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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Steuersystem.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Mit einer Anwendung zur Ausführung einer automatischen Steuerung von Transportmitteln, wie etwa einem Automobil, einem Zug, einem Flugzeug, einem Schiff, einem Raumschiff oder ähnlichem, einem Roboter, einer Herstellungsvorrichtung, einer Verwaltungsvorrichtung, oder ähnlichem, wird der Zustand einer Anwendung, die ein Steuerobjekt ist, durch eine Steuereinheit mittels Verbinden des Steuerobjekts und der Kontrolleinheit durch einen elektrischen Draht (einen Draht) überwacht und der Betrieb des Steuerobjekts wird gesteuert. Es werden so viele elektrische Drähte oder Leitungen benötigt wie die Anzahl der zu steuernden und zu überwachenden Zustände (Kontaktpunktinformationen) zwischen der Steuereinheit und dem Steuerobjekt und der Aufbau ist aufs Höchste kompliziert, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.
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Demgemäß wurde ein Verfahren zum Ausführen einer Datenkommunikation mittels einer kleineren Anzahl von elektrischen Drähten oder Leitungen als Signalleitungen mittels serieller Kommunikation oder ähnlichem und zum Ausführen von verschiedenen Arten von Steuerung erfunden und betrieben. Insbesondere werden mit einem Steuersystem zur Fahrzeugkontrolle, Maschinenkontrolle oder ähnlichem, wie etwa einer Relaisanschlusseinheit oder einer in
JP 2008-5290 A beschriebenen elektronischen Steuereinheit, Signale, die die Kontaktpunktinformation angeben, mittels eines Kommunikationssteuer-IC für Fahrzeug-LAN zum Ausführen von Übertragen und Empfangen von Nachrichten gemultiplext, die mit Kommunikationsstandards wie CAN (”Controller Area Network”, Steuerbereichsnetzwerk) oder FlexRay (einer eingetragenen Marke der Daimer Chrysler AG) konform sind, um dadurch eine große Anzahl von Steuerobjekten durch eine kleine Anzahl von Signalleitungen zu steuern.
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Zusätzlich wird das Fahrzeug-LAN hierarchisch in Gruppen geteilt und ein Gateway wird in einen Anschlussbereich von einem oberen Fahrzeug-LAN zu einem unteren Fahrzeug-LAN angeordnet. Des Weiteren wird mit Bezug auf das Fahrzeug-LAN eine Fehlerkontrolle durch gleichzeitiges Kommunizieren von Informationen eines redundanten Items ausgeführt, zum Beispiel zum Bestimmen, ob eine zu kommunizierende Nachricht korrekt ist, und eine Nachricht, bei der ein Kommunikationsfehler aufgetreten ist, wird verworfen. Demgemäß kann das Auftreten eines Steuerfehlers durch eine Nachricht, die durch einen Kommunikationsfehler geändert wurde, von vornherein verhindert werden.
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7 zeigt ein Diagramm eines Beispiels eines konventionellen automatischen Steuersystems 90. In 7 bezeichnet das Referenzzeichen 91 ein Steuerobjekt, das Referenzeichen 92 eine Unterstation, an die das Steuerobjekt 91 anzuschließen ist, das Referenzzeichen 93 eine mit einer Steuereinheit 94 zum Steuern des Steuerobjekts 91 ausgestattete Hauptstation, das Referenzzeichen 95 eine Relaisstation, die zwischen der Hauptstation 93 und der Unterstation 92 angeordnet ist, zum Weiterleiten von Kontaktpunktinformationen über das Steuerobjekt 91, das Referenzzeichen 96 eine erste Kommunikationsleitung, das Referenzzeichen 97 eine zweite Kommunikationsleitung, die Referenzzeichen 93a und 95a Kommunikationseinheiten zum Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformationen über die erste Kommunikationsleitung 96, die Bezugszeichen 95b und 92a Kommunikationseinheiten zum Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformationen über die zweite Kommunikationsleitung 97, das Referenzzeichen 92b einen Eingangs-/Ausgangsport zum Speichern der durch die Kommunikationseinheit 92a übertragenen und empfangenen Kontaktpunktinformationen und zum Ein-/Ausgeben der Kontaktpunktinformationen in/aus dem Steuerobjekt 91, das Referenzzeichen 93b einen Dualportspeicher (im Folgenden als DPM, „dual port memory”, bezeichnet) zum Speichern der durch die Kommunikationseinheit 93a übertragenen und empfangenen Kontaktpunktinformationen und das Referenzzeichen 95c einen DPM zum Speichern der durch die Kommunikationseinheiten 95a und 95b übertragenen und empfangenen Kontaktpunktinformationen.
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Zusätzlich weist das Steuerobjekt 91 zum Beispiel einen Motor 91a, einen dem Motor 91a bereitgestellten Drehgeber 91b und einen Schalter 91c auf.
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Gemäß dem in der obigen Weise konfigurierten automatischen Steuersystem 90 wird die von der Steuereinheit 94 an den Motor 91a übertragene Kontaktpunktinformation in den DPM 93b geschrieben. Hierauf wird die in dem DPM 93b gespeicherte Kontaktpunktinformation durch die Kommunikationseinheit 93a über die erste Kommunikationsleitung 96 an die Kommunikationseinheit 95a der Relaisstation 95 übertragen und in den DPM 95c geschrieben. Ebenso wird die in den DPM 95c geschriebene Kontaktpunktinformation durch die Kommunikationseinheit 95b mittels der zweiten Kommunikationsleitung 97 an die Kommunikationseinheit 95a der Unterstation 92 übertragen und in den Eingangs-/Ausgangsport 92b geschrieben, um an den Motor 91a ausgegeben zu werden.
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Auf ähnliche Weise wird die Kontaktpunktinformation, die von dem Drehgeber 91b oder dem Schalter 91c in den Eingangs-/Ausgangsport 92b eingegeben werden soll, durch Kommunikation mittels der zweiten Kommunikationsleitung 97 und der ersten Kommunikationsleitung 96 zu dem DPM 93b übertragen und in die Steuereinheit 94 eingegeben. Dadurch wird es der Steuereinheit 94 ermöglicht, den Motor 91a gemäß des Zustands jeder der Einheiten 91b und 91c zu steuern.
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Gemäß des konventionellen automatischen Steuersystems 90 ist jedoch der Aktualisierungszyklus (der Kommunikationszyklus) der durch die Kommunikationseinheiten 95b, 92a, 93a und 95a übertragenen und empfangenen Kontaktpunktinformation langsamer als der Steuerzyklus durch die Steuereinheit 94. Deshalb ist es der Steuereinheit 94 nicht möglich ihre Kapazitäten hinreichend zu auszuschöpfen. Das heißt, der Steuereinheit 94 ist es nur möglich, den Zustand des Steuerobjekts 91 zu detektieren, nachdem zumindest eine Zeitspanne verstrichen ist, die länger als der langsamste Kommunikationszyklus der Kommunikationseinheiten 95b, 92a, 93a und 95a ist, und es existiert eine lange Wartezeit für die Steuereinheit 94. Deshalb führt die Steuereinheit 94 in diesem Maße unnötige Rechenvorgänge aus und erhöht unnötigerweise den Energieverbrauch.
