DE2602459C3

DE2602459C3 - Prozessorgesteuerte Anordnung

Info

Publication number: DE2602459C3
Application number: DE19762602459
Authority: DE
Inventors: Michael 8553 Ebermannstadt Assmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Vierling Werner Dipl-Ing Vierling Manfred Di
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE2602459A1; DE2602459B2

Description

Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung enthält ein Prinzipschaltbild einer prozessorgesteuerten Anordnung zum zeit- und befehlsabhängigen Ein-, Aus- und Umschalten von haustechnischen Anlagen der verschiedensten Art, wie Klimageräte, Heizungs- und Lüftungsanlagen, Aufzüge, Alarmeinrichtungen und Überwachungsgeräte, um nur eilige Beispiele zu nennen. Sie sollen nach festgelegtem ' rogramm za bestimmten Tageszeiten selbsttätig ein- oder ausgeschaltet bzw. umgeschaltet werden, wobei die Schaltzeitpunkte für jede Anlage verschieden sein können und ferner von Tag zu Tag oder von Werktag zu Feiertag usw. differieren. Außerdem sind Ein- und Ausschaltungen in Abhängigkeit von Signalen vorzunehmen, die von einem Temperaturfühler, einem Spitzenlastwächter, einer Feuermeldeanlage und ähnlichen Kontrolleinrichtungen geliefert werden.

Kernstück der Anordnung ist ein handelsüblicher Mikroprozessor 6, der über einen Daten- und Adreßsammelleitung 10 mit einem Arbeitsspeicher 7 zusammenarbeitet Unter einem Mikroprozessor versteht man einen in Kleinstbauweise integrierten Prozessor, unter dem wiederum eine Funktionseinheit eines digitalen Rechensystems verstanden wird, die ein Leitwerk und ein Rechenwerk umfaßt Das Leitwerk steuert über einen Befehlszähler die Reihenfolge, in der die Befehle eines Programms aufgerufen werden, entschlüsselt die Befehle und gibt mittels eines Befehlsregisters die für die Befehlsausführung nötigsn digitalen Signale ab. Das Rechenwerk führt mit Hilfe eines Rechenregisters, dem Akkumulator, Rechenoperationen wie Addieren, Subtrahieren, Vergleichen, Verschieben usw. durch. Das Programm, nach dem der Prozessor 6 arbeitet ist im zugehörigen Arbeitsspeicher 7 enthalten, der daneben auch noch Daten aufnehmen kann. Im Ausführungsbeispiel besteht der Arbeitsspeicher 7 aus einem Schreib'/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) für die laufenden Daten, kombiniert mit einem Lesespeicher (ROM oder PROM) für die Konstanten und die Programmschritte. Der Abruf von Befehlen und Daten aus dem Arbeitsspeicher 7 geschieht wie jedes weitere Aussenden von Adressen und Befehlen innerhalb der Anordnung über die Daten- und Adreßsammelleitung 10, das ist eine mehradrige Leitung, die in beiden Richtungen benutzbar ist.

An die Daten- und Adreßsammelleitung 10 ist auch die Ausgabeeinheit 9 angeschlossen, die zu den eingangs erwähnten haustechnischen Anlagen führt. Die Ausgabeeinheit 9 umfaßt Rangier- und Anpassungsschaltungen für die Adressen- und Befehlsübertragung zu den zu steuernden Anlagen. Ferner hängt an der Sammelleitung 10 die Eingabeeinheit 8, die Signale von einer Uhr im 10-Minuten-Takt und Signale von den erwähnten Kontrollvorrichtungen empfängt und in einer Anpassungsschaltung systemgerecht aufbereitet.

Die Daten der einzelnen zu schaltenden Anlagen, bestehend aus Adresse, Uhrzeit, Schaltbefehl und Zugehörigkeit zu einer Prioritätsgruppe für Spitzenlastabschaltung, sind in den Datenspeichern la ... d enthalten, für die je ein wiederholt programmierbarer Lesespeicher (RePROM) eingesetzt ist. Die Datenspeicher Xa... dsind einzeln über je eine Steckverbindung an die Daten- und Adreßsammelleitung 10 angeschlossen.

