DE2735207B2

DE2735207B2 - Maschinensteuersystem

Info

Publication number: DE2735207B2
Application number: DE2735207A
Authority: DE
Inventors: Danny L. Lebanon Ohio Carnahan; Dennis Grover Cincinnati Ohio O'Keefe; Kenneth Erwin West Chester Ohio Schubeler
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1976-08-17
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1981-03-12
Also published as: GB1544151A; US4064395A; DE2735207C3; DE2735207A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Maschinensteuerung und bezieht sich auf ein Maschinensteuersystem mit ersten Ausgangsvorrichtungen, die auf Ausgangszustandssignale für die Befehligung der Maschinenoperationen ansprechen und mit ersten Eingangsvorrichtungen zum Erzeugen von Eingangszustandssignalen in Abhängigkeit von den Maschinenope-

rationen. wobei die Maschine /weite Eingangs/Ausgangsvorrichtungen aufweist, die auf die Ausgangsdatensignalc ansprechen und Eingangsdatensignale erzcugen. mit einer ersten Schaltungsanordnung /um Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals. welches cine gewünschte Geschwindigkeit eines bewegbaren Maschincnclcmcnls angibt, das mechanisch in Verbindung mit einem Antriebsmechanismus stein, einer mit der ersten Schaltungsanordnung verbundenen /weilen Schallungsanordnung, die auf das Geschwindigkeitssignal anspricht, um die Über!ragung des Geschwindigkeitssignals zu einem Treibermechanismus zu steuern und dadurch die Verschiebung des bewegbaren Maschinenclements /u steuern.

Das Maschinensteuersystem der DEOS 23 22 252 enthält eine Regelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, die durch einen Digitalrechner mit einem Mikroprogramm gesteuert wird, wobei der ganzen Regelvorrichtung eine Regelschleife zugrunde liegt, die in der üblichen Weise mit einer Vcrglcichseinrichtung aufgebaut ist. wobei die Vcrglcichseinrichtung einen Ist/Sollwcrtvergleich durchführt. Diese bekannte Regelvorrichtung enthält auch eine Einrichtung zum Verändern des der Vergleichseinrichturig zugeführten Bezugsgrenzsignals in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertes für die zu regelnde Variable, so daß also hier eine Schaltungsanordnung vorhanden ist. die effektiv ein Geschwindigkcilssignal erzeugt, das eine Geschwindigkeit eines bewegbaren Maschincnclcmcntes angeben kann. Auch ist eine Einrichtung bzw. Schaltungsanordnung vorhanden, die das Gcschwindigkeitssignal auswertet, um einen Treibermechanismus zu steuern, der das zu bewegende Maschinenelement betätigt.

Aus der US-PS 37 98 612 ist ein programmierbarer Regler auf der Grundlage eines Lochstreifenleser bekannt geworden, wobei eine Programmiereinrichtung einen Lese/Schreib-Speicher enthält, durch den der Regler betätigt wird. Dieses System enthält einen Betriebsartenschalter, über den das Programm automatisch über eine Übertragungsschaltung in einen Lesespeicher übertragen wird. Hierbei sind Mittel vorgesehen, die die Übertragung überwachen.

Schließlich ist aus der US-PS 37 44 031 ein Maschinensteuersystem zur Steuerung einer NC-Werkzeugmaschine bekannt geworden, bei dem ein Haupt-Aufzeichnungsträger mit einem oder mehreren Programmen vorhanden ist. Es wird dann ein Programm ausgewählt und in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Dieses gespeicherte Programm wird für eine Inspektion oder Analyse ausgelesen, gegebenenfalls geändert oder korrigiert und dann auf einem Kopier-Aufzeichnungsträger festgehalten. Diese Druckschrift befaßt sich somit überwiegend mit der Erstellung von Programmen für ein Maschinensteuersystem aus einem Hauptprogramm heraus.

Ausgehend von der DE-OS 23 22 252 ist es Aufgabe der Erfindung ein Maschinensteuersystem der Eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es sowohl die Maschinenfunktionen als auch die Steuerung der Position und der Geschwindigkeit eines bewegbaren Maschinenelementes durchführen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Überlicherweise wurden Maschinenfunktionsregler dazu verwendet, allgemein Maschinenoperationen, z. B.

die Knergic- und Motorsteuerung. Spindeln. Anlassen/ Anhalten. Wcrk/.cugausuiuschfunktioncn. avialcs Hinauslaufen usw.. /u steuern. Auch der Maschincnfunktionsregler. der bei dem Masehinensieuerssstem der Erfindung angewandt wird, kann die zuvor genannten Funktionen erfüllen. Fs sind zusätzliche Schallungen vorgesehen, die in Verbindung mit dem Maschinenfunktionsregler funktionieren, um Signale für die Steuerung der Betriebsweise eines Muschincnschlittcns /u erzeugen. Auch sind Elemente vorgesehen, die die programmierte Gesehwindigkeil erhöhen oder vermindern können, die dann gespeichert wird, um für eine nachfolgende Ausführung des Maschinenzyklus verwendet werden zu können.

Ein Pull von Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen, das beispielsweise Lampen, Drucktasten. Anzeigevorrichtungen usw.. enthält, kann von dem Maschincnfunktionsregler entfernt angeordnet sein. Dieses Pull kann aus einer Hauptmaschinensteuerstation bestehen, aus einem provisorisch angelegten Steuerpult oder aus einer Hilfssieucrstation. Bei bekannten Steuereinrichtungen sind diese Eingabc/Ausgabe-Vorrichlungen direkt mil den entsprechenden Maschincnsteuerschaltungen verdrahtet. Diese direkte Verdrahtung stellt jedoch einen wesentlichen Kostenfaktor bei der Maschinenkonstruktion dar.

Das Maschinensteuersystem nach der Erfindung enthält eine serielle Datenverbindung, die entfernt gelegene Maschinensteuerpulte mit dem Maschincnfunktionsrcgler verbindet. Ein Paar von zwei l.cilcrkabeln ersetzt daher die bis zu Hunderten üblicherweise benutzten Drähte. Bei der Erfindung wird die serielle Datenverbindung dazu verwendet, um kontinuierlich Signale nach dem Multiplexverfahren für die Anzeigevorrichtungen zu behandeln, so daß dadurch eine Darstellung der Information vom Regler auf einer Echtzeit-Basis vorgesehen wird, ohne Speicherelemente zu verwenden, die bei den Anzeige- oder Ablescvorrichtungen gelegen sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild des Maschinensteuersystems:

Fig. 2a und 2b. wenn sie entlang der angegebenen Verbindungslinie miteinander verbunden werden, das Gerät, welches erforderlich ist. um nach einem Serienformat die Eingangs- und Ausgangsdatensignale von der Datenhauptleitung zu den Eingangs/Ausgangsvorrichtungen an dem entfernt gelegenen Maschinensteuerpult zu übertragen:

Fig.3 ein detailliertes Blockschaltbild des Gerätes, welches dazu benötigt wird, um ein Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, das die gewünschte Geschwindigkeit des beweglichen Elements wiedergibt; und

Fig.4 ein detailliertes Blockschaltbild des Gerätes, welches erforderlich ist. um die Verschiebung des beweglichen Elementes zu steuern.

F i g. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild der grundlegenden Elemente des Maschinensteuersystems. Eine Maschine 10 enthält wenigstens ein bewegliches Element 12. Das Element 12 ist mechanisch mit einem Motor 14 verbunden, der auf eine Motortreiberstufe 16 anspricht. Die funktionell Operation der Maschine 10 wird durch einen programmierbaren Maschinenfunktions-Regler gesteuert, der als Grundelemente einen logischen Prozessor 18 und einen Datenprozessor 20 enthält. Diese Elemente sind durch eine Kontakthaupt-

leitung 22 miteinander verbunden. Die Kontakthauptlei-Uing 22 besteht aus einer Adri'sscnhauptleitung 32. einer Einzcldatcnbitlcitung 46. welche den Zustand der Ausgangssignalc definiert, einer Einzeldatenbitlciiung 38. die den Zustand der Eingangssignal definiert, und einer Zeitsteuerleitung 44.

