DE2319320A1

DE2319320A1 - Verfahren zum logischen verknuepfen von digitalen signalen

Info

Publication number: DE2319320A1
Application number: DE19732319320
Authority: DE
Inventors: Dieter Kleim; Heiner Mues; Helmut Stadler; Walter Wolfgarten
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1974-10-31
Also published as: FR2226703B1; DE2319320B2; AT340706B; ATA238974A; FR2226703A1; CH588735A5

Description

MANNHEIM BROWN BGV^

Mp.-Nr. 502/75 Mannheim, den 6. April 1973

PAT- NL/Fl.

"Verfahren zum logischen Verknüpfen von digitalen Signalen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum logischen Verknüpfen von digitalen Signalen.

Es sind programmierbare Anordnungen zur Steuerung des Prozeßablaufs von Industrieanlagen bekannt, bei welchen der gewünschte Steuerungsablauf mittels eines in einer herkömmlichen : Programmiersprache geschriebenen Rechnerprogramms festgelegt wird. Das Rechnerprogramm wird dabei einem Rechner eingegeben, welcher dieses in die Maschinensprache der Steuerungsanordnung umsetzt. Obwohl derartige Steuerungsanordnungen eine Iahe von · Vorteilen bieten (Standardisierte Hardware, größere Zuverläs- '. sigkeit, größere Geschwindigkeit, bequeme Planung und Projek- ■ tierung des Steuerungsablaufs, Verringerung der Kosten für Inbetriebnahme und Wartung), verursacht der erforderliche Rechner einen nicht unerheblichen wirtschaftlichen Aufwand, welcher bisher nur bei größeren Anlagen bzw. Steuerungsanordnung vertretbar erschien. . j

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuerverfahren der .eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen Rechner für eine programmierbare Steuerungsanordnung entbehrlich macht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß -dadurch gelöst, daß mit Eingangssignalen beaufschlagte Eingänge einer Steuerungsanordnung sequentiell gemäß einem von einer Programmspeichereinrichtung vorgegebenen Binärcode ausgewählt und abgefragt werden, daß ei-

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ner der Ausgänge der Steuerungsanordnüng gemäß dem gleichen Binärcode ausgewählt und gesetzt wird, daß der Binärcode aus einer Folge von Binärwörtern mit Jeweils einem Operationsteil und einem Operandenteil besteht, wobei die Operationsteile der Binärwörter die Information für die gewünschte logische Verknüpfung der ausgewählten Eingangssignale und die Operandenteile die Information für die Selektion der Eingänge bzw. des * Ausgangs der Steuerungsanordnung enthalten, daß die selektierten Eingangssignale der Steuerungsanordnung einer frei programmierbaren zentralen Steuereinheit zugeführt werden, welche -von den Operationsteilen der Binärwörter in der Weise gesteuert wird, daß das gemäß dem Operandenteil des ersten Binärwortes selektierte Eingangssignal mit dem gemäß dem Operandenteil des zweiten Binärwortes selektierten Eingangssignal entsprechend dem logischen Verknüpfungsbefehl des Operationsteils des zweiten Binärwortes verknüpft wird, daß jedes aus einer Verknüpfung resultierende binäre Signal mit dem gemäß dem Operandenteil des nächstfolgenden Binärwortes selektierten Eingangssignal entsprechend dem logischen Verknüpfungsbefehl des Operationsteils des nächstfolgenden Binärwortes verknüpft wird und daß nach dem letzten Verknüpfungsbefehl des Binärcodes das resultierende Ausgangssignal der zentralen Steuereinheit dem selektierten Ausgang der Steuerungsanordnung zugeführt wird. ;

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können ausgewählte Eingangssignale einer programmierbaren Steuerungsanordnung entsprechend eines von einem Programmspeicher vorgegebenen Binärcodes logisch verknüpft werden, ohne daß ein Rechner zur Umsetzung einer Programmsprache in die Maschinensprache der ; Steuerungsanordnung erforderlich ist. Auf diese Weise können programmierbare Steuerungsanordnungen auch bei mittleren und ] kleineren Anlagen mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand j eingesetzt werden. |

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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen yeranschaurlichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt: "

Fig. 1 ein Übersichtsbild einer programmierbaren Steuerungsanlage in Blöckschaltbilddarstellung und i

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der in Fig. 1 gezeigten zentralen Steuereinheit.

