-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein eine programmierbare Logiksteuervorrichtung
(PLC: Programmable Logic Controller) verwendendes Steuerungssystem,
und insbesondere ein verbessertes Steuerungssystem, das in der Lage
ist, ein Auftreten eines fehlerhaften Betriebes in irgendeinem einer
Anzahl von entfernten Slave-Einheiten ("RSU")
zu verhindern, der aus einem anormalen Zustand eines Master-PLC
oder einer Kommunikationsleitung resultieren kann (
DE 35 22 220 A1 ).
-
Im
Allgemeinen steuert ein PLC-System eine Anzahl von Steuerzielen,
wie z.B. einen elektrischen Schalter, der als eine Eingangs-/Ausgangs-(E/A)-Verbindungsstelle
dient, die an den PLC durch ein von einem Benutzer gesetztes Programm gekoppelt
ist. Solch ein PLC-System wendet ein Mehrpunkt-Kommunikationsverfahren (1:N-Kommunikation)
an, bei der eine Anzahl von Kommunikationsstationen in einem einzigen
Netz miteinander verbunden sind.
-
Ein
lokales Kommunikationsverfahren ist für die Kommunikation zwischen
PLC-Systemen übernommen,
bei dem von einigen bis Dutzenden von Bytes reichende Daten auf
Echtzeitbasis innerhalb von Fertigungslinien durch Verwendung eines
Herstellungs-Automatisierungssystems ausgetauscht werden.
-
Der
in jeder Fertigungslinie, welche solch ein Herstellungs-Automatisierungssystem
verwendet, befindliche PLC führt
einen Empfangs-/Kommunikationsbetrieb in Echtzeit von/zu den jeweils
in den anderen Fertigungslinien angeordneten PLCs im Hinblick auf
die erforderlichen Daten wie z.B. die Anzahl der Pakete, Fehler
und Aus gabefelder aus, um hierdurch eine kooperative Aufgabe entsprechend
den empfangenen Daten durchzuführen.
-
Der
PLC und seine hieran angeschlossenen Steuerungsziele, und die Steuerung
zwischen den E/A-Verbindungsstellen wird nun beschrieben werden.
-
Um
ein solches Steuerungssystem unter Verwendung eines PLCs zu realisieren,
erfordert der PLC eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) und ein hiervon
mit Abstand vorgesehenes E/A-Modul.
-
Es
sind jedoch, im Hinblick auf eine wirtschaftliche Größe, anstatt
einer Installierung der CPU und des entfernten E/A-Moduls in jedem
Gebiet, in welchem Steuerungsziele in dem Steuerungssystem dicht
angeordnet sind, eine Anzahl von entfernten Slave-Einheiten angewendet,
die eine Kommunikationsfunktion bzw. eine E/A-Steuerfunktion ausüben, so
dass die RSU weithin angewendet wird, um die E/A-Kapazität der CPU
in dem PLC zu erweitern, und eine entfernte E/A-Funktion zu steuern.
-
1 stellt ein herkömmliches
Steuerungssystem dar, welches einen programmierbaren logischen Master-PLC(M)
und eine Anzahl von RSUs(R1-Rn) aufweist. Wie dort gezeigt, regelt
der Master-PLC(M), der einen Master-PLC, eine Datenverbindung und
ein E/A-Modul aufweist, seine eigenen E/A-Verbindungsstellen durch
Verwendung eines Programms und eines Kommunikationsparameters, welche
durch einen Benutzer gesetzt sind, und steuert ebenfalls die jeweiligen
E/A-Verbindungsstellen
für die
entfernten Slave-Einheiten R1-Rn.
-
Jede
der Anzahl von RSUs(R1-Rn) weist zumindest ein E/A-Modul auf, und
führt eine
Datenkommunikation mit dem Master-PLC(M) durch eine Kommunikationsleitung
aus, und steuert dementsprechend ihre eigenen E/A-Module.
-
Mit
Bezugnahme auf 2 weist
jede der RSUs auf: ein Modem 10 zum Ausführen einer
Kommunikation mit dem Master-PLC(M) über eine Kommunikationsleitung;
ein Empfangs-/Übertragungs-Modul 11 zum
Austauschen von Daten mit dem Master-PLC(M) entsprechend einem vorbestimmten
Protokoll; einen Empfangs-/Übertragungs-Puffer 12 zum
zeitweiligen Speichern darin der Daten für den Austausch; eine Ausgabendaten-Speichereinheit 13 zum
Speichern der Daten darin, die von dem Master-PLC(M) zu dem Eingabe-/Ausgabe-Modul 16 übertragen
werden sollen; eine Eingabedaten-Speichereinheit 14 zum
Speichern der Daten darin, die von dem Eingabe-/Ausgabe-Modul 16 zu
dem Master-PLC(M) übertragen
werden sollen; und ein Eingabe-/Ausgabe-Steuermodul 15 zum
Steuern einer Datenübertragung
zwischen den Datenspeichereinheiten 13, 14 und
dem Eingabe-/Ausgabe-Modul 16.