Bei handelsüblichen RePROMs bestehen die Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren, deren Gate-Elektroden im Urzustand alle vollständig isolieren (Zelleninhalt 0 oder 1, je nach Definition). Beim Programmieren legt man an ausgewählte Zellen eine hohe Spannung an und bewirkt durch dieses Einbringen von Ladung auf die betreffenden Zellen eine Umkehrung des Zelleninhalts. Die Ladungen lassen sich durch UV-Licht löschen, womit der Ausgangszustand erreicht wird. Dies ist jedoch nicht selektiv, sondern nur für jeweils eine ganze Baueinheit möglich.

Ein weiterer wiederholt programmierbarer Lesespei-

Ki eher ist als Änderungsspeicher 3 über eine Steckverbindung und eine in beiden Richtungen wirksame Übertragungsleitung mit einer an die Daten- und Adreßsammelleitung 10 angeschlossenen Programmiereinrichtung 4 verbunden. Die Programmiereinrichtung 4

π besteht aus einer Anpassungsschaltung, die in beiden Richtungen arbeitet Sie setzt einerseits an sie adressierte Daten auf der Sammelleitung 10 in Spannungen solcher Höhe um, wie sie zum Programmieren des Änderungsspeichers 3 erforderlich sind,

2(i andererseits bringt sie auf ein Abfragesignal hin das Ergebnis der Programmierung, also den neuen Inhalt der Speicherzellen im Änderungsspeicher 3 als Quittung der stattgehabten Änderung zurück auf die Sammelleitung 10, von wo aus der Istwert unter Steuerung durch den Mikroprozessor mit dem Sollwert verglichen werden kann

Zur Eingabe von neuen Daten, sei es zur Änderung oder Ergänzung bereits gespeicherter Daten, ist eine Bedieneinheit 5 an die Daten- und Adreßsammelleitung 10 angeschlossen. Sie enthält eine Zehnertastatur zur Zifferneingabe und Steuertasten für das Aussenden der eingetasteten Daten sowie zum Abruf weiterer Daten aus einem der Datenspeicher la, b, c, d Ferner ist sie mit Ziffernanzeigemitteln in Leuchtform für die eingetasteten Ziffern und die abgerufenen Daten ausgerüstet Man könnte die Bedieneinheit 5 auch direkt mit der Programmiereinrichtung 4 verbinden, hätte dann aber nicht den Vorteil des universellen Datenaustausch« zu Eingabe- und Anzeigezwecken, wie ihn die Verbindung über die Daten- und Adreßsammelleitung 10 bietet

Der Platz in der Anordnung, an dem der Änderungsspeicher 3 steckbar befestigt wird, liegt im Einwirkungsbereich einer UV-Lampe 2, die ihre Ein- und Ausschaltbefehle über der Daten- und Adreßsammelleitung 10 enthält.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen. Bei jedem Signal an der Eingabeeinheit 8 fragt der Mikroprozessor 6 mittels des Programms im Arbeitsspeicher 7 die Datenspeicher la ... d daraufhin ab, ob für diesen

so *~^:ngabebefehl ein Ausgabebefehl vorliegt. Beispielsweise kann das eingehende Signal ein kodiertes Uhrensignal der Bedeutung: Es ist 10.20 Uhr sein. Im Datenspeicher steht beispielsweise bei der Adresse für einen bestimmten Lüfter der Schaltbefehl »Aus« für den Zeitpunkt 10.20. In diesem Fall wird der Schaltbefehl »Aus« mit uer Adresse des auszuschaltenden Geräts über die Sammelleitung 10 zur Ausgabeeinheit 9 übertragen. Dasselbe geschieht, wenn ein Spitzenlastüberschreitungssignal an der Eingabeeinheit 8 eintrifft. bo In diesem Fall werden die in den Datenspeichern la... d enthaltenen Adressen der nach ihrer Prioritätsgruppe als erstes abzuschaltenden Geräte zusammen mit einem Absrhaltbefehl programmgesteuert zur Ausgabeeinheit 9 gegeben. Bleibt dann noch Spitzenlastüberschreitung bestehen, werden die Adressen der gemäß der gespeicherten Prioritätsgruppe als nächstes abzuschaltenden Geräte abgefragt und ausgesendet So gibt es viele Schaltvorgänge, die auf Eingabesignale hin

entsprechend den in den Datenspeichern enthaltenen Angaben selbsttätig ausgelöst werden.

