehler sowie einer Zeitueberwachungsschaltung. Sie richtet sich auf die Funktion der zentralen Verarbeitungseinheit eines steuerungszugehoerigen Mikrorechners. Ein rechnerinterner Adresszaehler, ein Festadressregister, eine Vergleicherschaltung und Logikelemente setzen erfindungsgemaess die Zeitueberwachungsschaltung waehrend des Datenaustauschs mit einem Programmier- und Servicegeraet ausser Kraft, blockieren aber die Steuerung waehrend dieser Zeitspanne gegen Fehlausgaben, ohne dass dabei zusaetzliche Steuersignale erforderlich sind. Nach abgeschlossener Unterbrechung erzeugt das zeitliche Zusammentreffen eines Adresstakts und eines Datentakts ein alternatives Fehlersignal zur Zeitueberwachung, sofern abhaengig von der Ausfallsituation des momentanen Adresstaktpegels die Zeitueberwachung nicht allein wieder wirksam wird. Fig. 1

Description

Aus DD 210775 ist bekannt, bei einer zeitlichen Programmüberwachung von mikroprozessorgesteuerten Einrichtungen das Zeitglied immer dann statisch rückzusetzen, wenn Prüfschritte ausgeführt werden müssen. Dem Zeitglied wird zu diesem Zweck über eine gesonderte Leitung und einen Logikbaustein ein Steuersignal zugeführt, das vom Mikroprozessor zufolge eines Wartebefehls erzeugt wird. Für Kleinsteuerungen ist diese Lösung nicht brauchbar, weil dort in der Regel keine freien Anschlußstellen für zusätzliche Leitungsverbindungen zum rechnerexternen Zeitgiied verfügbar sind. DE-OS 2842392 zeigt eine Lösung, die bei jeder Zuschaltung einer programmgesteuerten Vorrichtung die zugehörige Überwachungseinrichtung zeitverzögert aktiviert. Die Zeitverzögerung ist nur kurz und von festgelegter konstanter Dauer. Eine zeitvariable Abschaltdauer für die Überwachungseinrichtung läßt sich nicht verwirklichen.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll eine einfache Lösung für das kollisionsfreie Zusammenspiel einer Adreßzyklusüberwachung sowie zusätzlich eingesetzter Zeitüberwachung für eine speicherprogrammierbare Steuerung mit dem Datenaustausch zwischen einem Programmier- und Servicegerät und dieser Steuerung erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur prüfschrittlosen Überwachung einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit einem in vorzugsweise Einchip-Ausführung versehenen Mikrorechner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszubilden, daß sie ohne gesonderte Steuerleitung zum rechnerexternen Adreßzähler und zur Zeitüberwachungsschaltung hin auskommt und eine gewisse Überwachung auch für diejenige Zeitdauer bewahrt, in der der Datenaustausch zwischen einem Programmier- und Servicegerät und der Steuerung stattfindet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ODER-Glied mittels seines ersten Eingangs in die Adreßtaktleitung noch vor dem Anschluß des rechnerinternen Adreßzählers sowie ein Sperrglied mittels seines unnegierten Eingangs in die Datentaktleitung eingebunden sind, ein,UND-Glied mittels seines ersten Eingangs am Anforderungsregister angeschlossen und ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des ODER-Glieds sowie mit dem negierten Eingang des Sperrglieds verbunden ist, ein Festadreßregister vorgesehen ist, eine Vergleicherschaltung mit einem Eingang am rechnerinternen Adreßzähler sowie mit dem anderen Eingang am Festadreßregister angeschlossen und ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des UND-Glieds verbunden ist, ein konjunktives Verknüpfungsglied mit einem Eingang an der Adreßtaktleitung sowie mit dem anderen Eingang an der Datentaktleitung angeschlossen und ein disjunktives Verknüpfungsglied der Zeitüberwachungsschaltung sowie dem konjunktiven Verknüpfungsglied nachgeschaltet ist.