-
Der
Betrieb des somit gebildeten herkömmlichen Steuerungssystems
wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt werden.
-
Zunächst ist
die Datenverbindung in dem Master-PLC(M) eine Datenverbindungs-Einrichtung, welche
an dem Master-PLC(M) angeschlossen ist, die als eine Master-Einheit in dem zugehörigen Netz arbeitet,
und die eine Initiative der Datenkommunikation bezieht. Die Datenverbindung
ist in der Lage, eine maximale Anzahl N von RSUs einzustellen.
-
Die
RSU stellt jeden ihrer eigenen und den Master-PLC(M) ein, und empfängt ein
Kommunikationsrecht von dem Master-PLC(M), um hierdurch eine Datenübertragung
auszuführen.
-
Die
Datenverbindung in dem Master-PLC(M) wählt sequentiell die RSUs(R1-Rn)
aus und führt
einen Daten-Empfangs-/Kommunikationsbetrieb durch.
-
Zum
Beispiel passieren, wenn die von dem Master-PLC(M) ausgegebenen
Daten durch die Kommunikationsleitung und das Modem 10 an
die RSU(Rl) zugeführt werden,
diese zugeführten
Daten durch den Empfangs-/Übertragungs-Puffer 12 und das
Empfangs-/Übertragungs-Modul 11,
und werden in der Ausgabedaten-Speichereinheit 13 gespeichert.
Die in der Ausgabedaten-Speichereinheit 13 gespeicherten
Daten werden an das Eingangs-/Ausgangs-Modul 16 in Übereinstimmung
mit der Steuerung des Eingangs-/Ausgangs-Steuermoduls 15 ausgegeben.
-
Die
von dem Eingabe-/Ausgabe-Modul 16 der entfernten Slave-Einheit
R1 ausgelesenen externen Steuerziel-Daten werden in der Eingabedaten-Speichereinheit 14 in Übereinstimmung
mit der Steuerung des Eingangs-/Ausgangs-Steuermoduls 15 gespeichert.
Die in der Eingabedaten-Speichereinheit 14 gespeicherten
Daten werden durch den Empfangs-/Kommunikations-Puffer 12 und
das Empfangs-/Kommunikations-Modul 11 zu
dem Master-PLC(M) übertragen.
-
3A bis 3D sind Darstellungen, welche die jeweiligen
Einschaltpunkte des Master-PLC(M) und der RSU(R1-R3) zeigen, wobei
die jeweiligen Einschaltzeitpunkte des Master-PLC(M) und der RSUs
jeweils von Tg1~Tg3 auf der Basis des Master-PLC(M) wegen der verschiedenen Entfernungen zwischen
ihnen variieren. Daher sind die Einschaltzeit TON und
Betriebesstartzeit Ts der RSUs(R1-R3) voneinander
verschieden, und die jeweiligen RSUs(R1-R3) werden mit Zeitdifferenzen
von Tg1~Tg3 auf Basis des Master-PLC(M) betriebsfähig.
-
Infolgedessen
erfährt
der Master-PLC(M) keine Zuverlässigkeit
im Hinblick auf die RSUs(R1-R3) während jeder der Tg1~Tg3, und wenn
eine kooperative Aufgabe in Übereinstimmung mit
den Eingabe-/Ausgabewerten der RSUs(R1-R3) ausgeführt werden
soll, kann ein fehlerhafter Betrieb bei dem Herstellungs-Automatisierungssystem
durch die Inkonsistenz bei solchen Betriebeszeitpunkten auftreten.
-
Auch
tendiert der Master-PLC(M) dazu – weil die RSU ein Benutzerprogramm
nicht unabhängig ausführt und
die Eingangs-/Ausgangs-Verbindungsstellen in Übereinstimmung mit einem CPU-Programm
in dem PLC und die Datenkommunikation steuert – nicht in der Lage zu sein,
die Ausgabewerte der RSU unter Einfluss einer instabilen Kommunikationsleitung,
einer Kommunikationsunterbrechung, einer Stromversorgungsunterbrechung
an dem Master-PLC(M) und dergleichen zu steuern.
-
Zu
diesem Zeitpunkt erhält
die RSU nicht die Daten von dem Master-PLC(M), die an das Ausgabemodul
ausgegeben werden sollen, und dementsprechend werden die zuletzt
empfangenen Daten, die in der Ausgabedaten-Speichereinheit 13 gespeichert worden
sind, nacheinander an das Ausgabemodul ausgegeben, wodurch sich
hierdurch die Zuverlässigkeit
des Steuerungssystems in einer Vielfalt von Umgebungen verschlechtert.