Die funktionell Operation der Maschine kann schematisch durch ein Diagramm dargestellt werden. Unter Verwendung dieses Diagramms in Verbindung mit einer Programmeinheit 24 kann ein logisches Programm erzeugt werden, welches die Maschinenoperation definiert, jeder Schrill des Programms enthält typisch eine Vorrichtungsadiessc und die dieser zugeordnete logische Funktion. Die Kombination dieser zwei Informationsteile wird als .Speicherwort bezeichnet. Bei dem bcvorzügien Ausfuhrungsbcispic! sind Blöcke von Vorrichtungsadressen zugewiesen und vor zugeordnet und zwar entsprechend den vorhandenen Vorrichtungen, z. B. externe Wicklungen, externe Koniaktcingängc. Zeitgeber. Datcnprozessorfunktioncn. Funktionen, die anderen Steuervorrichtungen zugeordnet sind usw. Unter Verwendung der Programmcinheii 24 wählt somit ein Programmierer eine Siartspcicherstclle aus und arbeitet sich durch das erwähnte Diagramm und zwar aufeinanderfolgend entlang jeder Zeile. Jedes .Speicherwort enthält eine Element-Definition, d.h. keine Operation. Ausgabe. Eingabe, eine Vorrichiungsadresse in einem voraus-zugeordnctcn Block, der diesem Element zugeordnet ist, wenn anwendbar: und weitere erforderliche Funkt'onsinformationen bezüglich der Bedingung oder Zustand der adressierten Vorrichtung:, z. B. normalerweise offener oder normalerweise geschlossener Kontaktzustand. Nachdem das Programm vervollständigt wurde, kann die Programmeinheit 24 dazu verwendet werden, das Programm in einen Speicher 26 in dem logischen Prozessor 18 über die Programmhauptleitung 28 zu übertragen. Eine Zeitsteuerschaltung 30 tastet kontinuierlich den Speicher 26 ab.

Wenn dann jedes Speicherwort gelesen ist, wird die Vorrichtungsadresse zur Kontakthauptleitung 22 über eine Adresscnhauptlcitung 32 übertragen. Wenn die Vorrichtungsadresse ein Eingangselement wiedergibt, so spricht eine Eingabe-Kopplungsschaltung 34 auf die Vorrichtungsadresse auf der Adressenhauptleitung 32 an und erregt eine Schaltung in dieser, die den Zustand einer entsprechenden Eingabevorrichtung 36 an der Maschine empfängt. Der Zustand der adressierten Eingabevorrichtung wird dann auf einer Kontaktzustandsleitung 38 über die Kontakthauptleitung 22 zu einer logischen Schaltung 40 innerhalb des logischen Prozessors 18 übertragen. Die logische Schaltung 40 bestimmt, ob der tatsächliche Kontaktzustand mit dem programmierten Kcntaktzusiand übereinstimmt oder nicht. Solange eine Übereinstimmung zwischen dem programmierten und dem tatsächlichen Zustand besteht, bleibt die logische Schaltung in einem gesetzten Zustand. Wenn die programmierten und die tatsächlichen Bedingungen nicht übereinstimmen, so wird die logische Schaltung 40 zurückgesetzt. Bei der Abtastung eines Speicherwortes mit einer Vorrichtungsadresse, die einer Ausgabewicklung oder Spule entspricht, dekodiert eine Ausgabe-Koppiungsschallung 42 die Vorrichtungsadresse. Jedesmal dann, wenn der logische Prozessor ein Ausgabeelement dekodiert, wird einer Ausgabesteuerleitung 44 ein Ausgabesteuersignal erzeugt und zur Ausgabe-Kopplungsschaltung 42 übertragen. Wenn die logische Schaltung eine kontinuierliche Übereinstim-

mung zwischen den tatsächlichen Bedingungen und den programmierten Bedingungen oder Zuständen der Eingabevorrichtungen 36 festgestellt hat, wenn das ein Ausgabeelemcnt enthaltende Speicherwort dekodiert ist, erzeugt die logische Schaltung 40 in ihrem gesetzten Zustand ein Ausgabesignal und zwar auf einer Ausgangszustandsleitung 46. Die Ausgangs-Kopplungsschaltung 42 speichert den Zustand des Ausgangssignals aus der Ausgangszustandsleitung 46 in Abhängigkeit von einem Ausgangssteuersignal auf der Leitung 44. Das Ausgangssignal erregt eine der Ausgabe- oder Ausgangsvorrichtungen 48 an der Maschine 10, die der Vorrichtungsadresse entspricht, welche durch die Ausgabe-Kopplungselektronik 42 dekodiert wurde. Diese Vorrichtung bleibt erregt, bis bei einer nachfolgenden Abtastung des Speichers 26 die logische Schaltung 40 bestimmt, daß die Bedingungen oder Zustände der Eingabevorrichtungen, die dieser Ausgangsvorrichtung zugeordnet sind, nicht mit den programmierten Bedingungen übereinstimmen; und die logische Schaltung erzeugt in ihrem rückgesetzten Zustand auf der Ausgangszustandsleitung 46 ein Ausgangssignal. Es lassen sich daher die Ausgangsvorrichtungen an der Maschine 10 als Funktion der gewünschten Bedingungen oder Zustände der Eingangsvorrichtungen an der Maschine steuern.

Es sei darauf hingewiesen, daß der logische Prozessor 18 nur die Fähigkeit besitzt, einfache logische Entscheidungen zu treffen. Wenn die Ausgangsvorrichtungen an der Maschine in Abhängigkeit von einer arithmetischen Funktion gesteuert werden sollen, so kann der Datenprozessor 20 in geeigneter Weise an die Kontakthauptleitung 22 angeschlossen werden. Der Datenprozessor kann typisch einen Programmspeicher 50, eine arithmetische Einheit 52 und einen Datenspeicher 54 enthalten. Der Programmspeicher 50 enthält eine Anzahl von Programmen, die jeweils aus einer Reihe von Makroinstruktionen bestehen, um die gewünschte arithmetische Funktion auszuführen. Wie bereits an früherer Stelle erläutert wurde, ist ein Block von Vorrichtungsadressen dem Datenprozessor zugeordnet und voraus zugeordnet, um die in diesem gespeicherte Programme auszuwählen. Der Datenprozessor ist mit der Adressenhauptleitung 32, der Ausgangssteuersignalleitung 44 und der Ausgangszustandssignalleitung 46 verbunden. Wenn ein Speieherwort abgetastet wird, welches eine Vorrichtungsadresse enthält, die einem der gespeicherten Programme entspricht und wenn die Maschinenzustände oder -bedingungen derart sind, daß die durch das Programm definierte arithmetische Funktion erforderlich ist, so erzeugt die logische Schaltung das Ausgangssignal in Form seines Signalzustandes auf der Ausgangszustandsleitung 46. Dieses Signal wird durch den Datenprozessor in Abhängigkeit von einem Ausgangssteuersignal auf der Leitung 36 gespeichert und das adressierte Programm wird dann ausgeführt. Wenn das Programm weitere Daten für seine Ausführung erfordert, so können diese Daten von den Elementen erhalten werden, die an die Datenhauptleitung 56 angeschlossen sind. Obwohl dies nicht spezieil gezeigt ist, enthält die Datenhauptleitung 56 Adressenleitungen, vielfache Bitdatenleitungen und Zeitsteuerleitungen. Nachdem die arithmetische Funktion ausgeführt wurde, wartet der Datenprozessor auf eine Vorrichtungsadressi., die ein Eingangselement wiedergibt und mit der Ausführung der arithmetischen Funktion verbunden ist bzw. dieser zugeordnet ist. Nach dem Empfang dieser

Adresse erzeugt der Datenprozessor ein Eingangssignal, welches das Ergebnis der arithmetischen Funktion wiedergibt, und zwar auf der Leitung 38 zurück zur logischen Schaltung 40. Es sei hervorgehoben, daß der Datenprozessor 20 und der logische Prozessor 18 zueinander asynchron arbeiten.