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Zudem wird der Zyklus, in dem die Steuereinheit 94 fähig ist, die aktualisierten Kontaktpunktinformationen zu erhalten, durch die Anzahl der Relaisstationen 95 oder die Zeitsteuerung der auf den DPM 93b zugreifenden Steuereinheit 94 beeinflusst und es existiert ein Problem, dass, da die Länge der Verzögerungszeit, in der die Kontaktpunktinformation des Steuerobjekts 91 detektiert werden kann, nicht konstant ist, eine zeitlich genaue Steuerung nicht ausgeführt werden kann.
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Des Weiteren ist es, im Fall, dass zum Beispiel eine automatische Steuerlogik zum Zählen des Takts des Drehgebers 91b als Kontaktpunktinformation ausgebildet ist, denkbar, dass unnötige Takte gezählt werden, oder dass aufgrund des Auftretens eines Kommunikationsfehlers ungezählte Takte existieren. Um mit solchen Kommunikationsfehlern umzugehen, ist es denkbar für jede Kommunikation, die jede der Kommunikationsleitungen 96 und 97 benutzt, eine Fehlerüberprüfung auszuführen. Aber dann kann der Einfluss einer Kommunikationsverzögerung durch die Fehlerüberprüfung signifikant werden.
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Andererseits wird als ein effektives Fehlerüberprüfungsverfahren zum Zeitpunkt des Änderns der Kontaktpunktinformation Fehlerüberprüfung durch sogenanntes doppeltes Vergleichen des Prüfens („double collation checking”), ob die Information zweimal hintereinander zur letzten Information geändert wurde, ausgeführt. Wie in dem in 7 gezeigten Beispiel kann jedoch, im Fall dass Kommunikation mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten weitergeleitet wird, in Abhängigkeit von der Zeitsteuerung der weitergeleiteten Kommunikation Kontaktpunktinformation mit einem Fehler zweimal hintereinander kommuniziert werden, und Kommunikationsfehler können sogar dann nicht entfernt werden, wenn das doppelte Vergleichen ausgeführt wird.
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Demgemäß werden konventionellerweise die Kommunikationsgeschwindigkeiten der Kommunikationseinheiten 95b, 92a, 93a und 93a soweit wie möglich erhöht, um eine Synchronie der Steuerung durch die Steuereinheit 94 zu gewährleisten. Das heißt, um ein Kontaktpunktsignal, das sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr mehreren zehn bis mehreren hundert kHz ändert, zu übertragen und zu empfangen, kann zum Beispiel ein LAN einbezogen werden, das zu einer Hochgeschwindigkeitskommunikation mit einer hinreichenden Geschwindigkeit von einigen Mbps bis zu 1 Gbps fähig ist, und Pseudosimultanität kann erreicht werden. Es ist aber unumgänglich, dass sich, wenn die Kommunikationsgeschwindigkeit mittels LAN erhöht wird, die Kosten für das Einsetzen des LAN aufs Höchste erhöhen.
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Zusätzlich weisen heutzutage viele Mikrocomputer, die als Steuereinheiten benutzt werden, einen Port, der mit SPI (”Serial Peripheral Interface”, serielle periphere Schnittstelle: einen von Motorola vorgeschlagenen Kommunikationsstandard) oder I2C (”I-squared-C”, I-quadriert-C: einen von Philips vorgeschlagenen Kommunikationsstandard) konform ist, einen UART (”Universal Asychronous Receiver Transmitter”, universaler asynchroner Empfängerüberträger) Port und eine isochrone serielle Busschnittstelle auf und eine Vereinfachung unter Benutzung dieser Schnittstellen ist erstrebenswert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der oben beschriebenen Umstände gemacht und ihr Ziel ist es, ein automatisches Steuersystem, eine Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilungsvorrichtung und eine Unterstation des automatischen Steuersystems bereitzustellen, die fähig sind ein Steuerobjekt zu synchronisieren und zu steuern, während sie unnötige Signalverarbeitung vermeiden.
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Um das oben beschriebene Problem zu lösen, stellt eine erste Erfindung ein automatisches Kontrollsystem bereit, das eine Unterstation, die mit einem Steuerobjekt verbunden ist, eine Hauptstation, die mit einer Steuereinheit zum Steuern des Steuerobjekts verbunden ist, eine Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung, die zwischen der Hauptstation und der Unterstation angeordnet ist und eine Reihe von Kontaktpunktinformationen sammelt und verteilt, die in einen vorbestimmten Kommunikationszyklus kommuniziert wurden, und eine Mehrzahl von Kommunikationsleitungen, die die Hauptstation und die Unterstation über zumindest eine Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung verbinden auf, wobei die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung Sammeln und Verteilen der Reihe von Kontaktpunktinformationen in Synchronisation mit allen Kommunikationsleitungen ausführt, die von der Steuereinheit gesteuert werden, und wobei die Steuereinheit die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung veranlasst, Sammeln und Verteilen der Reihe von Kontaktinformationen in Synchronisation auszuführen und die über die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung gesammelten Kontaktpunktinformationen mit vorherigen Kontaktpunktinformationen vergleicht, die in einen früheren Kommunikationszyklus gesammelt wurden, und im Fall einer Übereinstimmung als wahr befindet und die Steuerung mittels wahrer Kontaktpunktinformation ausführt.
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Gemäß dem automatischen Steuersystem überträgt und empfängt die Hauptstation die Kontaktpunktinformation an/von der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung und überträgt und empfängt mit einem vorbestimmten Kommunikationszyklus auch eine Reihe von Kontaktpunktinformationen an die Unterstation durch Kommunizieren über die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung. Dadurch wird eine Aktualisierung eine Reihe von Kontaktpunktinformationen in jedem vorbestimmten Kommunikationszyklus sowohl in der Hauptstation als auch in der Unterstation vervollständigt.
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Des Weiteren bedeutet Kontaktpunktinformation in der vorliegenden Erfindung Bitinformation, die zum Beispiel einen Kontaktpunkt zum Ausführen einer An/Aus-Steuerung eines Aktuators des Steuerobjekts anzeigt und ein Bitsignal, das den An/Aus-Zustand eines Sensors oder eines Schalters des Steuerobjekts anzeigt, und bezieht sich auf ein Signal mit zwei Werten, hoch und tief, oder ein Signal mit drei Werten, hoch, tief und offen. Diese Kontaktpunktinformation ist vorzugsweise Bitinformation zum Steuern aller Steuerobjekte, die in einem beweglichen Körper, wie etwa einem Fahrzeug, installiert sind. Es versteht sich aber von selbst, dass sogar wenn die Kontaktpunktinformation irgendeine von verschiedenen Arten von Bitinformationen ist, die in einem automatischen Steuersystem von anderen FA-Vorrichtungen und ähnlichem benutzt werden, eine Anwendung auf jegliche Kommunikationssysteme, die ein Sammeln und Verteilen einer Reihe von Bitinformationen in einem vorgegebenen Kommunikationszyklus ausführen, möglich ist.