-
Weiterhin
unterscheiden sich die Stromversorgungszeit und die Stromunterbrechungszeit
zwischen den entfernten Slave-Einheiten, die von dem Master-PLC(M)
und der individuellen Stromversorgung abhängig sind, wodurch die Eingangs-/Ausgangsdaten der
Synchronisation hinsichtlich der Eingangs-/Ausgangsdaten nicht genügen.
-
Aus
DE 35 22 220 A1 ist
eine Vorrichtung zur Ausgabe von Steuersignalen an Stellelemente
eines Prozesses vorgesehen, wobei eine übergeordnete Datenverarbeitungseinheit
Einstellwerte über
eine Busleitung an zumindest zwei Baugruppen weitergibt, welche
jeweils einen Speicher für
entsprechende Einstellwerte aufweisen. Noteinstellwerte können an
die Speicher der Baugruppen übertragen
werden, wobei, falls die periodische Eingabe des Normalbetriebs
zwischen zentraler Datenverarbeitungseinheit und Unterbaugruppen
unterbrochen ist, dies durch die entsprechenden Baugruppen bzw.
einen entsprechenden Zeitgeber festgestellt wird und die Steuerung
des Prozesses veranlasst wird, mit den gespeicherten Noteinstellwerten
weiter zu arbeiten. Der Zeitgeber der
DE 35 22 220 A1 prüft dabei jedoch nur passiv
den periodischen Empfang von Einstellwerten aus der übergeordneten
Datenverarbeitungseinheit und eine Zeitsynchronisation ist nicht
vorgesehen.
-
Aus
DE 42 25 834 A1 ist
eine speicherprogrammierbare digitale Steuerungseinrichtung bekannt,
bei welcher mindestens eine zentrale Steuereinheit (Master) über ein
Bus-Leitungssystem mit mindestens einer abhängigen Untereinheit (Slave) verbunden
ist. Wird durch eine Fehleranalyseeinrichtung irgendeine Unregelmäßigkeit,
sei sie durch einen Master-Defekt oder durch einen Bus-Leitungssystemdefekt
verursacht, ermittelt, wird ein Notlaufprogramm gestartet, wobei
dieses Notlaufprogramm in einer Speichereinrichtung im Slave abgelegt
ist. Spezielle Mittel zur Synchronisierung von Master und Slave
sind dabei nicht vorgesehen.
-
Die
DE 31 11 126 C2 offenbart
eine elektronische Steuereinrichtung für Kraftfahrzeugaggregate mit
einer Überwachungseinrichtung,
wobei zwischen einer zentralen Recheneinheit und einer Ausgabeeinheit
eine durch ein Befehlssignal ansteuerbare Umschaltstufe angeordnet
ist, eine zusätzliche
Speichereinrichtung zur Speicherung von vorgesehenen Ersatzdaten
an die Umschaltstufe angeschlossen ist, und bei einem entsprechenden
Befehlssignal diese zusätzliche
Speichereinheit anstelle der zentralen Recheneinheit über die
Umschaltstufe an die Ausgabeeinheit anschließbar ist.
-
Das
Dokument
DE 36 38 947
A1 offenbart ein Verfahren zur Synchronisation von Rechnern
eines Mehrrechnersystems und ein entsprechendes Mehrrechnersystem,
wobei jeder der Rechner einen eigenen steuerbaren Zeitmarkengeber
umfasst, wobei alle Rechner Synchronisationssignale erzeugen und
diese mit den Zeitmarker ihrer eigenen Zeitmarkengeber vergleichen
und daraufhin eine Korrektur der Zeitmarkenfolge ihrer Zeitmarkengeber
durchführen,
um eine schnelle Verarbeitung ausgetauschter Daten ohne das Erfordernis
einer externen Synchronschaltung zu synchronisieren.
-
Aus
dem Dokument
DE 44
33 013 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
und Aktivierung von miteinander mittels eines Bussystems vernetzten
Sensoren und/oder Aktuatoren bekannt, wobei im Rahmen asynchroner
Prozesse ein Datenaustausch zwischen einem Masterprogramm in einem
Masterrechner und einem Hostprogramm in einem Hostrechner stattfindet.
-
Aus
den Patent Abstracts of Japan 02118868 A ist ein Synchronisationssystem
für Multiprozessoranwendungen
bekannt, bei welchem eine einfache Startsynchronisation eines Master-Prozessors
und mehrerer Slave-Prozessoren durchgeführt wird.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuersystem zu schaffen,
welches eine verbesserte Betriebssicherheit und -stabilität unter
allen denkbaren Betriebszuständen
bietet, z.B. insbesondere beim Abarbeiten einer gemeinsamen Aufgabe
und beim Auftreten eventueller nicht-normaler Operationsbedingungen.