Die programmierbare ,Steuerungsanlage 10 nach Fig. 1 besitzt eine Vielzahl von Eingängen X und Ausgängen Y, welche fort- ; laufend numeriert sind (im dargestellten Beispielsfall die ! Eingänge X 1 bis X 5 sowie die Ausgänge Y 1 bis Y 5). Die : Eingänge X sind mit digitalen Signalen beaufschlagt und werden mittels einer Selektionseinrichtung 11 sequentiell abgefragt, ^: wobei die Steuerung der Selektionseinrichtung 11, d.h. die Auswahl bestimmter Eingänge, durch einen Programmspeicher 12 über einen Decodierer, der sich auf der zentralen Steuereinheit 14 befindet, erfolgt. Die Selektionseinrichtung 11 verbindet den betreffenden abgefragten Eingang (im dargestellten Beispielsfall der Eingang X1) mit dem Eingang 16 der zentralen Steuereinheit 14, deren beispielsweiser Aufbau in Fig. 2 näher dargestellt ist. Die zentrale Steuereinheit verknüpft die digitalen Signale der sequentiell abgefragten Eingänge nach einer wählbaren logischen Funktion und gibt das resultierende Signal an eine weitere Selektionseinrichtung 13 weiter. Die Selektionseinrichtung 13 wird ebenfalls vom Programmspeicher 12 über den gleichen Decodierer der zentralen Steuereinheit gesteuert, derart, daß die Selektionseinrichtung 13 den Ausgang 17 der zentralen Steuereinheit 14 mit dem ausgewählten Ausgang der Steuerungsanordnung 10 (im dargestellten Beispielsfall der Ausgang Y 2) verbindet. Die gewünschte logische Verknüpfungsfunktion der zentralen Steuereinheit wird wiederum von dem Programmspeicher 12 und über den Decodierer der zentralen Steuereinheit vorgegeben, und zwar in Form von sequentiellen Verknüpfungsbefehlen am Steuereingang 18 der zentralen Steuereinheit 14.

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Außer dem externen Ein- und Ausgängen kann Steuerungsanlage
nach dem gleichen Schema, wie oben beschrieben, interne Zusatzgeräte 15 (z.B. Speicher, Zeitwerke ect.) abfragen und gleichungsgemäß setzen. Über eine interne Rückführungseinrichtung
19 können auch Ausgänge auf ihren digitalen Zustand hin abgefragt werden.

Die Funktionsweise des Decodierers soll nachstehend anhand eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Binärcodes erläutert werden, wobei der Binärcode auf Grund seiner einfachen Schreibweise ohne Zwischenschaltung eines Sprachumsetzers in den Programmspeicher eingelesen und dort in Form einer, von dem Decodierer verwertbaren Folge von binären Signalen ge- '. speichert werden: ■

:X1 · X2 + X3 +/X4 . /X5 = Y2, ;

X1 der Eingang X1, j

X2 der Eingang X2, ;

X3 der Eingang X3, ;

X4,der Eingang X4, ;

X5 der Eingang X5, : Y2 der Ausgang Y2,

• eine logische UND-Verknüpfung, '-,

+ eine logische ODER-Verknüpfung, ι

./ eine logische NAND-Verknüpfung, ;

+/ eine logische NOR-Verknüpfung, * \

: ein Startbefehl und ·■

e ein Zuweisungsbefehl j

bedeuten. ;

r Binärcode ist dabei eine Folge von Binärwörtern (im erwähnten Beispielsfall die Binärwörter :X1, .X2, +X3, +/X4,
•/X5, =Y2) aufgebaut, wobei jedes Binärwort aus einem Operationsteil --und einem Operandenteil besteht (beispielsweise ist · bei dem Binärwort ·Χ2 der Ausdruck · der Operationsteil und der Ausdruck X2 der Operandenteil).