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Da die Steuereinheit Kontaktpunktinformationen, die durch Kommunikation gesammelt wurden, mit vorherigen Kontaktpunktinformationen vergleicht, die in einem früheren Kommunikationszyklus gesammelt wurden, und die Kontaktpunktinformationen im Fall eines Übereinstimmens als richtig annimmt, und dadurch eine Steuerung durch die Kontaktpunktinformationen ausführt, kann das Steuerobjekt, nachdem die Richtigkeit der übertragenen Kontaktpunktinformationen überprüft wurde, gesteuert werden und der Betrieb ist verlässlich. Das heißt, dass der Vergleich von Teilen der Kontaktpunktinformation über Kommunikationszyklen ausgeführt wird, und dass dies ein Verfahren ist, das überprüft, ob die gleichen Kontaktpunktinformationen zweimal hintereinander empfangen werden (im Folgenden als Doppelvergleich oder Doppelkollation bezeichnet). Kommunikationsfehler, die aufgrund externer Störungen wie etwa aufgrund von Rauschen auftreten, üben selten, oder realistischer Weise nie, über Kommunikationszyklen hinweg den gleichen Einfluss auf die gleiche Kontaktpunktinformation aus. Demgemäß kann eine fehlerhafte Steuerung, die auf einen Kommunikationsfehler basiert, durch den Doppelvergleich praktisch eliminiert werden.
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Des Weiteren wird die durch die Steuereinheit in der automatischen Steuerung benutzte Kontaktpunktinformation um den Betrag einer bekannten Verzögerungszeit verzögert aktualisiert, die basierend auf einem vorgegebenen Kommunikationszyklus berechnet werden kann. Deshalb ist die Steuereinheit fähig eine synchrone Steuerung auszuführen und die Verlässlichkeit der Steuerung ist in diesem Maße verbessert. Zusätzlich kann gemäß des Doppelvergleichs die über eine Mehrzahl von Kommunikationsleitungen übertragene Kontaktpunktinformation durch die Steuereinheit überprüft werden, die den Vergleich nur einmal ausführt. Deshalb kann die Signalverarbeitungslast der Steuereinheit auf ein Minimum gesenkt werden.
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Die Kontrolleinheit ist zum Beispiel ein Arithmetikprozessor eines Einchipmikrocomputers und Kommunikation über die Kommunikationsleitungen wird durch einen seriellen Kommunikationsport ausgeführt, der im Allgemeinen zum Beispiel in den Einchipmikrocomputer eingebettet ist. Dieser serielle Kommunikationsport ist eine Kontaktpunktinformationsübertrags- und -vergleichseinheit, die serielle Kommunikation mittels einer der seriellen Busschnittstellen, wie etwa SPI oder I2C, der isochronen seriellen Schnittstelle, des mit dem RS-232C-Standard konformen URAT oder mittels eines Tokenübertragungsverfahrens (token passing method) ausführt. Darüber hinaus ist in diesem Fall die Hauptstation der Einchipmikrocomputer selbst und die Hauptstation weist die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -vergleichseinheit (den seriellen Kommunikationsport) auf, der mit der durch den Arithmetikprozessor in der Hauptstation ausgebildeten Kontrolleinheit verbunden ist.
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Des Weiteren ist die Kontrolleinheit derart ausgebildet, dass sie fähig ist zum Beispiel ein Ablaufsteuerprogramm und ähnliches zum automatischen Steuern des Steuerobjekts auszuführen. Darüber hinaus führt die Steuereinheit vorzugsweise ein Übertragen und Empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen mittels serieller Kommunikation aus. Dadurch kann die Anzahl der Signalleitungen reduziert werden und eine Miniaturisierung der Baugruppe zu einem einzelnen Chip und eine Vereinfachung der Verdrahtung kann erreicht werden.
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Durch die serielle Kommunikation, die zwischen der Steuereinheit und der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung der Hauptstation ausgeführt wird, ist es möglich, durch die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung, die ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal überträgt, das den Übertragungsvorbereitungsabschluss der Kontaktpunktinformation, die an die Hauptstation weitergeleitet werden soll, anzeigt, und die ein Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformation beginnt, wenn das Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal durch die Hauptstation empfangen wird, mit Bezug auf alle Kommunikationsleitungen Synchronie zu erreichen. Die Synchronie kann aber auch durch die Hauptstation, die intermittierend Übertragungsstartzeitsignale an die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung überträgt, und die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung, die Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformation gemäß des Empfangs des Übertragungsstartzeitsignals beginnt, erreicht werden. Alternativ ist es auch möglich, die oben erwähnten Signale wegzulassen und, wenn die Hauptstation mit dem Übertragen eines seriellen Signals der Kontaktpunktinformation an die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung beginnt, kann die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung mit dem Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformation an/von der Unterstation synchron mit dem Beginn des Empfangens des seriellen Signals beginnen.
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Des Weiteren kann die Kommunikation, die zwischen der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung und der Unterstation ausgeführt wird, serielle Kommunikation mittels der seriellen Busschnittstelle, wie etwa SPI oder I2C, der isochronen seriellen Schnittstelle, oder mit dem RS-232C-Standard konformen UART sein. Aber im Fall, dass das Sammeln und Verteilen der Kontaktpunktinformationen eines beweglichen Körpers ausgeführt wird, wird ein Einsparen an Verdrahtung vorzugsweise durch Ausführen von Spannungsübereinanderlagerung (PLC: ”Power Line Communications”) und durch Benutzen der Kommunikationsleitung als Stromleitung (gewöhnlicher Gebrauch) erreicht.
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Normalerweise ist die Geschwindigkeit der Arithmetikverarbeitung zum Ausführen automatischer Steuerung durch die Steuereinheit hinreichend größer als der die Kommunikationsleitung benutzende Kommunikationszyklus und die Steuereinheit benötigt die Kapazität, um Hochgeschwindigkeitsverarbeitung auszuführen, nicht und kann deshalb in diesem Ausmaß günstiger hergestellt werden. Die Steuereinheit kann aber das automatische Steuern des Steuerobjekts und andere Arithmetikverarbeitung auch parallel ausführen, so dass ihre arithmetische Verarbeitungskapazität effektiv genutzt wird. In jedem Fall kann durch Ausführung der automatischen Steuerung in Synchronie mit dem Kommunikationszyklus der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung notwendige und hinreichende automatische Steuerverarbeitung ausgeführt werden.