Zusammenfassend ergibt sich somit, daß der logische Prozessor 18 ein logisch gesteuerter Prozessor mit fester Folge oder Sequenz ist, der kontinuierlich eine Übereinstimmung zwischen den gewünschten Maschinenbedingungen, wie sie durch die Speicherworte wiedergegeben werden, und den tatsächlichen Maschinenbedingungen oder -zuständen, wie diese durch die Eingangssignale von der Maschine wiedergegeben werden, überprüft. Wenn eine Übereinstimmung auftritt, werden Ausgangsvorrichtungen erregt, wie dies von dem Programm gefordert wurde. Wenn eine Übereinstimmung nicht auftritt, so werden die Ausgangsvorrichtungen nicht erregt. Der logische Prozessor 18 ist als getrennte Vorrichtung imstande, den Betrieb vieler relativ einfacher Maschinen zu steuern. Der logische Prozessor führt jedoch lediglich logische Entscheidungen aus und ist nicht in der Lage, arithmetische Operationen durchzuführen. Die Kontakthauptleitung ist zwischen dem logischen Prozessor und der Maschine angeschlossen und führt nur Einzeldatenbitkontaktinformationen. Wenn die arithmetischen Operationen erforderlich werden, erzeugt der logische Prozessor ein Ausgangssignal, welches von dem Datenprozessor dekodiert wird und dazu dient, ein gespeichertes Programm der arithmetischen Instruktionen in dem Datenprozessor auszuwählen. Die Datenhauptleitung verbindet den Datenprozessor mit den Datensignalvorrichtungen an der Maschine und überträgt die mehrfachen Datenbitinformationen zwischen diesen. Während der Datenprozessor arithmetische Instruktionen ausführt, fährt der logische Prozessor asynchron mit seinem Betriebszyklus fort.

Bei Zeitpunkten, die durch das gespeicherte Programm bestimmt sind, erzeugt der Datenprozessor Eingangssignale, die zurück zur Kontakthauptleitung gelangen. Diese Signale werden von dem logischen Prozessor an Stellen in seinem Betriebszyklus angenommen, wenn deren entsprechende Vorrichtungsadressen auf der Kontakthauptleitung erzeugt werden.

Wie bereits an früherer Stelle erläutert wurde, enthält die Maschine ein bewegliches Element 12, welches mit einem Motor 14 verbunden ist, der auf eine Motortreiberstufe 16 anspricht. Die Motortreiberstufe empfängt ein Geschwindigkeitssignal von einer Motorsteuereinheit 58, die ihrerseits auf eine digitale Vorschub-Steuereinheit 60 anspricht. Die digitale Vorschub-Steuereinheit spricht auf einen anderen zugeordneten Block von Adressen auf der Adressenhauptleitung 32 an, die die Grundfunktionen definieren, welche der Bestimmung der Geschwindigkeit des beweglichen Elements 12 zugeordnet sind. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit erhöht oder vermindert werden. Darüber hinaus kann eine feste plötzliche Geschwindigkeit befehligt werden. Die digitale Vorschub-Steuereinheit 60 spricht auch auf die Datenhauptleitung an, um ein Datensignal zu empfangen, welches die Größe der gewünschten Geschwindigkeit wiedergibt Dieses Datensignal kann in Abhängigkeit von den Eingangssignal modifiziert werden, die von der Kontakthauptleitung empfangen werden und kann dann zum Datenprozessor in der modifizierten Form oder Zustand zurückgeführt werden. Die digitale Vorschub-Steuereinheit 60 spricht auf

das Datensignal an, welches die Geschwindigkeit wiedergibt, um ein analoges Geschwindigkeitssignal für die Motnrsteuereinheit 58 zu erzeugen, wobei dieses Signal direkt die gewünschte Geschwindigkeit des beweglichen Elements wiedergibt. Die Motorsteuereinheit 58 spricht auf die Kontakthauptleitung an und empfängt Ausgangssignale von dieser, die die Richtung der Bewegung des beweglichen Teils, wenn die Bewegung eingeleitet und beendet werden soll, in welchem Maßsystem die Bewegung ausgeführt werden soll usw., kennzeichnen. Darüber hinaus empfängt die Motorsteuereinheit 58 Signale von der Datenhauptleitung, die die gewünshte Verschiebung des beweglichen Elements kennzeichnen. Die Motorsteuereinheit spricht auf das Geschwindigkeitssignal von der digitalen Vorschub-Steuereinheit 60 an und ebenso auf die Befehissignale von der Kontakthauptleitung und erzeugt geeignete Signale für die Motortreiberstufe 16. um eine gewünschte Bewegung des beweglichen Elements zu erzeugen. Die Verschiebung des beweglichen Elements wird ebenso durch die Motorsteuereinheit gesteuert; nachdem dann die gewünschte Verschiebung eingetreten ist, beendet die Motorsteuereinheit 58 die Bewegung des beweglichen Elements 12.

Der Maschine ist auch ein Eingabe/Ausgabe-Steuerpult 62 zugeordnet, welches von dem grundlegenden Maschinenregler entfernt gelegen ist. Das Eingabe/Ausgabe-Pult kann irgendwo in der Nähe der Maschine aufgestellt sein und zwar dort, wo es für die betreffende Bedienungsperson am bequemsten ist. Das Eingabe/ Ausgabe-Pult kann eine Anzahl von Vorrichtungen enthalten, was vom Maschinentyp und dem allgemeinen Zweck oder der Aufgabe des Pultes abhängig ist. Für den vorliegenden Zweck sind lediglich Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen veranschaulicht, weiche Dateninformationen zum Regler übertragen und von diesem ableiten. Diese Vorrichtungen umfassen Drucktasten 66, Lampen 65 und Ablesevorrichtungen 68.

Die Drucktasten 66 erzeugen alphabetische, numerisehe oder funktionell Eingangsdatensignale, die durch eine Drucktastenkopplungselektronik 84 auf einer externen Datenhauptleitung 86 zu einer externen Datenkopplungselektronik 88 gelangen. An dieser Stelle werden die Eingangsdatensignale in ein Scrienformat-Datensignal umgewandelt und zu einer internen Datenkopplungselektronik 90 über eine Leitung 92 übertragen. Die Signale werden dann zum Datenprozessor 20 über die Datenhauptleitung 56 übertragen. In ähnlicher Weise erzeugt der Datenprozessor Ausgangsdatensignale auf der Datenhauptleitung 56 für die interne Datenkopplungselektronik 90, welche die Signale in ein Seriendatensignal umwandelt. Das Seriendatensignal wird auf einer Leitung 94 zur externen Datenkopplungselektronik 88 übertragen, welche diese Signale auf der externen Datenhauptleitung 86 zu einer Auslese-Kopplungseinrichtung 96 und zu den Anzeigevorrichtungen 68 und auch zu einer Lichtkopplungseinrichtung 91 und zu den Lampen 65 überträgt

Die Fig.2a und 2b zeigen, wenn sie gemäß der angezeigten Verbindungslinie aneinander gelegt werden, die detaillierten Elemente, die für die Übertragung der Eingangs- und Ausgangsdatensignale von der Datenhauptleitung zu den Eingabe/Ausgabevorrichtungen an dem Pult 62 erforderlich sind. Die interne Datenkopplungseinrichtung 90 ist in Fig.2a gezeigt Fig.2b veranschaulicht die externe Datenkopplungseinrichtung 88, die externe Datenhauptleitung 86, die

spezifischen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen und deren zugeordnete Kopplungsschallungen.