Um die Daten in einem der Datenspeicher Xa... dzu ändern, wird der Inhalt des betreffenden Datenspeichers, z. B. Xb, zunächst in den Schreib-/Leseteil (RAM) des Arbeitsspeichers 7 übertragen. Dies geschieht durch einen von der Bedieneinheit 5 ausgegebenen Befehl. Der Datenspeicher Xbbleibt hierbei voll funktionsfähig, sein Inhalt ändert sich vorerst noch nicht. Aus dem Arbeitsspeicher 7 kann nun jeder Datenblock adressen- ι ο weise über die Bedieneinheit 5 abgerufen und dort angezeigt werden. Adressenweise bedeutet, daß die zu einer Adresse gehörigen Daten auf einmal abrufbar sind, es ist aber nicht nötig, die Adresse anzugeben, sondern beim Weiterschalten von der Bedieneinheit 5 i> aus erscheint die jeweils nächste Adresse in der gespeicherten Reihenfolge. Das Ändern geschieht durch Überschreiben der zu ändernden Datenblöcke oder Datenelemente mit Hilfe der Zehnertastatur in der Bedieneinheit 5. Jede Änderung gelangt über die Sammelleitung 10 zum Arbeitsspeicher 7 und wird dort festgehalten. Zum Schluß enthält der Arbeitsspeicher 7 komplett den abgeänderten Inhalt für den Datenspeicher Xb. Durch Drücken einer Taste auf der Bedieneinheit 5 werden die Daten vom Arbeitsspeicher 7 zur Programmiereinrichtung 4 übertragen und von dort mit dem zum Programmieren erforderlichen Pegel in den Änderungsspeicher 3 gegeben. Dies erfolgt wechselweise unter ständigem Vergleich der nun im Änderungsspeicher 3 enthaltenen mit den vom Arbeitsspeicher 7 gesendeten Daten. Ist alles richtig übertragen, wird dies in der Bedieneinheit 5 durch das Erlöschen einer Lampe, die während des Einprogrammierens gebrannt hatte, um den Belegungszustand der Bedieneinheit 5 (sie kann während dieses Vorgangs nicht benutzt werden) anzuzeigen, signalisiert Jetzt tauscht die Bedienungsperson einfach die Steckplatte des Änderungsspeichers 3 mit der Steckplatte des Datenspeichers Xb manuell aus und gibt über die Bedienungseinheit 5 ein Löschkommando, das die UV-Lampe 2 zum Löschen des überholten Inhalts des vormals als Datenspeicher Ib eingesetzten Änderungsspeichers 3 einschaltet. Der Änderungsspeicher 3 ist damit zur Entgegennahme weiterer Änderungen in anderen Datenspeichern bereit

Sollten die Eingangssignale in so dichter Folge eintreffen, daß sie während des Umsteckens der Steckplatten für den Datenspeicher Xb nicht kurzzeitig gespeichert werden können, sondern unbedingt abgearbeitet werden müssen, besteht auch hierfür eine Möglichkeit da der Arbeitsspeicher 7 die Daten in der neuen Form enthält Es ist nur Sache des Programms, sie daraus abzurufen.

Weiß die Bedienungsperson vor Durchführen einer Änderung nicht ob das als Änderungsspeicher 3 eingesetzte RePROM gelöscht ist kann sie dessen Inhalt auf der Bedieneinheit 5 sichtbar machen. Unter Umständen, zum Beispiel bei bloßen Ergänzungen, kann es auch sein, daß sich ein Löschvorgang erübrigt, wenn ein Vergleich zwischen dem neuen, im Arbeitsspeicher 7 enthaltenen Dateninhait mit dem Inhalt des Änderungs-Speichers 3 erweist daß im letzteren an den bedeutsamen Positionen keine Informationen enthalten sind.