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Die Steuereinheit weist einen ersten Puffer oder Zwischenspeicher zum Speichern der im vorherigen Kommunikationszyklus empfangenen Kontaktpunktinformationen und einen zweiten Puffer oder Zwischenspeicher zum Aktualisieren und Speichern der Kontaktpunktinformationen, wenn die Kontaktpunktinformation, die im laufenden Kommunikationszyklus empfangen wurde, mit der vorherigen Kontaktpunktinformation, die in dem ersten Zwischenspeicher gespeichert ist, verglichen und im Fall einer Übereinstimmung als richtig erkannt wird, auf, wobei in einem Fall das Steuerobjekt basierend auf den in dem zweiten Zwischenspeicher gespeicherten Kontaktpunktinformationen gesteuert werden soll, da die im vorherigen Kommunikationszyklus empfangenen Kontaktpunktinformationen in dem ersten Zwischenspeicher gespeichert sind, die im ersten Zwischenspeicher gespeicherten Kontaktpunktinformationen und die aktuell empfangenen Kontaktpunktinformationen verglichen werden können. Dass die gleichen neuesten Kontaktpunktinformationen zweimal hintereinander empfangen wurden, kann im Fall einer Übereinstimmung leicht bestimmt werden und man kann sich auf den Wert der Kontaktpunktinformationen als den wahren Wert verlassen.
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Des Weiteren kann, da die Kontaktpunktinformation, die durch die Übereinstimmung als der richtige Wert bestätigt wurde, im zweiten Zwischenspeicher gespeichert ist, leicht eine hoch verlässliche automatische Steuerung durch Ausführen der Steuerung basierend auf den in dem zweiten Zwischenspeicher gespeicherten Kontaktpunktinformationen ausgeführt werden. Überprüfen der Übereinstimmung ist Signalverarbeitung, die leicht ausgeführt werden kann und durch Ausführen der Verarbeitung mittels Software durch den Arithmetikprozessor kann die Hardwarestruktur vereinfacht werden und die Zeit, die von der Steuereinheit mit Warten auf eine Aktualisierung der Kontaktpunktinformationen mittels Kommunikation verwendet wird, kann effektiv genutzt werden. Die Verarbeitung kann aber auch durch Hardware, die einen Komparator benutzt, ausgeführt werden und die arithmetische Verarbeitungslast auf dem Arithmetikprozessor kann so stark wie möglich reduziert werden. In jedem Fall wird die Steuereinheit eine Mehrzahl von seriellen Kommunikationstätigkeiten steuern, ohne dass der Arithmetikprozessor eine große Verarbeitungslast tragen muss.
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In der vorliegenden Erfindung kann die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheiten aufweisen, die zwischen der Unterstation und der Hauptstation angeordnet sind mit den Kommunikationsleitungen verbunden sind, und die zum Übertragen und empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen in einem vorbestimmten Kommunikationszyklus geeignet sind, einen Weiterleitungszwischenspeicher oder Puffer zum Speichern von Kontaktpunktinformationen, die Übertragen oder Empfangen wurden und einer Kommunikationszyklusangleichungseinheit zum Synchronisieren eines Kommunikationszyklus jeder der Kommunikationsleitungen mit einem Steuern durch die Steuereinheit.
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Mit der oben beschriebenen Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung überträgt und empfängt jede Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit eine Reihe von Kontaktpunktinformationen in einem vorbestimmten Kommunikationszyklus und deshalb kann die in dem Weiterleitungszwischenspeicher gespeicherte Kontaktpunktinformation auf die neueste Information in dem vorbestimmten Kommunikationszyklus aktualisiert werden. Zudem synchronisiert die Kommunikationszyklusangleichungseinheit den Kommunikationszyklus jeder der Kommunikationsleitungen mit der Steuerung durch die Steuereinheit und deshalb wird der Inhalt des Weiterleitungszwischenspeichers in jedem Kommunikationszyklus auf die neueste Kontaktpunktinformation aktualisiert.
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Die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit ist einer der seriellen Kommunikationsports mit der seriellen Busschnittstelle, wie etwa SPI oder I2C, der isochronen seriellen Schnittstelle, mit dem RS-232-C Standard konformen UART, und einem seriellen Kommunikationsport, der Kommunikation mittels des Tokenübertragungsverfahrens ausführt.
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Darüber hinaus kann die Kommunikationszyklusangleichungseinheit verschiedene Verfahren anwenden, um das Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformationen durch die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit zu steuern und die Synchronisation des Kommunikationszyklus zu erreichen, aber die Synchronisation wird vorzugsweise durch Übertragen und Empfangen eines Übertragungserlaubnissignals an die Hauptstation, das Übertragung erlaubt, eines Übertragungsvorbereitungsabschlusssignals, das anzeigt, dass Daten auf der Unterstationsseite zur Übertragung bereitstehen, eines Übertragungsabschlusssignals, das anzeigt, dass eine Übertragung von Daten an die Hauptstationsseite, die zu übertragen waren, abgeschlossen ist, und ähnlichem erreicht.
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Das heißt zum Beispiel, dass die Kommunikationszyklusangleichungseinheit die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit auf der Unterstationsseite veranlasst die Kontaktpunktinformation von der Unterstation zu empfangen, wenn das Übertragungserlaubnissignal von der Hauptstation empfangen wird, und dass sie veranlasst, dass die Kontaktpunktinformation in dem Weiterleitungszwischenspeicher gespeichert wird. Hierauf gibt die Kommunikationszyklusangleichungseinheit das Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal an die Hauptstationsseite aus und veranlasst hierauf die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit auf der Hauptstationsseite Übertragung und Empfang der Kontaktpunktinformation mit der Hauptstation auszuführen und veranlasst den Weiterleitungszwischenspeicher die Kontaktpunktinformation zu speichern und die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit auf der Unterstationsseite die Kontaktpunktinformation von der Hauptstation zu übertragen, nachdem das Übertragungsabschlusssignal von der Hauptstationsseite empfangen wurde. Demgemäß wird die Kontaktpunktinformation, die von der Hauptstation empfangen werden soll, zuerst über die Kommunikationsleitung auf der Unterstationsseite empfangen und hierauf wird Übertragen und Empfangen der Kontaktpunktinformation durch Ausführen der Kommunikation mit der Hauptstation ausgeführt, und wenn der Empfang der Kontaktpunktinformation von der Hauptstationsseite abgeschlossen ist, wird die Kontaktpunktinformation über die Kommunikationsleitung auf der Unterstationsseite übertragen und deshalb kann Synchronisation zwischen der Hauptstation und der Unterstation mit Bezug auf die Kontaktpunktinformation durch die Kommunikation in einem Kommunikationszyklus erreicht werden.
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Die Kommunikationszyklusangleichungseinheit kann aber auch die Kommunikation durch die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheiten auf der Hauptstationsseite und der Unterstationsseite mittels der in dem Weiterleitungszwischenspeicher gespeicherten Kontaktpunktinformationen gleichzeitig zur Zeit des Beginns des Kommunikationszyklus starten und kann die Kontaktpunktinformation in dem Weiterleitungszwischenspeicher zur Zeit des Endes des Kommunikationszyklus aktualisieren. In diesem Fall wird die Kontaktpunktinformation mit einer Verzögerung eines Kommunikationszyklus jeder der eingreifenden Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung aktualisiert, aber da die Verzögerungszeit bekannt ist, kann eine automatische Steuerung, die die Verzögerungszeit berücksichtigt, richtig ausgeführt werden.