Die reibungslose Kommunikation zwischen Master-PLC und den einzelnen
RSUs soll somit unter allen denkbaren Betriebsbedingungen möglichst
reibungslos und effektiv auch insbesondere beim Abarbeiten gemeinsamer
Aufgaben gewährleistet
sein.
-
Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein eine programiebare
Logiksteuervorrichtung verwendendes Steuerungssystem zu schaffen,
das sowohl in der Lage ist,
- – zuletzt
empfangene Daten während
eines normalen Betriebes, oder von einem Benutzer vorbestimmte Notdaten
auszugeben, wenn die Daten nicht von dem Master-PLC empfangen werden, als auch
- – eine
kooperative Aufgabe für
das gesamte Steuerungssystem durch Synchronisierung einer Datenübertragung
zwischen einem Master-PLC und RSUs durchzuführen, die sich voneinander
hinsichtlich der Stromversorgungszeitpunkte unterscheiden.
-
Um
die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Steuerungssystem
geschaffen, das durch einen programmierbaren Master-Logikcontroller (PLC)
gekennzeichnet ist, eine Anzahl von entfernten Slave-Einheiten (RSUs),
und einer Kommunikationsleitung zum Ausführen einer Datenkommunikation zwischen
dem Master-PLC und den RSUs, bei welcher der Master-PLC einen RSU-Einschaltdetektor zum
Empfangen von Signalen aufweist, die einen Einschaltzustand von
der Anzahl der RSUs anzeigen, und der die empfangenen Signale ausgibt,
wenn sich die RSUs in dem Einschaltzustand befinden, einen Rückstellungs-Anforderungssignal-Generator zum gleichzeitigen
Ausgeben eines Rückstellungs-Anforderungssignals
an die jeweiligen RSUs in Antwort auf die Ausgabesignale von dem
RSU-Einschaltdetektor,
und eine Notdaten-Einstelleinheit, die einen Benutzer in die Lage
versetzt, Steuerdaten für einen
Gebrauch einzustellen, wenn die RSUs die Steuerdaten von dem Master-PLC
nicht empfangen, und bei der jede der RSUs eine Ausgabenotdaten-Speichereinheit
zum Speichern der Notdaten darin aufweist, die durch die Ausgabenotdaten-Einstelleinheit
bestimmt werden, eine normale Ausgabedaten-Speichereinheit zum Speichern der Steuerdaten darin,
die normalerweise von dem Master-PLC empfangen werden, einen Ausgabedaten-Wählschalter, damit
der Benutzer in die Lage versetzt wird, ausgewählte Daten von den Ausgabenotdaten
und den normalen Ausgabedaten, die zuletzt von dem Master-PLC empfangen
werden, auszuwählen,
wenn die RSU die Steuerdaten nicht von dem Master-PLC erhält, einen
Zeitgeber zum Ausgeben eines Ausgabesignals, wenn die Steuerdaten
während
einer vorbestimmten Zeit nicht von dem Master-PLC empfangen werden,
einen Einschaltsignalgenerator zum Ausgeben eines Signals an den
Master-PLC, welches anzeigt, dass sich die RSU in einem Einschaltzustand befindet,
und einen Eingangs-/Ausgangscontroller zum
selektiven Ausgeben von Daten, die aus den Ausgabenotdaten, welche
in der Ausgabenotdaten-Speichereinheit gespeichert sind, und den
normalen Ausgabedaten, welche in der normalen Datenausgabe-Speichereinheit gespeichert
sind, ausgegeben werden, wenn das Ausgabesignal von dem Zeitgeber
empfangen wird.
-
Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
klarer verständlich,
welche nur im Wege einer Darstellung gegeben werden und somit die
vorliegende Erfindung nicht einschränken, in denen:
-
1 ein Blockdiagramm eines
herkömmlichen
Steuerungssystems mit einem Master-PLC(M) und einer Anzahl von RSUs(R1-Rn)
ist;
-
2 ein Blockdiagramm ist,
welches die RSU in 1 detailliert
darstellt;
-
3A bis 3D Zeitdiagramme für einen anfänglichen Betrieb in dem System
der 1 sind;
-
4 ein Blockdiagramm eines
Steuerungssystems gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
5 ein Blockdiagramm eines
Steuerungssystems gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
6 ein Blockdiagramm eines
Steuerungssystems gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
7 ein Blockdiagramm einer
aus einer Anzahl von RSUs ausgewählten
RSU in dem Steuerungssystem der 6 ist;
-
8A bis 8D Zeitdiagramme sind zum Darstellen
eines anfänglichen
Betriebes in dem System der 1;
-
9 ein Flussdiagramm ist,
das einen Steuerungsbetrieb in dem Master-PLC in 4 darstellt; und
-
10 ein Flussdiagramm ist,
das einen Steuerungsbetrieb in der Anzahl der RSUs der 4 darstellt.