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Die Decodierung in dem Decodierer erfolgt in der Weise, daß die Operandenteile des ersten bis zu dem vorletzten Binärwort (im erwähnten Beispielsfall die Operandenteile X1, X2, X3, X4, X5) der Selektionseinrichtung in Form von Informationssignalen zugeführt werden, während der Operandenteil des letzten Binärwortes (im erwähnten Beispielsfall der Operand Y2) der Selektionseinrichtung 13 ebenfalls in Form eines Informationssignals zugeführt wird. Die einzelnen Operandenteile enthalten, wie ohne weiteres ersichtlich ist, unmittelbar die Information für die von der Selektionseinrichtung 11 auszuwählenden Eingänge der Steuerungsanordnung bzw. die Information für den von der Selektionseinrichtung 13 auszuwählenden Ausgang der Steuerungseinrichtung. Die Selektionseinrichtung 11 fragt somit in dem gewählten Beispielsfall sequentiell die Eingänge XT, X2, X3, X4 ; und X5 ab, wobei die Abfragefolge durch die Reihenfolge der ! einzelnen Operandenteile bestimmt ist. Ferner setzt die Selektionseinrichtung 13 in dem gewählten Beispielsfall den Ausgang Y2. Weiterhin werden bei der Decodierung des Binärcodes die : Operationsteile aller Binärwörter (im gewählten Beispielsfall die Operationsteile: ;·; +; +/; ·/; = ) in Form von Informationssignalen sequentiell der zentralen Steuereinheit 14 zugeführt.

Ein weiteres beliebiges Beispiel für einen Binärcode sei: ''.

: X1 + X3 · X5 = Y4

Bei diesem Binärcode werden die Eingänge X1, X3 und X5 sequentiell abgefragt und der Ausgang Y4 gesetzt. Ferner werden der zentralen Steuereinheit 14 den Operationsteilen:,+, ·, = entsprechende Informationssignale zugeführt.

Die Funktionsweise der zentralen Steuereinheit 14 wird nachstehend anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 2 erläutert,', wobei zum Zwecke einer besseren Verständlichkeit der einzelnen Funktionen der zentralen Steuereinheit in Fig. 2 mechanische Wählschalter, sowie einzelne logische Bauelemente (Inverter

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und ODER-Verknüpfung) eingezeichnet sind. Selbstverständlich werden in der Praxis an Stelle der mechanischen Schalter elektronische Halbleiterbauelemente in integrierter Schaltkreistechnik und an Stelle der einzelnen logischen Schaltungen die entsprechenden Elemente einer integrierten Schaltkreisfamilie verwendet.

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Die am Eingang 16 der zentralen Steuereinheit 14 sequentiell ankommenden digitalen Signale der ausgewählten Eingänge werden über einen Wechselschalter 24 mit einer Speichereinheit 22 verbunden. Der Wechselschalter, der von dem Decodierer 20 gesteuert wird, invertiert das ankommende Signal entsprechend dem Operationsteil des gerade zu verarbeitenden Binärwortes, d.h. im Falle des Wortes: XT steht der Schalter in der oberen Stellung, im Falle des Wortes : /X1 steht der Schalter in der : unteren Stellung. ;

Die Speichereinheit 22 und die Speichereinheit 23, mit der die Speichereinheit 22 verbunden ist, führen die gewünschten logischen Verknüpfungen aus, und zwar nach folgendem Schema: Steht im Operationsteil des gerade zu verarbeitenden Wortes das Startzeichen, so wird in der Sp eicher einheit 22 der am Eingang 26 ankommende digitale Wert abgespeichert und die Speichereinheit 23 wird auf den Wert "0" gesetzt. Steht im Operationsteil des gerade zu verarbeitenden Wortes eine ODER-Verknüpfung oder eine NOR-Verknüpfung, so wird die Speichereinheit 23 auf den Wert "L" gesetzt, wenn zuvor in der Speichereinheit 22 ein ⁿLⁿ abgespeichert war. War zuvor in der Speichereinheit 22 der Wert ¹¹O" abgespeichert, so wird der Zustand der Speichereinheit 23 nicht verändert. Anschließend wird die Speichereinheit 22 auf den Wert ¹¹L" gesetzt, wenn das an dem Eingang 26 anstehende digitale Signal den Wert "L" führt. Ist dies nicht der Fall, so wird der Zustand der Speichereinheit 22 nicht verändert. Steht in dem Operationsteil des zu verarbeitenden Binärwortes

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UND-Verknüpfung oder eine NAND-Verknüpfung, so wird der Zustand der Speichereinheit 23 nicht verändert. Die Speichereinheit 22 wird auf den Wert "0" gesetzt, wenn das digitale Signal an ihrem Eingang 26 diesen Wert führt. Ist dies nicht der Fall, wird der Zustand der Speichereinheit nicht verändert.