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In jedem Fall überträgt und empfängt die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung eine Reihe von Kontaktpunktinformationen in einem vorbestimmten Kommunikationszyklus und deshalb kann die Kontaktpunktinformation, die übertragen und empfangen wurde, in jedem vorbestimmten Kommunikationszyklus synchron aktualisiert werden.
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In der vorliegenden Erfindung kann die Unterstation eine Eingabeeinheit, die mit einem Steuerobjekt verbunden ist, zum Eingeben von Kontaktpunktinformationen, die von dem Steuerobjekt erhalten wurden, eine Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit zum Übertragen und Empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen in einem vorbestimmten Zyklus durch Übertragen von durch die Eingabeeinheit in eine Kommunikationsleitung eingegeben Kontaktpunktinformationen und Empfangen von Kontaktpunktinformationen von einer Hauptstation, die mit einer Steuereinheit zum Steuern des Steuerobjekts verbunden ist, über eine Kommunikationsleitung und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der Kontaktpunktinformationen an das Steuerobjekt, wenn die Kontaktpunktinformation, die in dem Kommunikationszyklus empfangen wurde, mit einer Reihe von Kontaktpunktinformationen, die in einem früheren Kommunikationszyklus empfangen wurden, verglichen wird und im Fall einer Übereinstimmung als richtig angenommen wird, aufweisen.
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Die Steuereinheit kann die Kontaktpunktinformationen des Steuerobjekts durch die von der Eingabeeinheit eingegebenen Kontaktpunktinformationen erlangen, die über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit an die Hauptstationsseite übertragen werden, und das Steuerobjekt kann gemäß der Kontaktpunktinformationen von der Steuereinheit durch die Kontaktpunktinformation von der Steuereinheit, die über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit und Empfangseinheit empfangen und durch die Ausgabeeinheit an das Steuerobjekt ausgegeben werden, betrieben werden. Da die Kontaktpunktinformation, die durch die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit übertragen und empfangen wird, in jedem vorbestimmten Kommunikationszyklus aktualisiert wird, kann die Steuereinheit auch Synchronisationssteuerung des Steuerobjekts ausführen und eine korrekte Antwortzeit steuern und damit wird die Verlässlichkeit der automatischen Steuerung in diesem Maße erhöht.
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Des Weiteren wird, da die Ausgabeeinheit die Kontaktpunktinformation als wahr ansieht, wenn die in dem Kommunikationszyklus empfangene Kontaktpunktinformation mit einer Reihe von in einem früheren Kommunikationszyklus empfangenen Kontaktpunktinformationen verglichen wird und eine Übereinstimmung festgestellt wird, die korrekte Kontaktpunktinformation an das Steuerobjekt ausgeben, nachdem die Richtigkeit der empfangenen Kontaktpunktinformation bestätigt wurde und damit kann ein Betriebsfehler aufgrund eines Kommunikationsfehlers verhindert werden.
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Die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit ist ein serieller Kommunikationsport mit der seriellen Busschnittstelle, wie etwa SPI oder I2C, der isochronen seriellen Schnittstelle, und dem mit dem RS-232C-Standard konformen UART, und einem seriellen Kommunikationsport, der Kommunikation mittels des Tokenübertragungsverfahrens ausführt.
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Wie oben beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Steuerobjekt gesteuert werden, während es mit dem gleichen Zyklus wie der Kommunikationszyklus synchronisiert wird, und deshalb wird eine unnötige Arithmetikverarbeitung nicht ausgeführt. Das heißt, ein Anstieg des Energieverbrauchs aufgrund unnötiger Arithmetikverarbeitung wird verhindert und die Arithmetikverarbeitungslast an der Steuereinheit kann verringert werden.
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Da die Verzögerungszeit der zwischen dem Steuerobjekt und der Steuereinheit übertragenen und empfangenen Kontaktpunktinformation durch die Synchronisationssteuerung bekannt ist, kann des Weiteren zeitlich genaue Steuerung ausgeführt werden, um die Verlässlichkeit der Steuerung zu erhöhen.
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Zudem kann, sogar wenn Kontaktpunktinformation aufgrund des Auftretens eines Kommunikationsfehlers oder ähnlichem geändert wird, diese Kontaktpunktinformation verlässlich entfernt werden und die Verlässlichkeit ist in diesem Ausmaß erhöht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Diagramm einer gesamten Struktur eines automatischen Steuersystems, einer Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung, und einer Unterstation des automatischen Steuersystems einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt ein Diagramm eines Verbindungszustands von Haupteinheiten des automatischen Steuersystems, das in 1 gezeigt ist;
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3 zeigt ein Diagramm eines Beispiels von Kommunikation durch das automatische Steuersystem;
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4 zeigt ein Diagramm einer gesamten Struktur eines automatischen Steuersystems gemäß einer Ausführungsform;
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5 zeigt ein Diagramm eines Beispiels eines Verbindungszustands von Haupteinheiten des in 4 gezeigten automatischen Steuersystems;
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6 zeigt ein Diagramm eines Beispiels von Kommunikation durch das automatische Steuersystem; und
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7 zeigt ein Diagramm eines Beispiels eines konventionellen automatischen Steuersystems.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden ein automatisches Steuersystem, eine Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung und eine Unterstation des automatischen Steuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt eine gesamte Struktur eines automatischen Steuersystems 1 eines Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt einen Verbindungszustand und 3 zeigt ein Diagramm zum Beschreiben des Betriebs des automatischen Steuersystems.
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Das automatische Steuersystem 1, das in 1 gezeigt ist, ist zum Beispiel zum Ausführen einer Fahrzeugfensteröffnungs-/-schließsteuerung geeignet und das Referenzzeichen 2 bezeichnet ein Steuerobjekt. Des Weiteren weist das Steuerobjekt 2 zumindest einen Motor 2a, einen Drehgeber 2b, mit dem der Motor 2a ausgestattet ist, und einen Schalter 2c zum Ausführen einer Fensterbedieneingabe und ähnlichem auf.
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Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Unterstation, die mit dem Steuerobjekt 2 verbunden ist, das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Steuereinheit zum Steuern des Steuerobjekts 2, das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Hauptstation, die mit der Steuereinheit 4 (in der vorliegenden Erfindung ist diese aus einem Einchipmikrocomputer ausgebildet, in dem die Steuereinheit 4 als ein Arithmetikprozessor eingebettet ist und die darin verbunden ist) verbunden ist, das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung, das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Kommunikationsleitung, die die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 und die Hauptstation 5 durch SPI verbindet, das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Kommunikationsleitung, die die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 und die Unterstation 3 mittels Ausführen von Kommunikation gemäß des Tokenübertragungsverfahrens durch Spannungsübereinanderlagerungskommunikation (PLC) (in der vorliegenden Erfindung ist diese eine Stromleitung oder ein Stromkabel, aber in der folgenden Beschreibung wird auf sie als Kommunikationsleitung 8 verwiesen) verbindet und das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Steuereinheit (im Folgenden ”ECU”) des automatischen Steuersystems 1 mit der Hauptstation 5 und der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6.