-
4 ist ein Blockdiagramm
eines Steuerungssystems, welches einen PLC entsprechend der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet, in wel chem ein Master-PLC
parallel durch eine Kommunikationsleitung mit einer Anzahl von entfernten
Slave-Einheiten (RSU1-RSUn) gekoppelt ist.
-
Der
Master-PLC weist eine Notdaten-Einstelleinheit 20 auf.
Jede der RSU1-RSUn weist auf eine Notausgabedaten-Speichereinheit 21 zum
Speichern der Notdaten darin, die von der Notdaten-Einstelleinheit 20 ausgegeben
werden; eine normale Ausgabedaten-Speichereinheit 22 zum
Speichern der Eingangs-/Ausgangsdaten während eines normalen Betriebes
darin; einen Zeitgeber 23 zum Überprüfen, ob die Daten von dem Master-PLC übertragen
werden; einen Ausgabedaten-Wahlschalter 24 zum Auswählen der
Daten, die von der Notdatenausgabe-Speichereinheit 21 oder
der normalen Ausgabedaten-Speichereinheit 22 ausgegeben
werden; und einen Eingangs-/Ausgangscontroller 25 zum Steuern
der Datenkommunikation zwischen den jeweiligen RSUs und den Eingangs-/Ausgangs-Verbindungsstellen
(nicht gezeigt).
-
Der
Betrieb des somit gebildeten Steuerungssystems entsprechend der
ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden.
-
Da
die RSU1-RSUn hinsichtlich ihres Aufbaus identisch sind, wird aus
Gründen
der Einfachheit eine exemplarische RSU1 beschrieben werden.
-
Der
Master-PLC empfängt/überträgt normalerweise
die Eingangs-/Ausgangsdaten von/zu den Eingangs-/Ausgangsmodulen über die
normale Ausgabedaten-Speichereinheit 22 und
den Eingangs-/Ausgangscontroller 25 in der RSU1.
-
Wenn
ein Benutzer Ausgabedaten bestimmt, die während einer Notausgabe durch
Verwendung der Notdaten-Ausgabeeinstelleinheit 20 ausgegeben werden
sollen, gibt der Master-PLC die in der Notdaten-Ausgabeeinstelleinheit 20 bestimmten
Notausgabedaten über
die Kommunikationsleitung aus, und die der RSU1 zugeführten Notausgabedaten
werden in der Notdatenausgabe-Speichereinheit 21 gespeichert.
-
Es
kann jedoch, selbst bei solch einem normalen Betrieb, ein Notfall
auftreten, bei dem die von dem Master-PLC ausgegebenen Daten nicht
zu der RSU1 auf Grund einer Vielzahl von Gründen übertragen werden: Kommunikations-Instabilität, Kommunikationsunterbrechung,
Erzeugen eines anormalen Zustandes in dem Master-PLC, und eine Stromversorgungsunterbrechung
an dem Master-PLC.
-
Zu
diesem Zeitpunkt führt
der Zeitgeber 23 in der RSU1 eine stündliche Überprüfung hinsichtlich der von dem
Master-PLC empfangenen Daten durch, und benachrichtigt den Eingangs-/Ausgangscontroller 25,
ob die Daten von dem Master-PLC normal übertragen werden.
-
Wenn
die Daten von dem Master-PLC nicht empfangen werden, und die in
dem Zeitgeber 23 vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, gibt
der Zeitgeber 23 das Ausgangssignal ab, das den Eingangs-/Ausgangscontroller 25 hiervon
in Kenntnis setzt, welcher seinerseits eine Ausgabeoption überprüft, welche durch
einen Benutzer unter Verwendung des Ausgabedaten-Wählschalters 24 bestimmt
worden ist.
-
Hier
gibt, falls die Ausgabeoption als ein Latch eingestellt worden ist,
der Eingangs-/Ausgangscontroller 25 die
zuletzt in der normalen Ausgabedaten-Speichereinheit 22 gespeicherten
Daten während
des normalen Betriebes an das Eingangs-/Ausgangsmodul aus; und falls die Ausgabeoption
als Notausgabe eingestellt ist, werden die in der Notdatenausgabe-Speichereinheit 21 gespeicherten Daten
an das Eingangs-/Ausgangsmodul ausgegeben.