Die Daiensignule werden zwischen den Datenkopplungsschaltungen durch universelle asynchrone Empfänger/Sender (im folgenden »UART« genannt; universal , a-ynchronous receiver/transmitter) 102 und 104 übertragen. Diese UARTs sind im Handel erhältliche Einheiten, die zueinander und zu den weiteren Elementen in dem Steuersystem asynchron arbeiten, um zyklisch und kontinuierlich Serien-Datensignale zwi- in sehen diesen zu übertragen. Gemäß Fig. 2a ist ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff 106 (im folgenden »RAM« genannt; random access memory) aufgeteilt in einen Sendesignalspeicher 108 und einen Empfangssignalspeicher 110. Der RAM 106 wird in allen drei π Betriebszyklen der internen Datenkopplungselektronik benötigt. Zuerst werden Datensignale von dem Daienprozessor über die Datenhauptleitung 56 in den RAM 106 übertragen. Zweitens werden Signale von dem Sendesignalspeicher 108 in dem RAM 106 zum _>a UART 102 für eine Übertragung zum UART 104 übertragen. Weiter empfängt der UART 102 Signale vom UART 104; und diese Signale werden zum Empfangssignalspeicher 110 übertragen. Schließlich werden Signale vom Empfangssignalspeicher zurück y, zum Datenprozessor über die Datenhauptleitung 56 übertragen.

Es sei angenommen, daß der Datenprozessor ein Datensignal zu übertragen wünscht oder zu empfangen wünscht. Es wird dann eine Adresse auf der Daten- w hauptleitung 56 übertragen. Diese Adresse wird durch eine Hauptadressenschaltung 112 dekodiert. Weiter erzeugt der Datenprozessor auf der Datenhauptleitung 56 Taktsignale, die von einer Hauptzyklus-Steuereinheit 114 empfangen werden. Die Hauptzykiussteuereinheit r, erzeugt ein Hauptzyklussignal auf der Leitung 116. Das Hauptzykliissignal verhindert den Betrieb der anderen Sieuerbetriebsarten der internen Datenkopplungselektronik, bis Informationen zwischen der Datenhauptleitung 56 und RAM 106 übertragen wurden. Das Hauptzyklussignal wird auch zur Multiplexsteuereinheit eines Hauptadressenmultiplexers 118 übertragen, dessen Eingang mit der Hauptadressenschaltung 112 verbunden ist. Ein Hauptadressenmultiplexer ist mit dem Adresseneingang des KAM 106 verbunden und wählt eine bestimmte Speicherstelle in dem RAM aus, welche dem vom Datenprozessor erzeugten Adressensignal entspricht. Wenn der Datenprozessor Daten zum RAM 106 überträgt, se werden diese Daten auf der Hauptleitung 120 empfangen, die mit dem Dateneingangsmultiplexer 122 verbunden ist. Die Hauptzyklussteuereinheit erzeugt auf der Leitung 124 ein Eingangssignal, welches zusammen mit dem Hauptzyklussignal auf der Leitung 116 ein Multiplexsteuersignal für den Daieneingangsmultiplexer 122 erzeugt. Weiter erzeugt 5S die Hauptzyklussteuereinheit ein Haupttaktsignal auf der Leitung 126 für ein Gatter 128, welches mit dem Einschreibeingang von RAM 106 verbunden ist. In Abhängigkeit von dem Haupttaktsignal werden daher in eine Speicherstelle übertragen, die von dem Hauptadressenmultiplexer 118 ausgewählt wurde. Wenn der Adressenmultiplexer 118 eine Speicherstelle in dem Empfangssignalspeicher 110 ausgewählt hat, wird der Ausgang des RAM 106 mit dem Eingang eines Datenausgangsmultiplexers 130 verbunden. Der Datenausgangsmultiplexer besitzt eine Multiplexsteuereinheit, die auf die von der Hauptzyklussteuereinheit erzeugten Signale anspricht, um die Übertragung der Datensignale von dem Empfangssignalspeicher 110 zur Datenhauptleiiung 56 und von dort zum Daienprozessor 20 zu steuern.

Eine andere Betriebsart besteht aus dem Sendezyklusbetrieb. Angenommen der Ausgang des Verzögerungszählers 132 weist den richtigen Zustand auf und es tritt ein mit »Takt-2-lmpuls« bezeichneter Impuls auf der Leitung 134 vom Zykluszähler 130 auf, so erzeugt die Sendezyklussteuereinheit 136 ein Sendezyklussignal auf der Leitung 138. Dieses Signal steuert taktmäßig einen Sendeadressenzähler 140 an. Der Sendeadressenzähler erzeugt zwei Adressensignale auf den Leitungen 142 und 144, deren Wertigkeit an späterer Stelle beschrieben werden soll. Für den vorliegenden Zweck ist es ausreichend, festzuhalten, daß die Adressensignale auf den Adressenleitungen 142 und 144 eine einheitliche Stelle in dem Sendesignalspeicher 108 beschreiben. Diese Adressenleitungen sind mit tinem Eingang eines Sendeadressenmultiplexers 150 verbunden, der eine multiplexe Steuereinheit enthält, die das Sendezyklussignal empfängt. Die Sendezyklussteuereinheit 136 erzeugt auch ein Sendetaktsignal auf der Leitung 154, um eine Sperrschaltung 156 taktmäßig zu steuern, welche das Datensignal speichert, das laufend durch den Sendeadressenrr.ultiplexer 150 ausgewählt wird. An dieser Stelle inkrementiert der Sendeadressenzähler auf die nächste Speicherstelle und die SendezyKlussteuereinheit erzeugt dann ein Sendedatensteuersignal auf der Leitung 152, um zu bewirken, daß der UART 102 die Ausgangsgröße der Sperrschaltung 156 annimmt und ebenso die laufend adressierte Ausgangsgröße des Sendesignalspeichers 108. Diese Technik der Ladung von UART 102 wird verwendet, da die Datensignale aus binär verschlüsselten Dezimalworten (im bekannten BCD-Code) bestehen. Demzufolge ist jedes Byte, welcnes eine BCD-Ziffer jedes Datenwortes darstellt, vier Bits lang. Der UART102 besitzt eine Kapazität, um acht Bits pro Eingangssteuersignal anzunehmen. Es werden daher mit jedem Eingangssteuersignal zwei Vier-Bit-BCD-Ziffern eingeladen.

Wenn die interne Datenkopplungseleklronik sich weder in der Hauptzyklusbetriebsart noch in der Sendezyklusbetriebsart befindet, kann UART 102 ein Datensignal auf der Leitung 157 erzeugen. Dieses Signal setzt eine Empfangszyklussteuereinheit 158 in Bereitschaft, die auch auf ein mit »Takt-1 -Signal« bezeichnetes Signal auf der Leitung 160 anspricht. Die Empfangszyklussteuereinheit erzeugt ein Empfangszyklussignal auf der Leitung 162, welches einen Empfangsadressenzähler 164 taktmäßig steuert und mit einer Multiplexsteuereinheit eines Empfangsadressenmultiplexers 166 verbunden ist. Der Emfangsadressenzähler erzeugt auf den Leitungen 168 und 170 an den Eingängen des Empfangsadressenmultiplexers 166 Adressensignale. Diese Signale definieren eine einheitliche Speicherstelle in dem Empfangssignalspeicher 110. Weiter erzeugt die Empfangszyklussteuereinheit ein mit »Empfangstakt-1-Signal« bezeichnetes Signal auf der Leitung 172, welches mit einem Multiplexsteuereingang eines Empfangsdatenmultiplexers 174 verbunden ist. Dieser Multiplexer empfängt eine BCD-Ziffer oder vier binäre Bits von einem Empfangsausgang von UART 102. Nach dem Erzeugen eines mit »Takt-3-Signal« bezeichneten Signals auf der Leitung 176 aus dem Zykluszähler 130 wird die BCD-Ziffer, welche in dem Empfangsadressenmultiplexer 174 gespeichert wurde, in die Speicherstelle des Empfangssignalspeichers 110 eingeschrieben, der von dem Empfangsadressenpuffer 166 adressiert wurde.