Ausführungsbeispiel -

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels.näher erläutert. Es zeigen

Figur 1: ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Figur 2: den Signalverlauf an ausgewählten Punkten der Schaltungsanordnung

Zu den wesentlichen Bestandteilen eines Mikrorechners, mit dem eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgestattet ist, gehört gemäß Figur 1 eine zentrale Verarbeitungseinheit 1. Von der Mehrzahl peripherer Ein-/Ausgabeeinheiten, über die die speicherprogrammierbare Steuerung mit angeschlossenen Maschinen und Geräten Daten austauscht, sind beispielhaft nur eine Eingabeeinheit 2 sowie eine Ausgabeeinheit 3 gezeigt. Als Verbindungen zwischen der zentralen Verarbeitungseinheit 1 und den peripheren Ein-/Ausgabeeinheiten dienen ein Dateneingabebus 4, eine Datenausgabeleitung 5, eine Adreßtaktleitung 6 und eine Datentaktleitung 7. Eine Trenneinrichtung 8 ist in diese genannten vier Verbindungen eingefügt und schafft für jede dieser Verbindungen eine galvanische Trennung zweier Bereiche, deren Bauelemente in unterschiedlicher Technik verwirklicht sind und dementsprechend eine unterschiedliche Störfestigkeit aufweisen. Auf der den peripheren Ein-/Ausgabeeinheiten zugewandten Seite der Trenneinrichtung 8 ist an die Adreßtaktleitung 6 ein rechnerexterner Adreßzähler 9 angeschlossen, dessen Anzahl von Zählstellen mit der Anzahl der anschließbaren Ein-/Ausgabeeinheiten übereinstimmt. Vom Adreßzähler 9 führt ein Adreßbus 10 zu jeder Eingabeeinheit 2 und zu jeder Ausgabeeinheit 3, die somit beim zyklischen Zählumlauf einem zyklischen Adressierungsumlauf ausgesetzt sind.

Mit der zentralen Verarbeitungseinheit 1 ist weiterhin ein Programmier-und Servicegerät 11 über ein Anforderungsregister 12 verbunden. Zwischen zentraler Verarbeitungseinheit 1 und Trenneinrichtung 8 ist in die Adreßtaktleitung 6 ein ODER-Glied 13 mittels seines ersten Eingangs eingefügt und in die Datentaktleitung 7 ein Sperrglied 14 mittels seines unnegierten Eingangs. Dem ODER-Glied 13 ist ein rechnerinterner Adreßzähler 15 angefügt, der synchron zum recrinerexternen Adreßzähler 9 betrieben wird. »

Eine Vergleicherschaltung 16 schließt sich mit einem Eingang dem rechnerinternen Adreßzähler 15 an und mit dem anderen Eingang einem Festadreßregister 17. Ein UND-Glied 18 ist über seinen ersten Eingang dem Anforderungsregister 12 nachgeschaltet und über seinen zweiten Eingang der Vergleicherschaltung 16. Ausgangsseitig ist das UND-Glied 18 mit dem zweiten Eingang des ODER-Glieds 13 sowie mit dem negierten Eingang des Sperrglieds 14 verbunden. Auf der den peripheren Ein-/Ausgabeeinheiten zugewandten Seite der Trenneinrichtung 8 sind an die Adreßtaktleitung 6 weiterhin eine Zeitüberwachungsschaltung 19 und der erste Eingang eines konjunktiven Verknüpfungsglieds 20 angeschlossen, an die Datentaktleitung 7 der zweite Eingang des konjunktiven Verknüpfungsglieds 20. Ein disjunktives Verknüpfungsglied 21 ist über seinen einen Eingang der Zeitüberwachungsschaltung 19 und über seinen anderen Eingang dem konjunktiven Verknüpfungsglied 20 nachgeschaltet sowie ausgangsseitig auf ein Speicherglied 22 geführt.