-
Infolgedessen
werden, wenn durch Ausfall des Master-PLC und eine Kommunikationsunterbrechung
ein Notfall auftritt, die zuletzt empfangenen Daten oder Notdaten
an das Eingangs-/Ausgangsmodul ausgegeben, um hierdurch die Zuverlässigkeit des
PLC-Systems zu verbessern.
-
5 ist ein Blockdiagramm,
welches das Steuerungssystem darstellt, das den PLC verwendet, entsprechend
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
dort gezeigt, weist der Master-PLC einen RSU-Einschaltdetektor 31 und
einen Rückstell-Anforderungssignal-Generator 32 auf.
Jede der RSU1-RSUn weist einen Einschaltgenerator 30 und einen
Eingangs-/Ausgangscontroller 25 auf.
-
Der
Betrieb des somit gebildeten Steuerungssystems entsprechend der
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben werden.
-
Wie
in 8A bis 8D gezeigt, unterscheiden sich
die RSU1-RSUn voneinander jeweils durch die Einschaltzeit TON. Daher überträgt, wenn der Strom eingeschaltet
ist, der Einschaltsignalgenerator 30 in jeder der RSU1-RSUn
das Einschaltsignal über
eine Kommunikationsleitung an den Master-PLC. Wenn die Übertragung
abgeschlossen ist, warten die RSU1-RSUn jeweils auf die Kommunikation
eines RSU_RESET-Befehls bzw. RSU_RÜCKSTELL-Befehl von dem Master-PLC
während
Trw1-Trw3.
-
Zu
diesem Zeitpunkt umfasst der RSU-Einschaltdetektor 31 in
dem Master-PLC das übertragene
Einschaltsignal zu der Zeit, zu der es eingeschaltet wird, so dass
das Einschaltsignal von allen RSU1-RSUn empfangen und an den Rückstell-Anforderungssignal-Generator 32 ausgegeben
wird. Dementsprechend überträgt der Rückstell-Anforderungssignal-Generator 32 das
Rückstell-Anforderungssignal
gleichzeitig an alle RSU1-RSUn. In diesem Fall bezeichnet Tmw eine
Zeit zum Empfangen des RSU_ON-Einschaltsignals von den RSU1-RSUn.
-
Die
Eingangs-/Ausgangscontroller 25 in den jeweiligen RSU1-RSUn
geben gleichzeitig entsprechende Rückstellsignale entsprechend
dem von dem Rückstell-Anforderungssignal-Generator 32 ausgegebenen
Rückstell-Anforderungssignal,
wodurch die RSU1-RSUn synchronisiert werden, um in ihrem Betrieb
Ts zeitlich abzustimmen.
-
6 ist ein Blockdiagramm
entsprechend der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der die erste Ausführungsform
gemäß 4 und die zweite Ausführungsform
gemäß 5 kombiniert sind.
-
Auch 7 ist ein Blockdiagramm,
welches die RSU entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung im Detail darstellt, wobei die RSU weiterhin eine Notdatenausgabe-Speichereinheit 21,
einen Ausgabedaten-Wählschalter 24 und einen
Zeitgeber 23 zusätzlich
zu dem herkömmlichen,
in 1 gezeigten Steuerungssystem,
aufweist.
-
Die
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche in 6 und 7 offenbart ist, wird unter
Bezugnahme auf 8 bis 10 erklärt werden.
-
Zunächst werden,
wie in 8 gezeigt, die jeweiligen
RSU1-RSUn zu verschiedenen Einschaltzeiten TON durch
Strom eingeschaltet, und wenn der Strom eingeschaltet ist, überträgt jede
der RSU1-RSUn ein RSU_ON-Flag durch das Modem 10 und die
Kommunikationsleitung an den Master-PLC, um hierdurch von dem Einschalten
Nachricht zu geben.
-
Zu
diesem Zeitpunkt überprüft der Master-PLC,
wie in 9 gezeigt, den
Empfang des RSU_ON-Flags (Schritt S1) und das empfangene RSU_ON-Flag
wird im Hinblick auf eine entsprechende von den RSUs gesetzt (Schritt
S2).
-
Dann
bestimmt der Master-PLC, ob alle RSU1-RSUn eingeschaltet sind, falls
das RSU_ON-Flag von jedem der RSU1-RSUn empfangen und alle RSU_ON-Flags
gesetzt sind (Schritt S3), und anschließend werden die RSU_RÜCKSTELL-Daten
bzw. RSU_RESET Daten übertragen
(Schritt S4). In 8A-8D bezeichnet Tmw die Zeit
zum Empfangen des RSU_ON-Flags von den RSU1-RSUn.