Als nächstes inkrementiert der Empfangsadressenzählcr auf die nächste Adresse, wodurch eine nachfolgende Speichcrstcllc in dem Empfangssignalspeicher adressiert wird. An dieser Stelle erzeugt die Empfangszyk.lussteuercinheit ein mit »Empfangstakt-2-Signal« bezeichnetes Signal auf der Leitung 178. welches zur M'iltiplcxsteucreinheit eines Empfangsdatenmultiplcxers 180 gelangt. Der Datenmultiplexer 180 spricht auf die andere BCD-Ziffer oder die verbleibenden vier binären Bits in dem Byte an, welches von dem LJART 102 empfangen wurde. Beim nächsten »Takt-3-Signal« auf der Leitung 176 überträgt der Multiplexer 180 diese zweite BCD-Ziffer zur Speicherstelle in dem Empfangssignalspeichcr 110. der laufend von dem Empfangsadressenmultiplcxer 166 adressiert wird. Am Ende des Empfangszyklus erzeugt die Empfangszyklusstcuereinheit 158 ein »Rücksetz-Datensignal« auf der Leitung 182 für den UART 102.

Obwohl die UARTs 102 und 104 zueinander asynchron arbeiten, sind die Empfangs- und Sendeadressenzähler, die einem UART zugeordnet sind, mit dem Betrieb des anderen L)ART synchronisiert. Beispielsweise verschwindet bei der Vervollständigung eines vollen Sendezyklus das Sendozyklussignal. Weiter erzeugt der Sendeadrcssenzähler auf der Leitung 186 ein Endsignal. Dieses Signal setzt zusammen mit einem »Ende des Zeichens oder Buchstabensw-Signal von dem UART 102 auf der Leitung 188 den Verzögerungszähler 132 in Bereitschaft. Die Ausgangsgröße des Verzögerungszählers auf der Leitung 190 ändert ihren Zustand, um die Sendczyklussteuereinheit 136 außer Bereitschaft zu setzen. Der Vcrzögerungszähler wird durch Taktimpulse auf der Leitung 192 von der Zyklussteuereinheit 130 taktmäßig gesteuert. Am Ende der ersten vorbestimmten Zeitperiode ändert das Verzögerungssigna! erneut seinen Zustand, wodurch die Sendezyklus-Steuereinheit 136 in Bereitschaft gesetzt wird. Wenn die Kopplungsschaltung sich zu diesem Zeitpunkt nicht in einem Hauptzyklus oder in einem Empfangszyklus befindet, wodurch der Betrieb über das Gatter 194 verhindert werden würde, so leitet die Sendezyklus-Steuereinheit erneut ein Sendezyklussignal auf der Leitung 138 ein. Der UART 102 führt daher fortwährend eine zyklische Übertragung von Datensignalen zum UART 104 durch. Der UART 104 enthält einen ähnlichen Sendezyklussteuermechanismus und sendet seinerseits Datensignale auf einer zyklischen Grundlage zum UART 102. Nachdem somit ein Datensignal aufgetreten ist, ist dieses Signal für die erste vorbestimmte Zeitperiode abwesend und zwar als Ergebnis des Verzögerungssignals, welches den Serdezyklus oder Übertragungszyklus von UART 104 verhindert. Demzufolge wird der Rücksetz-Eingang des einen Synchronisations-Zählers 186 (im folgenden »sync-Zähler« genannt) durch das Empfangszyklussignal auf der Leitung 162 nicht erregt und ein sync-Zähler erzeugt wird. Dieses sync-Signal stellt den Empfangsadressenzähler 164 zurück. N ach dieser Zeitperiode kann die Empfangszyklussteuereinheit 158 auf das nächste Datensignal ansprechen unter der Annahme, daß sie nicht durch ein Hauptzyklussignal oder Sendezyklussignal über das Gatter 200 verhindert ist.

Wie bereits an früherer Stelle erwähnt wurde, senden die UARTs die Datensignale zwischen sich auf einer Seriengrundlage bzw. Aufeinanderfolge. Gemäß 196 kann für eine zweite vorbestimmte Zeitperiode taktmäßig angesteuert werden, nach welcher ein mit »sync-Signal« bezeichnetes Signal auf der Leitung 198

Fig. 2b ist die externe Daienkopplungsclcktronik allgemein bei 88 angezeigt. Nachdem der UART 102 einen Sendezyklus eingeleitet hat. erzeugt der UART 104 auf der Leitung 200 ein Datensignal. Nach dem Taktsignal aus der Taktquellc 202 erzeugt ein Flip-Flop 204 ein Ausgangssignal für ein UND-Glied 206. Wenn sich der UART 104 nicht in einem Sendezyklus befindet erzeugt der UART 104 ein »Scndcpuffer-Lccrw-Signa auf der Leitung 208. Nach einem nachfolgender Taktsignal aus der Taktquclle 202 erzeugt das Flip-Flop 210 ein »Rücksctz«-Datensignal auf der Leitung 212 Dieses Signal in Kombination mit einem anderer Taktsignal erzeugt auT der Leitung 214 vom UND-Glict 216 ein Datensteuersignal. Zu diesem Zeitpunkt erzeug! der Adrcssenzähler 218 auf den Adrcsscnleitungen 22t und 222 ein Adrcssensignal. welches einheitlich cir Element in entweder einem Flip-Flop-Speicher 224 odei einer der Spcrrschaltungen 226, 228 oder 230 definiert Nach dem Auftreten des Datenstcuersignals auf dei Leitung 214 speichert das adressierte Element oder dit Sperrschaltungcn das Datensignal auf der Eingangs hauptlcitung 232 vom UART 104. Das »Rücksetz«-D;i tensigna! inkrcinenticrt auch den Adresscnzähler wodurch eine neue Adresse auf den Adressenleitunger 220 und 222 aufgebaut wird, die während des nächster Auftretens eines Datenvcrfügungssignals effektiv sind.

Das »Rüeksei/.M-Daicnsignul auf der Leitung 20C stellt den sync-Zähler 234 zurück. Bei Fehlen diese? Signals, z. B. wenn der Verzögerungszählcr 132 (vor F i g. 2a) den Empfänger/Sender 102 am Senden für die erste vorbcslimmie Zeitperiode hindert, tritt cir verzögerndes Signal auf der Leitung 200 für di( Zeitperiode nicht auf. Der sync-Zähler 234 erhält dii Möglichkeit, mit seiner Zählung für die zwciti vorbestimmte Zeitperiode fortzufahren und ein sync-Si gnal auf der Leitung 236 zu erzeugen, welches der Adressenzählcr 218 zurückstellt.

Es sei weiter darauf hingewiesen, daß die Adressenlci tungen 220 und 222 als Eingang zu einem Sendeadres senmultiplexer 240 führen. Mit jeder Änderung in dei Adresse des Adrcssenzählers 218 werden dahe Ausgangsdatensignale von der Drucktastenkopplungs eiektronik 70 in den Sendecingang von UART 104 fü die Übertragung zu den UART 102 mehrfacl ausgenutzt. Da das Signal auf der Leitung 200 für dii Verzögerungszeit des Zählers 132 am Erscheinet gehindert ist und da das Signal auf der Leitung 200 dei Adressenzähler 218 inkrementieren muß. enthält jede Sendezyklus von UART 104 seinerseits eine Verzöge rung von der ersten vorbestimmten Zeitperiode.