Die in Figur 2 gezeigten Signalverläufe gelten für die in Figur 1 bezeichneten ausgewählten Stellen A bis K der Schaltungsanordnung. Sie beziehen sich auf einen ersten Zeitabschnitt ti für Ein-und Ausgaben von Daten, auf einen nachfolgenden Zeitabschnitt t2 für die logische Verarbeitung dieser Daten und auf einen Zeitabschnitt t3 für die Beantwortung von Anforderungen, die das Programmier- und Servicegerät 11 an die zentrale Verarbeitungseinheit 1 richtet. Sie beziehen sich darüber hinaus auf einen sich anschließenden zweiten Zeitabschnitt 11 für neue Ein- und Ausgaben. Jeder Zeitabschnitt 11 setzt sich aus mehreren Adreßtaktperioden Al bis An zusammen, deren Anzahl mit der Anzahl der maximal anschließbaren Ein-/ Ausgabeeinheiten übereinstimmt. Als letzte Ädreßtaktperiode im Zeitabschnitt ti ist die Adreßtaktperiode A1 im Rahmen der zyklisch vertauschbaren Reihenfolge gewählt, weil die entsprechende Adresse im Festadreßregister 17 gespeichert ist.

Der Zeitabschnitt t3 wird immer nur dann benötigt, wenn die Beantwortung der Anforderung eine längere Zeitdauer beansprucht als eine vorbestimmte Zeitschwelle. Diese Zeitschwelle ist in der Zeitüberwachungsschaltung 19 eingestellt und etwas langer als die Dauer des Zeitabschnitts t2 bemessen. Ob ein Zeitabschnitt t3 benötigt wird oder nicht, stellt die zentrale Verarbeitungseinheit 1 fest. Wird ein Zeitabschnitt t3 gebraucht, dann wird das Anforderungsregister 12 gesetzt, das heißt, an der Stelle B wechselt der Signalpegel von LOW auf HIGH. Sobald der Ein-/Ausgabezyk!us die Adreßtaktperiode A1 erreicht, wechselt an der Stelle C der Signalpegel von LOW auf HIGH. Als Folge davon tritt gleiches an der Stelle D ein. Dies wiederum bewirkt, daß an der Stelle E ein Signalpegel HIGH entsteht und statisch bestehen bleibt. Der rechnerinterne Adreßzähler 15 verharrt in der Adreßtaktperiode A1, so daß eine Selbsthaltung eintritt.

Der statische Signalpegel HIGH an der Stelle E bewirkt außerdem, daß auch der rechnerexterne Adreßzähler 9 in der Adreßtaktperiode A1 verbleibtund damit die zyklisch umlaufende Adressierung der Ein-/Ausgabeeinheiten unterbrochen ist.

Schließlich bewirkt der statische Signalpegel HIGH ah der Stelle E, daß die Zeitüberwachungsschaltung 19 ein LOW-Signal ausgibt.

Mit dem Signalpegel HIGH an der Stelle D wird das Sperrglied 14 veranlaßt, nicht mehr die innerhalb einer Adreßtaktperiode eingebundenen acht Datentakte auszugeben, sondern ein LOW-Signal, was sich auf die Stelle J überträgt. Das Speicherglied 22 erzeugt dadurch ausgangsseitig an der Stelle K ebenfalls ein LOW-Signal. Da dies bedeutet, daß im überwachten Bereich der speicherprogrammierbaren Steuerung kein Fehler vorliegt, ist damit zunächst gewährleistet, daß die in den normalen Ablauf eingreifenden Programmier- und Servicearbeiten zwar den Steuerungsfortgang unterbrechen, jedoch keine Meldung eines vermeintlichen Fehlers auslösen.

Nach beendeter Beantwortung der Anforderung setzt die zentrale Verarbeitungseinheit 1 das Anforderungsregister 12 zurück.

Als Folge davon wechseln auch alle veränderten Signalpegel in den Anfangszustand. Damit ist die Voraussetzung geschaffen, mit einem neuen Zeitabschnitt ti beginnen zu können. ....