-
Auch
bestimmt der Master-PLC (Schritt S5), ob Notausgabedaten, welche
durch die Notdaten-Einstelleinheit 20 eingestellt sind,
vorhanden sind, und es werden, wenn voreingestellte Notausgabedaten
vorhanden sind, die Notausgabedaten übermittelt (Schritt S6) und
die Eingangs-/Ausgangssteuerung der RSUs wird durch einen normalen
Empfangs-/Kommunikationsbetrieb (Schritt S7) von Eingangs-/Ausgangsdaten mit
den RSU(R1-Rn) ausgeführt.
-
Die
gesamten RSU1-RSUn werden durch die von dem Master-PLC ausgegebenen RSU_RÜCKSTELL-Daten
zurückgestellt,
so dass alle RSU1-RSUn einen Rückstellbetrieb
von einem Zeitpunkt Rs an beginnen, wenn der RSU_RÜCKSTELL-Befehl von dem Master-PLC empfangen
wird, um hierdurch die Betriebszeit zu synchronisieren.
-
Dies
bedeutet, dass, wie in 10 gezeigt, die
RSU1-RSUn jeweils eine Überprüfung des
Empfangs der RSU_RÜCKSTELL-Daten
von dem Master-PLC zu dem Zeitpunkt durchführen (Schritt S11), zu dem
der Strom eingeschaltet wird.
-
Wenn
die RSU_RÜCKSTELL-Daten
empfangen werden, setzt jede der RSUs ihr eigenes RSU_RÜCKSTELL-Flag
auf "1", um damit den beendeten
Empfang der ersten RSU_RÜCKSTELL-Daten anzuzeigen,
und anschließend
wird das Eingangs-/Ausgangsmodul 16,
welches diesem entspricht, zurückgesetzt,
um hierdurch die RSU-Ausgabe zurückzusetzen
(Schritte S12, S13). Auf der anderen Seite wird, wenn die RSU_RÜCKSTELL-Daten nicht
empfangen werden, eine Überprüfung durchgeführt, ob
das RSU_RÜCKSTELL-Flag
auf "1" gesetzt ist (Schritt
S14).
-
Als
ein Ergebnis der Überprüfung – wenn festgestellt
wird, dass das RSU_RÜCKSTELL-Flag auf "1" gesetzt worden ist – bedeutet dies, dass es eine
Rückstellanforderung
des Master-PLC gab, so dass die jeweilige RSU in ihren normalen
Betrieb zurückkehrt
und wartet, bis die Daten von dem Master-PLC empfangen werden. Unterdessen
wird, als ein Resultat der Überprüfung, das RSU_RÜCKSTELL-Flag
auf "0" gesetzt, was bedeutet,
dass keine Rückstellanforderung
des Master-PLC vorhanden ist, so dass die RSU das RSU ON-Flag an
den Master-PLC überträgt, um hierdurch zu
vermitteln, dass der Strom in die RSU (Schritt 15) eingegeben wird,
und führt
anschließend
die Operationen aus, die dem Schritt S11 nachfolgen.
-
Infolgedessen
kann trotz des Spaltes Tg zwischen dem Einschaltzeitpunkt der RSU1-RSUn
und demjenigen des Master-PLC(M) das gesamte System eine kooperative
Aufgabe zu dem Zeitpunkt Ts gleichzeitig ausführen.
-
Auch
in einem Zustand, in dem das RSU_RÜCKSTELL-Flag auf "1" gesetzt ist – wenn das RSU_RÜCKSTELL-Flag
weiter von dem Master-PLC empfangen wird –, kommt die RSU dazu, zu beurteilen,
dass der Master-PLC die Rückstelloperation
angefordert hat, so dass alle Ausgangsmodule rückgestellt werden, um hierdurch
eine fehlerhafte Ausgabe des Steuerungssystems zu vermeiden (Schritte
S12, S13).
-
Hiernach
speichert die RSU, wenn das RSU RÜCKSTELL-Flag auf "1" gesetzt ist, d.h. wenn die Daten von
dem Master-PLC während
eines normalen Zustandes empfangen werden (Schritt S16), die empfangenen
Daten, die zeitweise in dem Empfangs-/Übertragungs-Puffer 12 gespeichert
waren, oder die Notausgabedaten in die normale Ausgabedaten-Speichereinheit 22 oder
die Notdatenausgabe-Speichereinheit 21 über das
Empfangs-/Übertragungs-Modul 11 (Schritt
S17).
-
Das
Empfangs-/Kommunikations-Modul 15 gibt die in der normalen
Ausgabedaten-Speichereinheit 22 gespeicherten
Daten an das Ausgabemodul des Eingabe-/Ausgabemoduls 16 aus, und
die von dem Eingabemodul des Eingabe-/Ausgabemoduls 16 gelesenen
Daten werden in der Eingabedaten-Speichereinheit 14 gespeichert,
um hierdurch eine normale Eingangs-/Ausgangs-Wiederauffrischungsoperation durchzuführen (Schritt
S18).