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Die Unterstation 3 weist eine Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10, die mit der Kommunikationsleitung 8 verbunden ist, zum Ausführen eines Übertragens und eines Empfangens von Kontaktpunktinformation durch Ausführen von Kommunikation gemäß des Tokenübertragungsverfahrens durch PLC, eine Ausgabeeinheit 11 zum Ausgeben von Kontaktpunktinformationen, die über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10 am Steuerobjekt 2 empfangen wurden, und eine Eingabeeinheit 12 zum Eingeben von Kontaktpunktinformationen, die derart von dem Steuerobjekt 2 erhalten wurden, dass eine Übertragung derselben über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10 möglich ist, auf. Des Weiteren weist die Ausgabeeinheit 11 einen ersten Puffer oder Zwischenspeicher 11a zum Speichern einer Reihe von Kontaktpunktinformationen, die über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10 empfangen wurden, einen zweiten Puffer oder Zwischenspeicher 11b zum Speichern der Kontaktpunktinformationen, wenn die von der Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10 empfangenen Kontaktpunktinformationen mit in dem ersten Zwischenspeicher 11a gespeicherten vorherigen Kontaktpunktinformationen verglichen werden und eine Übereinstimmung gefunden wurde, und einen Ausgangsport 11c, der aus einer Treiberschaltung ausgebildet ist, zum Verstärken und Ausgeben der in dem zweiten Puffer oder Zwischenspeicher 11b gespeicherten Kontaktpunktinformationen an den Motor 2a auf. Andererseits weist die Eingabeeinheit 12 einen Eingabeport 12a zum Eingeben von Kontaktpunktinformationen von den Steuerobjekten 2b und 2c und einen Eingangszwischenspeicher 12b zum Speichern der über den Eingabeport 12a eingegebenen Kontaktpunktinformationen auf.
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In der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel gezeigt, in dem zwei Zwischenspeicher 11a und 11b in der Ausgabeeinheit 11 als Hardware vorgesehen sind, und in dem Kontaktpunktinformation, die empfangen wird mit einer Reihe von in vorherigen Kommunikationszyklen empfangenen Kontaktpunktinformationen verglichen und ausgegeben wird, wenn sie im Fall einer Übereinstimmung als richtig angenommen wird. Die Zwischenspeicher 11 und 11b können aber natürlich auch in der Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10 vorgesehen sein. Zudem wird in der vorliegenden Erfindung nur der Aufbau der Unterstation 3, die an der Seite eines Fahrersitzes eines Fahrzeugs vorgesehen ist, im Detail beschrieben, aber die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 10, die Ausgabeeinheit 11, die Eingabeeinheit 12 und das Steuerobjekt 2 sind, obwohl nicht gezeigt, auch in den Unterstationen 3 für den Fahrgastsitz und die hinteren Sitze vorgesehen.
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Des Weiteren weist der die Hauptstation 5 darstellende Einchipmikrocomputer eine Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 13 zum Ausführen einer bidirektionalen seriellen Kommunikation durch SPI, einen Übertragungszwischenspeicher 14 zum Aufzeichnen von Kontaktpunktinformation, die über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 13 übertragen werden soll, einen ersten Zwischenspeicher 15 zum Speichern einer Reihe von Kontaktpunktinformationen, die über die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 13 empfangen wurde und einen zweiten Zwischenspeicher 16 zum Aktualisieren und Speichern der Kontaktpunktinformationen, wenn die in dem aktuellen Kommunikationszyklus empfangenen Kontaktpunktinformationen mit einer Reihe von früheren in dem ersten Zwischenspeicher 15 gespeicherten früheren Kontaktpunktinformationen verglichen werden und sie im Fall einer Übereinstimmung als wahr angenommen werden.
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Darüber hinaus ist in der vorliegenden Erfindung die Haupteinheit der Hauptstation 5 die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 13 und diese Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 13 ist mit der Steuereinheit 4 über die Zwischenspeicher 14 bis 16 verbunden. Demgemäß ist die Steuereinheit 4 mit der Hauptstation 5 verbunden, während sie innerhalb des Einchipmikrocomputers ausgebildet ist, der die Hauptstation 5 darstellt. Des Weiteren sind die Zwischenspeicher 14 bis 16 alle Speicher, auf die der Arithmetikprozessor des Einchipmikrocomputers zugreifen kann, und Speicherbereiche, die durch Programme verwaltet werden, die durch die Steuereinheit 4 ausgeführt werden können, und diese Zwischenspeicher 14 bis 16 können aus Registern in der Steuereinheit 4 oder als Hardware wie etwa als Speicherelemente ausgebildet sein.
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Die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 weist Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheiten 17 und 18, die jeweils mit den Kommunikationsleitungen 7 und 8 verbunden sind und eine Reihe von Kontaktpunktinformationen in einem vorbestimmten Kommunikationszyklus übertragen und empfangen, einen Weiterleitungszwischenspeicher 18, ausgebildet aus einem Dualportspeicher oder ähnlichem, zum Speichern der Kontaktpunktinformation, die übertragen und empfangen wurde, und eine durch die Steuereinheit gesteuerte Kommunikationszyklusangleichungseinheit 20 zum Synchronisieren der Kommunikationszyklen jeder der Kommunikationsleitungen 7 und 8 auf. Zudem führt in der vorliegenden Erfindung die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 17 bidirektionale Kommunikation durch SPI über die Kommunikationsleitung 7 aus und die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 18 führt Kommunikation gemäß des Tokenübertragungsverfahrens durch PLC über die Kommunikationsleitung 8 aus. Der Weiterleitungszwischenspeicher 19 weist einzelne Bereiche zum Speichern der Kontaktpunktinformation von der Hauptstation 5 und der Kontaktpunktinformation von der Unterstation 3 auf und die Größen der Bereiche ist vorzugsweise gemäß den Inhalten der Reihe von Kontaktpunktinformationen einstellbar, die bearbeitet werden sollen, um damit die Einsatzflexibilität zu erhöhen.
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Um bidirektionale serielle Kommunikation durch SPI am Verbindungsbereich der Hauptstation 5 und der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 auszuführen, weist, wie in 2 gezeigt, die Kommunikationsleitung 7 ein Betriebstaktsignal SCLK, ein Übertragungserlaubnissignal PLCEN zum Erlauben von Spannungsübereinanderlagerung in der Kommunikationsleitung 8, ein Übertragungsstartzeitsignal SS der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 und ein Übertragungsabschlusssignal DATAEN, das den Abschluss von Übertragen und Empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen durch die Hauptstation 5 anzeigt, die von der Seite der Hauptstation 5 ausgegeben werden, und ein Betriebaktivsignal WREQ, das einen Zustand aktiven Betriebs anzeigt, und ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY, das von der Seite der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 ausgegeben wird, und SPI Busleitungen MOSI und MISO zum Übertragen und Empfangen bidirektionaler serieller Daten in der Form eines Bitstroms auf.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 ein Verfahren zum Erlangen von Synchronie von Teilen von Kontaktpunktinformation, die zwischen der Hauptstation 5 der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 und der Unterstation 3 übertragen und empfangen werden, beschrieben.