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß Fehler, die während Programmier-und Servicearbeiten mit einem Zeitabschnittt3 in der zentralen Verarbeitungseinheit 1 auftreten, weder von der Zeitüberwachungsschaltung 19 noch über das konjunktive Verknüpfungsglied 20 erkannt werden. Zum Ausgleich wird im Festadreßregister 17 immer die Adresse einer Eingabeeinheit als Festadresse fixiert. Damit wird die Steuerung im Zeitabschnitt t3 nur durch Dateneingaben seitens dieser Eingabeeinheit beansprucht und ist demzufolge im Zusammenhang mit den unterbundenen Datenausgaben auch gegen jegliche Fehlausgaben gesichert. Auf diese Weise bleibt auch während des Zeitabschnitts t3 eine Überwachung gewahrt.

Schaltet ein Fehlerden rechnerinternen Adreßzähler 15 in eine von der Festadresse abweichende Stellung um, wird die Beantwortung der Anforderung vorzeitig verlassen und der Zeitabschnitt t3 fehlerbedingt beendet, wenn gleichzeitig an der Stelle A kein statischer Signalpegel HIGH vorliegt. In diesem Fall treten die Zeitüberwachungsschaltung 19 und das konjunktive Verknüpfungsglied 20 sofort ihre Überwachungsfunktion an.

Diese Überwachungsfunktion hinsichtlich eines ausfallenden Adreßtaktes üben die letztgenannten Mittel ohnehin aus, wenn kein Zeitabschnitt t3 benötigt wird. Dabei ist es gleichgültig, ob anstelle des wechselnden Signalpegels vom Adreßtakt das sich einstellende statische Signal an der Stelle A den Pegel LOW oder den Pegel HIGH annimmt.

Bei einem statischen Signalpegel LOW an der Stelle A gibt die Zeitüberwachungsschaltung 19 ein HIGH-Signal und damit ein Fehlersignal aus, sobald die Zeitschwelle überschritten ist. Dieser Fall ist in Figur 2 nicht dargestellt.

Ein statischer Signalpegel HIGH an der Stelle A schaltet, wie Figur 2 im erneuten Zeitabschnitt ti ausweist, das konjunktive Verknüpfungsglied 20 mit jedem an der Stelle G auftretenden Signalpegel HIGH durchlässig. Ein solches Zusammentreffen dieser beiden Signalpegel ist im fehlerfreien Zustand der zentralen Verarbeitungseinheit 1 ausgeschlossen. Das kurzzeitig an der Stelle J auftretende Fehlersignal wird im Speicherglied 22 gehalten. Dort bleibt es bestehen bis das Speicherglied 22 durch ein RESET-Signal gelöscht wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung überwacht somit die speicherprogrammierbare Steuerung ohne gesonderte Prüfschritte sowohl hinsichtlich Fehler, die während Programmier- und Servicearbeiten, als auch hinsichtlich Fehler, die während des normalen Betriebs in der zentralen Verarbeitungseinheit 1 auftreten. Zur Überwachung werden vorteilhafterweise keine zusätzlichen Steuersignale beziehungsweise Steuerleitungen benötigt.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur prüfschrittlosen Überwachung einer speicherprogrammierbaren Steuerung, die mit einem Mikrorechner in vorzugsweise Einchip-Ausführung versehen ist, wobei an der Adreßtaktleitung des Mikrorechners ein zyklisch umlaufender rechnerexterner Adreßzähler sowie ein hierzu synchron betriebener rechnerinterner Adreßzähler angeschlossen sind, eine Datentaktleitung vorgesehen und der zentralen Verärbeitungseinheit des Mikrorechners ein Anforderungsregister zum Anschluß eines Programmier- und Servicegerätes vorgeschaltet ist, unter Verwendung einer an die Adreßtaktleitung angeschlossenen Zeitüberwachungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein ODER-Glied (13) mittels seines ersten Eingangs in die Adreßtaktleitung (6) noch vor dem Anschluß des rechnerinternen Adreßzähiers (15) sowie ein Sperrglied (14) mittels seines unnegierten Eingangs in die Datentaktleitung (7) eingebunden sind, ein UND-Glied (18) mittels seines ersten Eingangs am Anforderungsregister (12) angeschlossen und ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des ODER-Glieds (13) sowie mit dem negierten Eingang des Sperrglieds (14) verbunden ist, ein Festadreßregister (17) vorgesehen ist, eine Vergleicherschaltung (16) mit einem Eingang am rechnerinternen Adreßzähler (15) sowie mit dem anderen Eingang am Festadreßregister (17) angeschlossen und ausgangsseitig mit dem zweiten Eingang des UND-Glieds (18) verbunden ist, ein konjunktives Verknüpfungsglied (20) mit einem Eingang an der Adreßtaktleitung (6) sowie mit dem anderen Eingang an derDatentaktleitung (7) angeschlossen undein disjunktives Verknüpfungsglied (21) der Zeitüberwachungsschaltung (19) sowie dem konjunktiven Verknüpfungsglied (20) nachgeschaltet ist.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung bezieht sich auf die Überwachung einer speicherprogrammierbaren Steuerung, die mit einem Mikrorechner versehen ist, wobei auf gesonderte Prüfschritte im Programmablauf des Mikrorechners verzichtet wird. Aus dem Überwachungsergebnis für Adreßzyklen und für Adreßtakte wird auf die Funktiohstüchtigkeit der Steuerung geschlossen. Die Erfindung ist bei unterschiedlichen speicherprogrammierbaren Steuerungen anwendbar, insbesondere aber zweckmäßig bei Kleinsteuerungen mit einem Mikrorechner in Einchip-Ausführung.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Es ist bekannt, die Funktion einer mit einem Mikrorechner versehenen^peicherprogrammierbaren Steuerung ohne gesonderte Prüfschritte zu überwachen, indem ausgewählte Parameter, die an den Steuerablauf gebunden sind, kontrolliert werden. Eine solche Lösung gemäß DE-OS 3232 513 befaßt sich mit einer Überwachungszeitgeberschaltung für das Steuersystem einer Kraftanlage. Sie enthält eine Impulsüberwachungs'schaltung, die die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Steuerimpulsen erfaßt, die ein Steuerrechner ausgibt.