-
Anschließend werden,
entsprechend der Anforderung des Master-PC die in der Eingangsdaten-Speichereinheit 14 gespeicherten
Daten durch den Empfangs-/Übertragungs-Puffer 12 und
das Empfangs-/Übertragungs-Modul 11 an
den Master-PLC übertragen.
-
Hier
kann, selbst während
eines solchen normalen Betriebes, ein Notfall auftreten, bei dem
die Ausgangsdaten von dem Master-PLC nicht an die RSU1-RSUn aufgrund
einer Vielzahl von Gründen übertragen
werden: Kommunikations-Instabilität, Kommunikations-Unterbrechung,
Erzeugung eines anormalen Zustandes in dem Master-PLC und Stromversorgungsunterbrechung
an den Master-PLC.
-
Zu
diesem Zeitpunkt führt
der Zeitgeber 23 in der RSU1 eine stündliche Überprüfung hinsichtlich der von dem
Master-PLC empfangenen Daten durch, und benachrichtigt den Eingangs-/Ausgangscontroller 25,
ob die Daten normal von dem Master-PLC übertragen
werden.
-
Wenn
die Daten nicht von dem Master-PLC empfangen werden, und die in
dem Zeitgeber 23 vorbestimmte Zeit abgelaufen ist (Schritt
S19), überprüft der Eingangs-/Ausgangscontroller 25 eine
Ausgangsoption, die von einem Benutzer unter Verwendung des Ausgabedaten-Wählschalters 24 bestimmt ist
(Schritt S20).
-
Hier
gibt, falls die Ausgabeoption als Latch eingestellt ist, der Eingangs-/Ausgangscontroller 25 die
final in der normalen Ausgabedaten-Speichereinheit 22 während eines
normalen Betriebes des Eingangs-/Ausgangsmoduls 16 gespeicherten
Daten aus (Schritt S18); und falls die Ausgabeoption als Notausgabe
eingestellt ist, werden die in der Notdatenausgabe-Speichereinheit 21 gespeicherten
Daten an das Eingangs-/Ausgangsmodul 16 ausgegeben (Schritt
S21).
-
Zum
Beispiel gibt, unter der Annahme, dass ein Ausgangsmodul 1 in
dem Eingangs-/Ausgangsmodul 16 eine
Verbindungsstelle zum Steuern eines Gasventils ist, wenn der Master-PLC
nicht in der Lage ist, das Ausgangsmodul 1 infolge einer
Kommunikationsunterbrechung zu steuern, die RSU, die kurz vor der
Kommunikationsunterbrechung in der normalen Ausgabedaten-Speichereinheit 22 gespeicherten
Daten aus, so dass die Gefahr einer Gasleckage auftreten kann, wenn
die Kommunikation zu einem Zeitpunkt unterbrochen ist, zu dem das
Gasventil geöffnet
wird.
-
Daher
ermöglicht
die vorliegende Erfindung einem Benutzer, die Ausgabeoption und
den Notausgabewert unter Verwendung des Ausgabedaten-Wählschalters 24 zu
setzen.
-
Obwohl
die Ausgabeoption als Notausgabe durch den Benutzer gesetzt wird,
werden die in der Notdatenausgabe-Speichereinheit 21 gespeicherten Notdaten "0" – wenn
der Notausgabewert nicht bestimmt wird – so dass die Ausgabedaten "0" an das Ausgangsmodul bei Auftreten
eines Notfalles ausgegeben werden, um hierdurch die Ausgabe natürlich zurückzustellen.
-
Die
Ausführungsformen
der Erfindung, die in der obigen Beschreibung offenbart sind, beschränken die
beigefügten
Ansprüche
nicht, und es ist klar, dass eine Vielzahl von Alternativen, Modifikationen und Änderungen
für einen
Fachmann möglich
sind.
-
Wie
oben beschrieben, dient das Steuerungssystem entsprechend der vorliegenden
Erfindung dazu, eine kooperative Aufgabe hinsichtlich einer weiteren
Stabilität
durch Synchronisieren des gesamten Systembetriebs trotz der nicht übereinstimmenden
Einschaltzeitpunkte auszuführen.
-
Weiter
verhindert die vorliegende Erfindung das Auftreten eines fehlerhaften
Betriebes in irgendeinem der entfernten Slave-Einheiten, welcher aus
einem anormalen Zustand eines Master-PLC oder einer Kommunikationsleitung
resultiert, um hierdurch die Zuverlässigkeit des PLC-Systems zu
verbessern.