Die Eingangsdatensignale werden durch die Druckta sten 64 erzeugt. Die Ausgänge dieser Drucktasten sini mit einem Prioritätskodierer 242 verbunden, der fü einen Multiplexsteuereingang eines Drucktastenadres senmultiplexers 244 ein erstes Signal als auch Adressen eingangsgrößen für diesen erzeugt. Der Drucktasten adressenmultiplexer nutzt die Adressen i'er erregtei Drucktasten vielfach aus, die von dem Prioritätskodie rer 242 empfangen werden und zwar am Eingang de Sendeadressenmultiplexers 240. Wie bereits an frühere Stelle erläutert wurde, nutzt diese Vorrichtung diesi Adressen für den UART104 mehrfach oder vielfach aus Die bei 71 gezeigte Lampenkopplungselektronil besteht aus einem Adressendekodierer 246, den Flip-Flop-Speicher 224 und Opto-Isolatoren und Trei berstufen 248. Nach dem Auftreten eines Datensteuer signals auf der Leitung 214 dekodiert der Adressende köder die Adresse, die laufend von dem Adrcssenzähle

218 erzeugt wird. Diese Adresse setzt eine bestimmte Speichcrstelle in dem Flip-Flop-Speicher 224 in Bereitschaft. Nach dem Auftreten der anderen Flanke des Datensteucrsignals wird das Eingangsdatensignal auf der Hauptleitung 232. welches den gewünschten Zustand einer Lampe wiedergibt, in dem Adressen-Flip-Flop gespeichert. Jeder der Flip-Flops in dem Speicher 224 ist mit einer der Lampen 65 vermittels einem der Oplo-Isolatoren und Treiberschaltungen 226 verbunden.

Eine Auslcsckopplungsschaltung ist allgemein bei 96 angezeigt. Eine Adressen-Spcrrschaltung 230 sperrt die laufende Adresse vom Adressenzähler 218 in Abhängigkeit von einem Datcnsteuersignal 214. Diese Adresse wird in einem gemeinsamen Leitungsdekodierer 250 dekodiert, der ein Signal für die Erregung eines bestimmten gemeinsamen Leitungstreibers in den gemeinsamen Leitungstreiberschaltungen 252 erzeugt, wodurch eine der gemeinsamen Leitungen in einer LED-Anzeige- oder Auslesevorrichtung 68 erregt wird (LED = Licht-Emittierende Diode). In ähnlicher Weise sperrt ein Dezimalpunktdekodierer und die Spcrrschaltung 228 die laufende Adresse des Adressenzählers 218 und das Datcnausgangssignal auf der Hauptleitung 232 in Abhängigkeit von einem Datensteucrsignal 214. Die Ausgangsgröße der Dekodier- und Sperrschaltung 228 gelangt als Eingang zu einer Vergleichsstufe 254, in welcher die neue Stelle eines Dezimalpunktes auf eine relative Weise mit der gegenwärtigen Stelle des Dczimalpunktcs verglichen wird. Dies ermöglicht eine Verschiebung des Dezimalpunktes um eine Stelle zu einem Zeitpunkt während des Auslesens. Der Ausgang der Vergleichsstufc ist mit einer Dezimalpunkttreiberstufe 256 verbunden, die einen Ausgang besitzt, um die Dezimalpunktanzcigevorrichtung in der LED-Anzeigevorrichiung 68 zu treiben. Eine Dckodierschaltung, die im BCD-Code codierte Eingangssignale zu Ausgangssignalen auf einer oder mehreren von 7 Ausgangsleitungen zum Treiben von bekannten 7-Segment-Anzeigen dekodiert, (im folgenden »BCD-zu-7-Segmenl-Dekodierer« genannt) und eine Sperrschaltung 226 spricht auf die Adressen von dem Adrcssenzähler 218 an. Die Datenausgangssignale auf der Hauptleitung 232 und das Datcnsteuersignal auf der Leitung 214 dienen zur Dekodierung und zur Sperrung der Signale, welche die sieben Segmente von LED-Anzeigen wiedergeben, die erregt werden müssen, um die numerische Ziffer darzustellen, welche dem Datenausgangssignal entspricht. Eine LED-Treiberstufe 258 spricht auf den Dekodie/er und auf die Sperrschaltung 256 an, um die einzelnen numerischen Anzeigevorrichtungen der LED-Anzeige 68 anzutreiben.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die bestimmte Adresse eine^r einzelnen oder individuellen Drucktastenlampe oder Anzeigevorrichtung nicht direkt durch die Datenausgangssignale aus dem Datenprozessor erzeugt werden, sondern durch den Adressenzähler in den Datenkopplungsschaltungen, die in den F i g. 2a und 2b gezeigt sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist verständlich, daß die Drucktasten, Lampen und Ablesevorrichtungen in einer willkürlichen Reihen/Spaltenmatrix gelegen sind, so daß jede Position in der Matrix vier Bits tief ist. Jede Position in der Matrix enthält daher ausreichende Informationen für die Definition des numerischen Wertes einer Ziffer der LED-Anzeige 68. Jede Matrixposition kann weiter den Zustand der vier Lampen oder vier Drucktasten definieren. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind den D.-ucktasten. Lampen und Anzeige- oder Ablesevorrichtungen permanent Positionen in dieser Zeilen-Spaltenmatrix zugeordnet. Weiter enthalten die Ausgänge der Adressenzähler 140, 164 (F i g. 2a) und 218 (Fig.2b) Adressensignale, die einheitlich jede Matrixposition auf einer Zeilen-Spaltengrundlage definieren. Daher stellen in F i g. 2a die Adressenleitungen 170 und 144 Spaltenadressenhauptleitungen dar: und die Leitungen 168 und 142 stellen Zeilenadressenhaupt-

in leitungen dar. Ähnlich stellt in Fig.2b die Adressenleitung 220 eine Spaltenadressenhauptleitung dar; und die Adressenleitung 222 stellt eine Zeilenadressenhaup;-lcitung dar. Weiter wird mit jedem vervollständigten Zyklus des Adressenzählers 218 jede Zeilen-Spaltenmatrixposition adressiert und die Zustände der Eingabe/Ausgabevorrichtungen, die den Matrixpositionen zugeordnet sind, werden auf den neuesten Stand gebracht.

Es ergibt sich aus der vorangegangenen Erläuterung,

2» daß die UARTs 102 und 104 auf einer zyklischen Basis arbeiten, um kontinuierlich Informationen zwischen diesen auszutauschen. Das Datenzeichen, welches in einem bestimmten Zyklus übertragen wird, ist eine Funktion der Auslegung des speziellen UARTs. Die Zahl der übertragenen Zeichen wird durch den Konstrukteur der Schaltung festgelegt. Die hier beschriebenen Datensignale sind binär kodierte Dezimalsignale; es ist daher bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine 64-Positions-BCD-Matrix definiert.

)o Jedes Informationswort bzw. Byte wird durch eine Spaltenzahl und zwei aufeinanderfolgende Zeilenzahlen definiert und mit jedem nachfolgenden Byte werden aufeinanderfolgende Paare von Zeilen adressiert und dann aufeinanderfolgende Spalten adressiert. Im Falle

r> von numerischen Anzeige- oder Ablesevorrichtungen stellt jede Matrixspalte eine dezimale Größenordnung und jede Matrixzcile eine Ablese- oder Anzeigezahl dar. Das Ergebnis oder die Wirkung des Adressierschemas besteht darin, alle niedrigstwertigen Ziffern der Anzeige- oder Ablesezahlen abzutasten und dann sich sequentiell durch die Zahl der höchstwertigen Ziffern zu bewegen. Mit jedem Zyklus wertet daher der UART neue Informationen mehrfach für die Anzeige oder Ablesevorrichtungen aus.

Die UARTs können in einer solchen Taktfolge getrieben werden, daß dann, wenn sie die Ablesevorrichtung abtasten und zwar mit neuen auf den neuesten Stand gebrachten Informationen, diese neue Information dynamisch erscheint; jedoch die alte unveränderte Information stabil für das menschliche Auge erscheint. Unter Verwendung der UARTs für die Steuerung der Anzeigevorrichtungen oder Ablesevorrichtungen nach dem Multiplexverfahren führt zu dem weiteren Vorteil, daß eine Pufferstufe bzw. Pufferspeicher nicht bei dem entfernt aufgestellten Eingabe/Ausgabe-Pult erforderlich ist. Ein Pufferspeicher hat den Nachteil, daß irgendeine falsche Information, die aufgrund von Störsignalen oder anderen Problemen gespeichert wurde, dargestellt wird, bis der Pufferspeicher auf den neuesten Stand gebracht wird. Demgegenüber wird bei der Verwendung des UARTs für die Anzeige oder Darstellung nach dem Multiplexverfahren eine falsche oder fehlerhafte Information allgemein nur für einen UART-Zyklus dargestellt und kann daher außer Betracht bleiben.