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Wenn die Hauptstation 5 mittels PLC unter Benutzung der Kommunikationsleitung 8 ein die Erlaubnis von Datenübertragung anzeigendes Übertragungserlaubnissignal PLCEN zur Zeit t0 an die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 ausgibt, gibt die Kommunikationszyklusangleichungseinheit 20 der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 ein Aktiver-Betrieb-Signal WREQ an die Hauptstation aus und veranlasst zur gleichen Zeit die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 20 die Ausgabe eines Tokensignals mittels PLC zu beginnen, um damit Kontaktpunktinformationen aller Unterstationen 3 zu sammeln und die Kontaktpunktinformationseingabe an der Eingabeeinheit aller Unterstationen 3 durch PLC zu empfangen, und veranlasst den Puffer oder Zwischenspeicher 19 die letzte Kontaktpunktinformation zu speichern, die von allen Unterstationen 3 gesammelt wurde. Zu dieser Zeit kann die letzte Kontaktpunktinformation, die eingegeben wurde, durch Ausgeben des Zwischenspeichers 12b an die Eingabeeinheit 12 fixiert werden. Hierauf wird zur Zeit t1 ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY ausgegeben.
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Hierauf überprüft die Hauptstation 5, ob das Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY ausgegeben wurde, und gibt ein Übertragungsbeginnzeitsignal SS an die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 aus und führt zur gleichen Zeit bidirektionale serielle Kommunikation mittels SPI mit der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 aus, um dadurch Übertragen und Empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen auf bidirektionale Weise auszuführen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Reihe von Kontaktpunktinformationen von allen Unterstationen 3, die durch die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 13 empfangen wurden, mit den in dem ersten Zwischenspeicher 15 gespeicherten früheren Kontaktpunktinformationen verglichen und nur die Kontaktpunktinformation, die übereinstimmt, wird in dem zweiten Zwischenspeicher 16 geschrieben, womit eine Information, in der aufgrund einer äußeren Störung wie etwa Rauschen ein Fehler enthalten ist, nicht in dem zweiten Zwischenspeicher 16 gelangt. Da andererseits die von der Hauptstation 5 an alle Unterstationen 3 zu verteilende Kontaktpunktinformation auch über den Zwischenspeicher 14 übertragen wird, kann die letzte Kontaktpunktinformation fixiert werden. Hierauf gibt die Hauptstation 5 ein Übertragungsabschlusssignal DATAEN zur Zeit t2 aus, wenn Übertragen und Empfangen von Allen aus einer Serie von Kontaktpunktinformationen, die gesammelt und verteilt werden sollen, beendet wurde.
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Die Kommunikationszyklusangleichungseinheit 20 der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 6 überprüft, ob die letzte Kontaktpunktinformation von der Hauptstation 5 in dem Relaiszwischenspeicher 19 gespeichert wurde, indem sie überprüft, ob das Übertragungsabschlusssignal DATAEN von der Hauptstation 5 ausgegeben wurde, und veranlasst die Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 18 mit dem Ausgeben eines Tokensignals mittels PLC zu beginnen, um eine Reihe von Kontaktpunktinformationen mittels PLC an die Unterstationen 3 zu übertragen, die von der Hauptstation 5 empfangen wurden.
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Des Weiteren veranlasst die Kommunikationszyklusangleichungseinheit 20 zur Zeit t3, wenn die letzte Kontaktpunktinformation von der Hauptstation 5 mittels der Kontaktpunktinformationsübertragungs- und -empfangseinheit 18 an alle Unterstationen 3 verteilt wurde, das Sammeln der Kontaktpunktinformationen aller Unterstationen 3, empfängt die Kontaktpunktinformation, die mittels PLC in die Eingabeeinheiten aller Unterstationen 3 eingegeben wurde, und veranlasst, dass die letzte Kontaktpunktinformation, die gesammelt wurde, in dem Zwischenspeicher 19 gespeichert wird. Hierauf wird zur Zeit t4 ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY zur Seite der Hauptstation 5 hin ausgegeben. Hierauf wird der Austausch von Signalen zwischen dem Zeiten t1 bis t4 wiederholt und Sammeln und Verteilen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen kann in einem Kommunikationszyklus T ausgeführt werden, wobei alle Einheiten des automatischen Steuersystems 1 mit dem Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY synchronisiert werden.
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Des Weiteren kann die Steuereinheit 4 der Hauptstation 5 automatische Steuerprogramme ausführen, wie etwa ein Ablaufprogramm gemäß des Kommunikationszyklus T, und eine automatische Steuerung gemäß des Zustands eines jeden Steuerobjekts 2 ausführen. Da die Kommunikationsleitungen 7 und 8 beide Übertragen und Empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen in einem vorbestimmten Kommunikationszyklus ausführen, kann der Kommunikationszyklus T verlässlich auf eine konstante Länge eingestellt werden und die automatische Steuerung durch die Steuereinheit 4 kann vollständig mit diesem Kommunikationszyklus T synchronisiert werden.
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Demgemäß kann, sogar im Fall eines Ausführens von Kommunikation gemäß einer Mehrzahl von Protokollen und über eine Mehrzahl von Kommunikationsleitungen 7 und 8 die Kontrolleinheit 4 unter Berücksichtigung dieser Verzögerungszeiten das Steuerobjekt 2 genau kontrollieren, da die Kontaktpunktinformation des Steuerobjekts 2 unter Verzögerung um eine Mehrzahl des bekannten Kommunikationszyklus T in die Steuereinheit 4 eingegeben wird und da die Kontaktpunktinformation, die von der Steuereinheit 4 ausgegeben wird, an alle Steuerobjekte 2 unter Verzögerung um eine Mehrzahl des bekannten Kommunikationszyklus T ausgegeben wird.
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Die Steuereinheit 4 führt eine automatische Steuerung durch das Ausführen von Sammeln und Verteilen der Kontaktpunktinformation in dem Kommunikationszyklus T aus, der im Allgemeinen langsamer als die Arbeitsgeschwindigkeit der Steuereinheit 4 ist, und deshalb ist ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb nicht notwendig und die Ausführung durch einen preiswerten Einchipmikrocomputer wird ermöglicht. Des Weiteren können in der Zeit, in der der automatische Steuerprozess nicht ausgeführt wird andere Arten von Signalverarbeitung ausgeführt werden, da die Steuereinheit 4 eine mit dem Kommunikationszyklus T synchrone automatische Steuerung ausführt.
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4 ist ein Diagramm, das eine Struktur eines automatischen Steuersystems 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, 5 ist ein Diagramm, das einen Verbindungszustand von Haupteinheiten zeigt und 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Kommunikation zeigt. In 4 bis 6 werden gleiche oder äquivalente Bereiche mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bis 3 gekennzeichnet und auf eine genaue Beschreibung davon wird verzichtet.
