DE10059301A1 - Peripherie-Baugruppe - Google Patents

Abstract

Für einen besonders schnellen Zugriff auf digital gesteuerte Ein- und/oder Ausgänge ist erfindungsgemäß eine Peripherie-Baugruppe (1) für eine Datenverarbeitungseinrichtung (2) mit einer Prozessoreinheit (4) vorgesehen, umfassend eine Mehrzahl von Eingängen (E(n)) und/oder Ausgängen (A(n)), die über eine Schnittstelle (6) mit der Prozessoreinheit (4) zur Ansteuerung der Eingänge (E(n)) und/oder der Ausgänge (A(n)) verbunden sind, wobei ein programmierbarer Logikbaustein (10) mit anwenderspezifischen Funktionsbausteinen (FB) zu einer unmittelbaren Ansteuerung der Eingänge (E(n)) und/oder Ausgänge (A(n)) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Peripherie-Baugruppe einer Da­ tenverarbeitungseinheit mit einer Prozessoreinheit, z. B. Automatisierungssystem mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung und mit digitalen/analogen Eingangs- und/oder Ausgangs-Baugruppen.

Eine derartige Datenverarbeitungseinheit umfaßt üblicher­ weise als wesentliche Komponenten die Peripherie-Baugrup­ pen, ein Koppelnetz zur Anbindung der Peripherie-Baugruppen und eine zentrale Steuerung mit einem Prozessor. In der Pe­ ripherie dienen die Peripherie-Baugruppen der Anpassung zwischen der zentralen Steuerung mit der Prozessoreinheit und den Endgeräten, z. B. den Sensoren, Antrieben, etc., welche entsprechend der auf der Prozessoreinheit ablaufenden Logik gesteuert und/oder geregelt werden. Nachteilig dabei ist, daß die Peripherie-Baugruppen als passive Ein­ heiten ausgebildet sind. Die Steuerung der Ein- und/oder Ausgänge oder eine Steuerung dieser von anderen Baugruppen wird von der Prozessoreinheit der zentralen Steuerung aus­ geführt. Insbesondere bei zeitkritischen Anwendungen führt das zu einer langen Reaktionszeit zwischen Anforderung, z. B. durch Interruptmechanismen oder durch Polling, und eigentlicher Zustandssteuerung der Ein- und/oder Ausgänge. Somit ist die Zeitauflösung, welche die Zeit zwischen Zu­ standsabfrage der Ein-/Ausgänge und Steuerung dieser dar­ stellt, sehr begrenzt. Heute übliche Systeme, auch zeitkri­ tische Systeme, die mittels Interruptmechanismen einen schnellen Zugriff auf die Peripherie-Baugruppen haben, wei­ sen für die Peripherie-Baugruppen eine Zeitauflösung von ca. 10 ms auf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Peripherie-Bau­ gruppe anzugeben, welche einen besonders schnellen Zugriff auf die Ein- und/oder Ausgänge ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Periphe­ rie-Baugruppe für eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Prozessoreinheit, umfassend eine Mehrzahl von Ein­ gängen und/oder Ausgängen, die über eine Schnittstelle mit der Prozessoreinheit zur Ansteuerung der Eingänge und/oder der Ausgänge verbunden sind, wobei ein programmierbarer Lo­ gikbaustein mit anwenderspezifischen Funktionsbausteinen zu einer unmittelbaren Ansteuerung der Eingänge und/oder der Ausgänge vorgesehen ist. Durch eine derartige aktive Peri­ pherie-Baugruppe, welche unmittelbar die Ein- und/oder Aus­ gänge steuert, ist eine sehr schnelle Reaktionszeit oder Lesezeit der Eingänge/Ausgänge ermöglicht. Vorzugsweise ha­ ben die Eingänge und/oder die Ausgänge eine Zeitauflösung von kleiner 0,1 µs. Der Logikbaustein steuert dabei direkt die Ein- und/oder Ausgänge an. Durch einen derartigen de­ zentralen Logikbaustein unabhängig von der zentralen Pro­ zessoreinheit ist eine schnelle, flexible, anwenderspezifi­ sche Steuerung der Ein- und/oder Ausgänge ermöglicht. Ins­ besondere ist eine Entkopplung zeitkritischer Anwendungen der Peripherie-Baugruppe von der Prozessoreinheit ermög­ licht, z. B. Not-Aussteuerungen einzelner Ausgänge oder Ab­ fragen sicherheitsrelevanter Eingänge.