Fig.3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild einer Ausführungsform zum Erzeugen eines analogen Signals, welches die gewünschte Geschwindigkeit eines bewegli-

chen oder bewegbaren Teiles wiedergibt. Eine Hauptleitungskupplungsschaltung 260 ist mit der Datenhanptleitung 56 verbunden, um die Übertragung der Daten von der Datenhauptleitung zu einer Datensperrschaltung 262 zu steuern. Diese Daten werden dann in einem BCD-Aufwärts/Abwärts-Zähler 264 eingeschrieben und ergeben ein digitales Signal, welches die Größe der gewünschten Geschwindigkeit des bewegbaren Teiles an der Maschine wiedergibt Unter normalen Umständen hält der Zähler 264 das digitale Geschwindigkeitssignal unverändert; in bestimmten Situationen kann jedoch beobachtet werden, daß beim Maschinenzyklus eine oder mehrere der Geschwindigkeiten geändert werden sollte. Es sind Steuereinrichtungen vorgesehen, um die Geschwindigkeit zu erhöhen oder zu vermindern. Bei Verwendung dieser Steuereinrichtungen erzeugt der logische Prozessor Adressensignale auf der Kontakthauptleitung 22.

Ein Tafeladressendekoder 266 spricht auf die Adressensignale an, um für einen Adressendekoder 268 Freigabesignale zu erzeugen, der die Adressen dekodiert und das Ergebnis zu einer Speichervorrichtung typisch einem Flip-Flop-Speicher 270 überträgt. Die Adresse setzt einen der Flip-Flops in dem Speicher in Bereitschaft und der Eingang zum Flip-Flop spricht auf den Zustand des Signals auf der Ausgangszustandsleitung 46 an. Nach dem Auftreten eines Ausgangssteuersignals auf der Leitung 44 wird der Ausgangszustand in dem durch die Adresse ausgewählten Flip-Flop taktmäßig eingegeben. Eine Multiplexerschaltung 272 spricht auf ein verstärktes Signal auf der Leitung 274 an und ebenso auf ein Rückstellsignal auf der Leitung 279 und enthält eine Multiplex-Steuereinheit, die auf den Tafeladressendekodierer 266 anspricht. Der Multiplexer 272 überträgt über die Kontaktzustandsrückführleitung 38 den Zustand der Ausgangsgröße des ausgewählten Flip-Flops des Speichers 270 zurück zur Kontakthauptleitung 22. Eine Takttorsteuerschaltung 278 ist an den Flip-Flop-Speicher 270 und eine Zuführfolgeübersteuerungstaktquelle 280 angeschlossen, um auf der Leitung 282 ein »Vergrößerungs/Verminderungsw-Taktsignal zu erzeugen.

Der Zähler 264 spricht auf das Taktsignal auf der Leitung 282 und das verstärkte Signal auf der Leitung 274 an, um den digitalen Wert des gewünschten Geschwindigkeitssignals zu vergrößern oder zu vermindern. Wenn man die Vergrößerungs- oder Verminderungssteuereinheiten erregt, zählt der digitale Zähler jeweils aufwärts oder abwärts, bis das bewegbare Element die gewünschte Geschwindigkeit erreicht. Ein Multiplexer 288 ist an den Ausgang des Zählers 264 angeschlossen und verarbeitet den digitalen Wert des Zählers nach dem Multiplexverfahren bzw. führt diesen auf der Datenhauptleitung zurück für eine Speicherung in dem Datenprozessor. Wenn man dann die programmierte Geschwindigkeit ändert, wird die neue Geschwindigkeit in dem Datenprozessor zurückgeführt und anstelle der ursprünglich programmierten Geschwindigkeit gespeichert. Wenn man daher einmal die Geschwindigkeitswerte während eines Betriebszyklus der Maschine optimiert hat, so bleiben diese optimierten Werte während nachfolgender Maschinenbetriebszyklen in Betrieb bzw. gültig.

Ein Digital/Analogwandler 290 spricht auf das digitale Geschwindigkeitssignal des Zählers 264 an und erzeugt ein Gleichspannungssignal für eine Beschleunigungs/Verzögerungssteuereinheit 292. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 295 spricht auf das Gleichspan nungssignal an, um eine Impulsfolge zu erzeugen, die ein Motor-Taktsignal auf der Leitung 304 kennzeichnet. Die Beschleiinigungs/Verzögerungs-Sieuereinheit 292 ist mit einer logischen Beschleunigungs/Verzögerungs- Schaltung 294 verbunden. Der Zweck dieser zwei Schaltungen besteht darin, den Übergang von eine.-n Gleichspannungswert zu einem anderen Gleichspannungswert in Abhängigkeit von Änderungen in der programmierten Geschwindigkeit zu steuern.

ίο Wie der Fachmann erkennen kann, ist die Verwendung eines spannungsgesteuerten Oszillators zum Erhalten des Geschwindigkeitssignals gut bekannt und ebenso auch die diesem zugeordneten Beschleunigungsund Verzögerungsschaltungen. Die genauen Einzelhei- ten eines bestimmten Oszillatortyps und einer Beschleunigungs- und Verzögerungssteuereinheit sind eine Funktion der Maschine., die gesteuert werden soll und deren gewünschten Betriebsart. Der spannungsgesteuerte Oszillator und die Beschleunigungs- und Verzöge-

2ü rungssteuerschaltungeu werden daher nicht in den Einzelheiten näher erläutert.

Ein Maximumfolge-Zähler 2% ist an den Ausgang des Oszillators 295 angeschlossen und sperrt den Oszillatorausgang, wenn die Ausgangsfrequenz des Oszillators eine vnrbestimmte Folge überschreitet. Ein Zweitzähler 298 spricht auf eine Taktquelle 300 an, um ein Ladesignal für den Folgezähler 296 zu erzeugen. Das Ladesignal lädt den Folgezähler 2% mit einer vorbestimmten Zahl, welche die maximale gewünschte

jo Folge am Oszillator 295 kennzeichnet. Unter normalen Umständen spricht der Zähler 296 auf das Ladesignal an, um die maximale Zahl in diesem wieder einzuladen, bevor der Ausgang des Oszillators 295 die Möglichkeit hat, den Maximalfolge-Zähler auf Null zählen zu lassen.

Wenn jedoch aus irgendeinem Grund die Ausgangsgröße des Oszillators 295 plötzlich zunehmen sollte und zwar über den gewünschten Maximalwert, so veranlaßt die Ausgangsgröße des Oszillators, daß der Maximalfolge-Zähler auf Null zählt, bevor ein nachfolgendes Ladesignal empfangen wird. In diesem Fall erzeugt der Maximalfolge-Zähler ein Sperrsignal für ein Gatter 302, welches das Motortaktsignal auf der Leitung 304 sperrt. Der Maximalfolge-Zähler wird durch ein Rückstellsignal rückgestellt, welches von der betreffenden Bedienungsperson erzeugt wird und über die Kontakthauptleitung 22 zum Flip-Flop-Speicher 270 übertragen wird.