   Überschreitet ein solcher Steuerimpuls ein vorbestimmtes Zeitintervall, dann sendet die Impulsüberwachungsschaltung ein Fehlersignal aus, demzufolge weitere Steuerimpulse von der Kraftanlage ferngehalten werden. Diese Lösung wie auch eine Vielzahl weiterer bekannter Lösungen, die das gleiche Prinzip benutzen, verwirklichen eine Zeitüberwachung, wobei die Zeitschwelle entweder mittels eines regelmäßig nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators oder mittels eines rückstellbaren Zählers realisiert wird.

   In der DDR-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen WP G 05 B/287 541.8 wurde bereitsauf die Verwendung eines zyklisch umlaufenden Adreßzähiers bei der Adressierungsüberwachung von Ein- und Ausgabekanälen einer programmierbaren Steuerung mit Mikrorechner Bezug genommen. Dieser Adreßzähler sendet an einer vorbestimmten Stelle ein Kontrollsignal zum Mikrorechner zurück, wenn der von Adressierung zu Adressierung angeschlossener peripherer Geräte fortschreitend neue Zählerstand diese Stelle erreicht. Das Kontrollsignal wird im Mikrorechner mit dem Zählerstand eines weiteren Zählers verglichen, der mit denselben Taktsignalen wie der Adreßzähler fortgeschaltet wird. Nur im fehlerfreien Zustand löst das Vergleichsergebnis den nächsten Adreßzyklus aus. Neben einem Dateneingabebus, einem Datenausgabebus und der Adreßtaktleitung ist eine Datentaktleitung zwischen Mikrorechner und den peripheren Geräten vorgesehen. Eine Zeitüberwachung wie auch eine Adreßzyklusüberwachung muß zeitweilig unterbrochen werden, wenn an die Steuerung ein Programmiergerät angeschlossen wird und Kollisionen zwischen einerseits dem Datenaustausch von Programmiergerät und Steuerung sowie andererseits der Überwachung vermieden werden müssen. Das ist bei Inbetriebnahme- oder bei Servicearbeiten der Fall. Hierfür bedarf es zusätzlicher Maßnahmen.