Es ist nicht erforderlich, daß die Bedienungsperson den Datenspeicher, in dem Daten zu ändern sind, als Baueinheit identifiziert Wenn sie eine zum zu ändernden Datenblock zugehörige Adresse auf der Bedieneinheit 5 eingibt wird der betreffende Datenspeicher unter Steuerung durch der, Mikroprozessor, der alle Adressen bis zur eingegebenen nacheinander abfragt, ermittelt und dessen Inhalt programmgesteuert in den Schreib-/Leseteil des Arbeitsspeichers 7 übertragen. An der Steckkarte, die den Datenspeicher als Baueinheit repräsentiert, leuchtet ein Lämpchen auf, das anzeigt, welche Steckkarte nach vollzogener Änderung gegen die des Änderungsspeichers 3 auszutauschen ist

Für den Mikroprozessor 6 zählt die Bedieneinheit 5 als Eingabeeinheit (/-Port) wie die Eingabeeinheit 8, während die Programmiereinrichtung 4 als Eingabe- und Ausgabeeinheit (I- und O-Port) angeschlossen ist Dies kann bei der üblichen Festlegung der Prioritäten der abzuarbeitenden Signale dahingehend berücksichtigt werden, daß man den Mikroprozessor 6 Gefahrensignaie an der Eingabeeinheit S vtjr Signalen von der Bedieneinheit 5 bevorzugt abarbeiten läßt, uhrzeitabhängige Befehle jedoch gegenüber einem laufenden Einprogrammierungsvorgang zurückstellt und die kurze Zeit bis zu dessen Ende speichert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Prozessorgesteuerte Anordnung zum zeit- und befehlsabhängigen Ein-, Aus- und Umschalten von haustechnischen Anlagen nach vorgebbaren Betriebsdaten mit einer Bedieneinheit, Programm- und Datenspeichern sowie einer Programmier- und einer Löscheinrichtung, wobei die Betriebsdaten in einem oder mehreren mit der Daten- und Adreßsammelleitung der Anordnung auswechselbar verbundenen, als wiederholt programmierbare Festwertspeicher in Halbleiterbauart (RePROM) ausgebildeten Datenspeichern enthalten sind und mit Hilfe einer gleichfalls an die Daten- und Adreßsammelleitung anzuschließenden Bedieneinheit veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Speicher gleicher Bauart ebenfalls auswechselbar als Änderungsspeicner (3) eingesetzt ist, der einerseits an die mit der Daten- und Adreßsammelleitung (10) verbundene Programmiereinrichtung (4) zur PROM-Programmierung, die ihrerseits mit der Bedieneinheit (5) zur Eingabe von Daten über die Daten- und Adreßsammelleitung (10) in Verbindung steht, angeschlossen ist und der andererseits im Einwirkungsbereich der Löscheinrichtung (2) liegt.

Die Erfindung betrifft eine prozessorgesteuerte Anordnung zum zeit- und befehlsabhängigen Ein-, Aus- und Umschalten von haustechnischen Anlagen nach vorgebbaren Betriebsdaten mit einer Bedieneinheit, Programm- und Datenspeichern sowie einer Programmier- und einer Löscheinrichtung, wobei die Betriebsdaten in einem oder mehreren mit der Daten- und Adreßsammelleitung der Anordnung auswechselbar verbundenen, als wiederholt programmierbare Festwertspeicher in Halbleiterbauart (RePROM) ausgebildeten Datenspeichern enthalten sind und mit Hilfe einer gleichfalls an die Daten- und Adreßsammelleitung anzuschließenden Bedieneinheit veränderbar sind. ,

Bei prozessorgesteuerten Anordnungen dieser Art müssen die Betriebsdaten nach Bedarf von Zeii m Zeit verändert, ergänzt und gelöscht werden. Auf der anderen Seite müssen sie in der Zwischenzeit netzausfallsicher gespeichert sein. Daher kommen keine Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff in Halbleiterbauart (RAM), die aus bistabilen Kippstufen aufgebaut sind, für die Datenspeicherung in Betracht. Netzausfallsichere Halbleiterspeicher sind allenfalls reine Lesespeicher (ROM) oder programmierbare Lesespeicher (PROM). Sie lassen sich jedoch in ihrem Dateninhalt nicht ändern. Auch die wiederholt programmierbaren Lesespeicher (RePROM) können nur insgesamt gelöscht und neu mit Daten belegt werden. Dies wäre einerseits sehr zeitraubend, zum anderen erfordert es die Stillsetzung der Gesamtanordnung für die Zeit zwischen dem Löschen und der Neueingabe von Daten, da in dieser Zeit keine oder unvollständige Daten vorliegen, die zu falschen und unter Umständen sogar gefährlichen Zuständen bei den an die Anordnung angeschlossenen Anlagen führen können. Aus diesem Grund setzt man bei Datenverarbeitungssystemen Prozeßrechner mit Magnetkernspeichern ein. Sie sind ausfallsicher und änderbar. Da sie aber sowohl in der Anschaffung als auch in den Ansteuermitteln verhältnismäßig teuer sind, lohnt sich ihr Ein

satz nur bei größeren Systemen.