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In 4 bezeichnen die Bezugszeichen 22 und 23 obere und untere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtungen und das Bezugszeichen 24 kennzeichnet eine Kommunikationsleitung, die die obere und untere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 und 23 verbindet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine serielle Kommunikation mittels einer Mehrzahl von Kommunikationsleitungen 7, 24 und 8 in drei hierarchischen Stufen ausgeführt und in der mittleren Stufe, in der die Kommunikationsleitung 24 benutzt wird, wird die serielle Kommunikation zum Beispiel mittels I2C ausgeführt. Es kann daher eine Mehrzahl von Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtungen 23 vorgesehen sein und die Menge der von der unteren Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 verarbeiteten Daten von Kontaktpunktinformation kann dadurch reduziert werden, was aber in den Zeichnungen der Einfachheit der Beschreibung halber nicht dargestellt ist.
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Wie in 5 gezeigt, weist die die Hauptstation 4 und die obere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 verbindende Kommunikationsleitung 7 ein Arbeitstaktsignal SCLK, ein Übertragungserlaubnissignal PLCEN, ein Übertragungsbeginnzeitsignal SS der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 und ein Übertragungsabschlusssignal DATAEN1 und ein Aktiver-Betrieb-Signal WREQ1, das einen aktivierten Betriebszustand anzeigt, und ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY1 auf, die zur Seite der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 hin ausgegeben werden und weist SPI Busleitungen MOSI und MISO zum Übertragen und Empfangen von direktionalen seriellen Daten auf.
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Andererseits weist die die obere und untere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 und 23 verbindende Kommunikationsleitung 24 ein Arbeitstaktsignal SCLK, ein Übertragungserlaubnissignal PLCEN, und ein Übertragungsabschlusssignal DATAEN2, das den Abschluss einer Übertragung einer Reihe von Kontaktpunktinformationen anzeigt, die von der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 zu der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 übertragen werden sollen, und ein Aktiver-Betrieb-Signal WREQ2, das einen aktiven Betriebszustand anzeigt, und ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY2, das den Abschluss von Vorbereitungen von Kontaktpunktinformation anzeigt, die von der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 zu der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 übertragen werden sollen, auf, die von der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 ausgegeben werden, und weist eine I2C Busleitung SDA zum Übertragen und Empfangen von bidirektionalen seriellen Daten auf.
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Im Folgenden wird eine Betriebsart der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 6 beschrieben. Wenn die Hauptstation 5 zum Zeitpunkt t5 ein Übertragungserlaubnissignal PLCEN an die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtungen 22 und 23 ausgibt, geben die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtungen 22 und 23 Aktiver-Betrieb-Signale WREQ1 und WREQ2 aus und zur gleichen Zeit führt die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 Sammeln der Kontaktpunktinformationen aller Unterstationen 3 durch Ausführen von Kommunikation mittels PLC unter Benutzung der Kommunikationsleitung 8 aus und gibt hierauf ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY2 zur Zeit t6 aus. Die obere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 überprüft das Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY2, führt Sammeln der Kontaktpunktinformation von der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 durch Ausführen von Kommunikation mittels I2C unter Benutzung der Kommunikationsleitung 24 aus und gibt zur Zeit t7 ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY1 aus.
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Hierauf überprüft die Hauptstation 5, ob das Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY1 ausgegeben wurde, und führt mittels SPI bidirektionales Übertragen und Empfangen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen durch Ausführen von bidirektionaler serieller Kommunikation mit der oberen Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 aus. Hierauf gibt die Hauptstation 5 ein Übertragungsabschlusssignal DATAEN1 zur Zeit t8 aus, wenn Übertragen und Empfangen aller aus einer Reihe von Kontaktpunktinformationen, die gesammelt und verteilt werden sollen, abgeschlossen wurde.
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Des Weiteren überprüft die obere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22, ob der Empfang der letzten Kontaktpunktinformation von der Hauptstation 5 beendet wurde, indem sie überprüft, ob das Übertragungsabschlusssignal DATAEN1 von der Hauptstation 5 ausgegeben wurde, überträgt eine Reihe von Kontaktpunktinformationen von der Hauptstation 5 an die untere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 durch Ausführen von Kommunikation mittels I2C unter Benutzung der Kommunikationsleitung 24 und gibt zur Zeit t9, wenn alle aus einer Reihe von Kontaktpunktinformationen von der Hauptstation 5 übertragen wurden, ein Übertragungsabschlusssignal DATAEN2 an die Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 aus.
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Des Weiteren verteilt von der Zeit t9 an die untere Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 23 die letzte Kontaktpunktinformation von der Hauptstation 5 an alle Unterstationen 3 mittels der Kommunikationsleitung 8, wenn das Ausgeben der Übertragungsabschlusssignals DATAEN1 von der Kontaktpunktinformationssammel- und -verteilvorrichtung 22 bestätigt wurde, führt Sammeln der Kontaktpunktinformationen aller Unterstationen 3 aus und empfängt von der Zeit t10 an die Kontaktpunktinformation, die in die Eingabeeinheit aller Unterstationen 3 mittels PLC eingegeben wurden, wenn der oben genannte Prozess beendet ist, und gibt ein Übertragungsvorbereitungsabschlusssignal RDY2 zur Zeit t11 aus. Hierauf wird der Austausch von Signalen zwischen den Zeiten t6 bis t11 wiederholt und Sammeln und Verteilen einer Reihe von Kontaktpunktinformationen kann in einen Kommunikationszyklus T' ausgeführt werden, wobei alle Einheiten des automatischen Steuersystems 21 mit den Übertragungsvorbereitungsabschlusssignalen RDY1 und 2 synchronisiert werden.
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Wie in der vorliegenden Ausführungsform kann, da die Menge der Daten der zu sammelnden und zu verteilenden Kontaktpunktinformationen durch die Benutzung der unteren Kommunikationsleitung 8 geteilt und verringert werden kann, durch Ausführen von Sammeln und Verteilen von Kontaktpunktinformationen in mehreren hierarchischen Stufen mittels einer Mehrzahl von Kommunikationsleitung 8 und 7 sogar dann wenn eine Reihe von Kontaktpunktinformationen mit einer großen Menge von Daten gesammelt und verteilt werden sollen, der Kommunikationszyklus T' als ein Resultat der Reduzierung der Menge der Daten der Kontaktpunktinformationen, die verarbeitet werden sollen, kürzer gemacht werden, sogar wenn die Kommunikationsgeschwindigkeit der Kommunikationsleitung 8 relativ gering ist.
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Sogar dann, wenn der Aufbau der Kommunikationsleitungen 7, 8 und 24, aus denen das automatische Kontrollsystem 21 besteht, kompliziert ist, wie etwa in der vorliegenden Ausführungsform, können Fehlerüberprüfungen gleichzeitig an den Stationen an beiden Enden (der Hauptstation 5 und der Unterstation 3) durch Doppelvergleich ausgeführt werden und ein Fehler aufgrund eines Kommunikationsfehlers kann verlässlich entfernt werden und eine einfaches und hochverlässliches Sammeln und Verteilen der Kontaktpunktinformation über eine Mehrzahl von Kommunikationsleitungen kann ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- RS-232C-Standard [0021]
- RS-232C-Standard [0024]
- RS-232-C Standard [0030]
- RS-232C-Standard [0038]