Zweckmäßigerweise umfaßt der Logikbaustein eine Zähler- Funktion, eine Zeit-Funktion und/oder boolsche Funktionen in Form von Funktionsbausteinen. Für eine freie Konfigu­ rierbarkeit der Funktionsbausteine ist der Logikbaustein vorzugsweise mit der Prozessoreinheit verbunden ist. Alter­ nativ oder zusätzlich ist ein Interface zur Programmierung des Logikbausteins vorgesehen. Hierdurch kann der Logikbau­ stein direkt an der Peripherie-Baugruppe mittels eines ex­ ternen Programmiergeräts konfiguriert werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch Integration einer von der Prozessor­ einheit unabhängigen Logikeinheit auf der Peripherie-Bau­ gruppe die Reaktionszeiten bezüglich anwenderspezifischer Steuerungen oder Funktionen erheblich reduziert sind. Somit wird insgesamt auf die Datenverarbeitungseinheit gesehen, die Reaktionszeit und die Verfügbarkeit einzelner Ein-/Aus­ gänge erheblich gekürzt bzw. erhöht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur eine Peri­ pherie-Baugruppe 1 mit mehreren Eingängen E(n) und Ausgän­ gen A(n) einer Datenverarbeitungseinheit 2, die eine Pro­ zessoreinheit 4 zur zentralen Steuerung der Eingänge E(n) und/oder der Ausgänge A(n) umfaßt. Als Peripherie-Baugruppe 1 dient beispielsweise eine digitale oder analoge Ein- oder Ausgabe-Baugruppe einer Datenverarbeitungseinheit 2 (auch I/O-Baugruppen genannt). Die Datenverarbeitungseinheit 2 ist beispielsweise ein Automatisierungssystem für eine technischen Anlage mit einer zentralen speicherprogrammier­ baren Steuerung in Form der Prozessoreinheit 4 (= Mikropro­ zessor CPU) oder ein Personalcomputer.

Die Peripherie-Baugruppe 1 weist eine Schnittstelle 6 zur Anbindung der Prozessoreinheit 4 auf. Zur Entkopplung der Peripherie-Baugruppe 1 von der Peripherie, z. B. von Senso­ ren, Antrieben, Motoren, etc. ist eingangsseitig ein Kop­ pelelement 8, z. B. ein Optokoppler, vorgesehen. Für eine schnelle Steuerung der Eingänge E(n) und/oder Ausgänge A(n) unabhängig von der Prozessoreinheit 4 umfaßt die Periphe­ rie-Baugruppe 1 einen Logikbaustein 10. Der Logikbaustein 10 umfaßt eine Anzahl von anwenderspezifischen Funktions­ bausteinen FB, die zur unmittelbaren Steuerung der Ein-/­ Ausgänge E(n), A(n) dienen. Insbesondere für zeitkritische Anwendungen sind als Funktionsbausteine FB Standardsteue­ rung mit einer Zähler-Funktion, einer Zeit-Funktion und/­ oder anderen einfachen, boolschen Funktionen vorgesehen.

Je nach Art und Ausführung der Peripherie-Baugruppe 1 weist diese ein Interface 12 zur Anbindung eines externen Pro­ grammiergeräts (nicht näher dargestellt) auf. Mittels des externen Programmiergeräts kann der Logikbaustein 10 frei konfiguriert werden. Der Logikbaustein 10 ist über die Schnittstelle 6 mit der Prozessoreinheit 4 verbunden. Al­ ternativ oder zusätzlich ist somit der Logikbaustein 10 mittels der Prozessoreinheit 4 frei konfigurierbar.

Durch eine derartige, aktive Peripherie-Baugruppe 1 umfas­ send den Logikbaustein 10, welcher zur schnellen Steuerung der Ein- und/oder Ausgänge E(n), A(n) eine Entkopplung der Anwendung von der Prozessoreinheit 4 ermöglicht, ist eine Zeitauflösung der Ein- und/oder Ausgänge E(n), A(n) von kleiner 0,1 µs gegeben.

Claims (5)

1. Peripherie-Baugruppe (1) für eine Datenverarbeitungsein­ richtung (2) mit einer Prozessoreinheit (4), umfassend eine Mehrzahl von Eingängen (E(n)) und/oder Ausgängen (A(n)), die über eine Schnittstelle (6) mit der Prozessoreinheit (4) zur Ansteuerung der Eingänge (E(n)) und/oder der Aus­ gänge (A(n)) verbunden sind, wobei ein programmierbarer Lo­ gikbaustein (10) mit anwenderspezifischen Funktionsbaustei­ nen (FB) zu einer unmittelbaren Ansteuerung der Eingänge (E(n)) und/oder der Ausgänge (A(n)) vorgesehen ist.

2. Peripherie-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Logikbaustein (10) eine Zähler-Funktion, eine Zeit-Funktion und/oder boolsche Funktionen in Form von Funktionsbausteinen (FB) umfaßt.

3. Peripherie-Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Logikbaustein (10) mit der Prozes­ soreinheit (4) verbunden ist.

4. Peripherie-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Interface (12) zur Program­ mierung des Logikbausteins (10) vorgesehen ist.

5. Peripherie-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (E(n)) und/oder die Ausgänge (A(n)) eine Zeitauflösung von 0,1 µs und klei­ ner aufweisen.