Die Ausgänge beider Speichereinheiten (Speichereinheit 22 und Speichereinheit 23) sind ODER-mäßig zusammengefaßt und mit dem Schalter 27 verbunden. Dieser Schalter wird gemäß dem Operationsteil in seiner Stellung über den Decodierer 20 verändert, d.h. im Falle des Wortes = Y2 steht er in der oberen Stellung, im Falle des Wortes = /Ύ2 steht er in der unteren Stellung. Dem Schalter 27 ist ein weiterer Schalter 29 nachgeordnet, der den Ausgang 31 mit dem Ausgang 17 der zentralen Steuereinheit 14 ; verbindet, wenn im Operationsteil des gerade zu verarbeiten- ' den Binärwortes ein Zuweisungszeichen steht. ■

Die ganzen Steuerungsvorgänge auf der zentralen Steuereinheit werden von dem Decodierer 20 gesteuert. Dieser Decodierer, der über den Punkt 18 mit dem Programmspeicher verbunden ist, wird über ein Schrittschaltwerk 21 zeitlich gesteuert. Über den Decodierer werden auch die Wahlschalter 11 und 13 der programmierbaren Steuerungsanordnung gesteuert. Diese Wahlschalter sind in Fig. 1 nur zir besseren Verständlichkeit als mechanische Wahlschalter dargestellt. In der Praxis werden diese Wahlschalter durch integrierte Schaltungstechnik realisiert.

Es versteht sich von selbst, daß an Stelle der in Fig.1 dargestellten fünf Eingänge X1 bis X5 und fünf Ausgänge Y1 bis Y5 beliebig viele Ein- und Ausgänge der Steueranordnung 10 vorgesehen werden können, sofern die zentrale Steuereinheit 14 entsprechend vergrößert wird.

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zum logischen Verknüpfen von digitalen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß mit EingangsSignalen beaufschlagte Eingänge (z.B.XI bis X5) einer Steuerungsanordnung (10) sequentiell gemäß einem von einer Programmspeichereinrichtung (12) vorgegebenen Binärcode·(z.B.: X2 · X3 + X4 = Y2) ausgewählt und abgefragt werden, daß einer der Ausgänge (z.B. Y1 bis Y5) der Steuerungsanordnung (10) gemäß dem gleichen Binärcode ausgewählt und gesetzt wird, daß der Binärcode aus einer Folge von Binärwörtern mit jeweils einem Operationsteil und einem Operandenteil besteht, wobei die Operationsteile der Binärwörter die Information für die gewünschte logische Verknüpfung der ausgewählten Eingangssignale und die Operandenteile der Binärwörter die Information für die Selektion der Eingänge bzw. des Ausgangs der Steuerungsanordnung enthalten, daß die selektierten Eingangssignale der Steuerungsanordnung einer frei programmierbaren zentralen Steuereinheit (14) zugeführt werden, welche von den Operationsteilen der Binärwörter in der Weise gesteuert wird, daß das gemäß dem Operandenteil des ersten Binärwortes aä-ektierte Eingangssignal mit dem gemäß dem Operandenteil des zweiten Binärwortes selektierten Eingangssignal entsprechend dem logischen Verknüpfungsbefehl des Operationsteiles des zweiten Binärwortes verknüpft wird, daß jedes aus einer Verknüpfung resultierende binäre Signal mit dem gemäß dem Operandenteil des nächstfolgenden Binärwortes selektierten Eingangssignal entsprechend dem logischen Verknüpfungsbefehl des Operationsteils des nächstfolgenden Binärwortes verknüpft wird und daß nach dem letzten Verknüpfungsbefehl des Binärcodes das resultierende Ausgangssignal der zentralen Steuereinheit dem selektierten Ausgang der Steuerungsanordnung zugeführt wird. '

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