Bekannte Anlagen mit Prozessorsteuerung (Mikrocomputer) bestehen aus dem eigentlichen Prozessor (CPU) und Speichern der RAM-, ROM-, PROM- und RePROM-Bauart für Befehle und Daten, ferner Ein- und Ausgaberegistern, Ein- und Ausgabesteuerung, Ieterruptsteuerung und einer Bedienkonsole mit Schaltern und Anzeigelämpchen zum Starten und Stoppen von Programmen, binären Adressieren, Auslesen und

ίο Beschreiben von einzelnen Speicherzellen und schrittweisen Durchfahren eines Programms. Die Konsole enthält ein fest programmiertes PROM mit dem Ladeprogramm für binäre Lochstreifen, deren Inhalt damit in einen RAM-Speicher übernommen werden kann (Elektronik 1974, Heft 10, S. 383-386, 391-392). Nachteilig an den bekannten Anlagen ist. daß variable Daten nur im RAM-Bereich gespeichert werden können, da eine PROM-Programmierung nur über einen als sog. Host Computer eingesetzten größeren Rechner (Minicomputer o. 1) möglich ist

RAMs aus bistabilen Kippstufen sind jedoch — wie oben erwähnt ist — nicht netzausfalisicher, und die zur Abhilfe vorgeschlagene Batteriepufferung ihrer Stromversorgung ist lediglich für kleine Bereiche möglich und auch dann nur kurze Zeit wirksam.

Es ist deshalb bereits angeregt worden, Betriebsdaten in Festwertspeichern zu speichern und die Speicherplatten als Steckeinheiten auszubilden, um sie, falls eine Änderung erforderlich ist, rasch gegen eine vorbereitete andere Platte auswechseln zu können (»Elektronische Rechenanlagen«, 1961, H. 5, S. 197-205).

Für eine Anordnung, die hauslechnische Anlagen steuert, wäre dieses Verfahren der sog. Halb-Festwertspeicherung zu aufwendig, da für alle Kombinationen von Uhrzeiten und Bedingungen, die Schaltbefehle auslösen sollen, getrennte Speicherplatten bevorratet werden müßten, denn die Änderung muß am Einbauort durch den Betreiber selbst geschehen.
Von den bekannten prozessorgesteuerten Anordnungen ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei kleineren Systemen, die mit einem Prozessor zusammenarbeiten, die Daten netzausfalisicher zu speichern und gleichzeitig eine leichte Änderung dieser Daten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zusätzlicher Speicher gleicher Bauart ebenfalls auswechselbar als Änderungsspeicher eingesetzt ist, der einerseits an die mit der Daten- und Adreßsammelleitung verbundene Programmiereinrichtung zur PROM-Programmierung, die ihrerseits mit der Bedieneinheit zur Eingabe von Daten über die Daten- und Adreßsammelleitung in Verbindung steht, angeschlossen ist und der andererseits im Einwirkungsbereich der Löscheinrichtung liegt.

Da die Programmiereinrichtung und die Bedieneinheit unmittelbar an die Daten- und Adreßsammelleitung des Prozessors angeschlossen sind, werden Daten, die nicht verändert zu werden brauchen, schnell in den Änderungsspeicher übertragen und der Änderungsvorgang vereinfacht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß anstelle von teueren Kernspeichern billige Halbleiterspeicher eingesetzt werden können und deren Dateninhalt im Bedarfsfall einfach

b5 abgeändert werden kann, wobei der Änderungsvorgang den laufenden Betrieb der Anordnung nicht stört und zu keiner Zeit, auch nicht während des Änderns, durch Netzausfall Daten verloren gehen.