Fig.4 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Elemente, die für die Steuerung der Verschiebung des bewegbaren Elementes an der Maschine 10 erforderlich sind. Befehlsgrößen, welche den allgemeinen Betrieb des bewegbaren Elements betreffen, werden in Einzelbitdigitalsignale umgewandelt und werden auf der Kontakthauptleitung 22 zu einem Tafeldekodierer 306 übertragen. Der Tafeldekodierer dekodiert die Adresse auf der Leitung 32 und erzeugt F^reigabesignale für einen Adressendekodierer 308 und ein Multiplexsteuersignal für den Multiplexer 310. Ein Speicherelement 312, bevorzugt ein Flip-Flop-Speicher, ist an den Adressen dekodierer 308 angeschlossen, um einen der Flip-Flops in dem Speicher in Bereitschaft zu setzen. Der Eingang zu diesem Flip-Flop spricht auf das Ausgangszustandssignal auf der Leitung 46 an und gelangt in das Flip-Flop durch das Ausgangssteuersignal auf der Ausgangssteu erleitung 44. Der Multiplexer 310 überträgt über die Kontaktzustandsrückführleitung 38 den Zustand der Ausgangsgröße des angesteuerten Flip-Flops auf die Kontakthauptleitung. Der Speicher 312 erzeugt ein

Vorwärts/Rückwärtssignal auf der Leitung 314, ein inch/metrisch-Signal auf der Leitung 316 und ein Start/Stopsignal auf der Leitung 318.

Ein UND-Glied 320 spricht auf das Start/Stopsignal auf der Leitung 318, auf das Motortaktsteucrsignal auf der Leitung 304 und auf ein Positionssignal auf der Leitung 322 an. Das Gatter steuert die Übertragung des Motortaktsignals zur Motortreiberschaltung und zur Verschiebe-Steuerschaltung, die noch beschrieben werden soll. Eine Adressendekodier- und Zählerschaltung 326 ist mit der Datenhauptleitung verbunden, um ein erstes Signal für die Steuerung der Ladung eines BCD-Zählers 324 mit einem Datensignal zu erzeugen, welches die gewünschte Verschiebung des bewegbaren Elements wiedergibt. Die Adressendekodier- und Zählerschaltung 326 erzeugt eine andere Eingangsgröße für die Multiplex-Steuereinheit eines Multiplexers 328 zum Übertragen der Inhalte des BCD-Zählers über die Datenhauptleitung 56 zurück zum Datennrozessor.

Eine Auflösungs/Steuereinheit 330 spricht auf das inch/metrisch-Signal auf der Leitung 316 und das Motortaktsteuersignal vom Gatter 320 an und modifiziert das Motortaktsteuersignal als Funktion der ausgewählten Auflösung. Die Takteingangsgröße des BCD-Zählers 324 ist mit dem Ausgang der Auflösungs-Steuereinheit 330 verbunden und zählt um die in diesem enthaltene Zahl abwärts und zwar als Funktion des Motortaktsignals. Ein Null-Dekodierer 332 ist jn den Ausgang des BCD-Zählers 324 angeschlossen und erzeugt ein Positionssignal in Abhängigkeit von der jo Zahl in dem Zähler, die auf Null reduziert wurde. Das Positionssignal auf der Leitung 322 ist mit einer Sperrschaltung am Zähler 324 verbunden und ist weiter mit dem Gatter 320 verbunden, um die Übertragung des Motortaktsignals zur Motortreiberschaltung zu verhin- j5 dem.

Das Mntortaktsignal besteht aus einer Impulsfolge, bei welcher die Frequenz die gewünschte Geschwindigkeit und jeder Impuls ein Inkrement der Verschiebung wiedergeben. Durch Zählen der Impulse mißt daher der BCD-Zähler 324 die befehligte Verschiebung des bewegbaren Elements. Bevor der BCD-Zähler 324 taktmäßig angesteuert wird, modifiziert die Auflösungs-Steuereinheit 330 die Frequenz der Impulsfolge, so daß dadurch der Maßstab geändert wird, in welchem der BCD-Zähler 324 die befehligte Verschiebung mißt. Obwohl lediglich inch/metrisch-Auflösungen veranschaulicht sind, kann die Auflösungs-Steuereinheit 330 dazu verwendet werden, um die Frequenz des Motortaktsignals zu modifizieren, um diese irgendeiner typischen Auflösung anzupassen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Motor 14 aus einem Schrittmotor. Demzufolge besteht das Wotortaktsignal des Oszillators aus einer Impulsfolge. Weiter erfordert der verwendete Schrittmotortyp eine Vierphasenteilerstufe 334, die auf das Motortaktsignal und das Vorwärts/Rückwärtssignal auf der Leitung 314 anspricht. Es werden Opto-Isolatorschaltungen 336 dazu verwendet, um eine Vierphasenteüerstufe 334 galvanisch von der Motorireiberstufe 161 zu isolieren. Derartige, auch als »Opto-Koppler« bezeichnete Schaltungen sind allgemein bekannt. Wie der Fachmann erkennen kann, sind eine Reihe von Variationen hinsichtlich des verwendeten Motortyps möglich, um das bewegbare Element anzutreiben als auch Positions- und Geschwindigkeitssteuereinheiten, die diesem zugeordnet sind. Die Verwendung eines Schrittmotors und dessen zugeordneten Geschwindigkeits- und Verschiebungsschaltungen ist lediglich als Beispiel zu betrachten und soll nicht die Erfindung auf diese Motortypen noch auf die Verschiebungs- und Geschwindigkeitssteuereinheiten beschränken.

In Fig. 1 sollte noch eine letzte Schaltung beschrieben werden. In bestimmten Anwendungsfällen kann es erforderlich sein, daß der logische Piozessor 18 Datensignale empfangen und senden muß. Um dem Rechnung zu tragen, überträgt eine Zwischenkommunikationsschaltung t>4 die Datensignale zwischen der Datenhauptleitung 56 und der Kontakthauptleitung 22, indem Einzelbitdatensignale in Vielbitdatensignale und umgekehrt transformiert werden. Spezifisch wird dies durch Aneinanderschalten der zwei Hauptleitungskopplungsschaltungen erreicht. In Fig. 3 besteht die Daienhauptleitungs-Kopplungsschaltung aus einer Hauptleitungskopplungsschaltung 260, einer Datensperrschaltung 262 und einem Multiplexer 288. Die KontakthauptleituRgs-Kopplungsschaltung besteht aus einem Tafel-Adressendekodierer 266, einem Adressendekodierer 268, einem Flip-Flop-Speicher 270 und einem Multiplexer 272. Die Zwischenkommunikationsschaltung 64 kann aus den zuvor angegebenen Elementen bestehen; diese Elemente sind jedoch derart verbunden, daß der Ausgang der Datensperrschaltung 262 mit dem Eingang des Multiplexers 272 verbunden ist und der Ausgang des Flip-Flop-Speichers 270 mit dem Eingang des Multiplexers 288 verbunden ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maschinensteuersystem mit ersten Ausgangsvorrichtungen, die auf Ausgangszustandssignale für ; die Befehligung der Maschinenoperationen ansprechen und mit ersten Eingangsvorrichtungen zum Erzeugen von Eingangszustandssignalen in Abhängigkeit von den Maschinenoperationen, wobei die Maschine zweite Eingangs/Ausgangsvorrichtungen m aufweist, die auf die Ausgangsdatensignale ansprechen und Eingangsdatensignale erzeugen, mit einer ersten Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals, welches eine gewünschte Geschwindigkeit eines bewegbaren Maschinenele- ΐί ments angibt, das mechanisch in Verbindung mit einem Antriebsmechanismus steht, einer mit der ersten Schaltungsanordnung verbundenen zweiten Schaltungsanordnung, die auf das Geschwindigkeitssignal anspricht, um die Übertragung des Geschwin- digkeitssignals zu einem Treibermechanismus zu steuern und dadurch die Verschiebung des bewegbaren Maschinenelements zu steuern, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale und Einrichtungen: 2>

a) einen programmierbaren Maschir.enfunktionsregler, der

1) eine Kontakthauptleitung (22) zum Übertragen der Eingangs- und Ausgangszustandssignale, ill

2) eine Datenhauptleitung (56) zum Übertragen der Eingangs- und Ausgangsdatensigna Ie,

3) einen logischen Prozessor (18), der an die Kontakthauptleitung' angeschlossen ist und ΐί auf die Eingangszustandssignale für die Ausführung gespeicherter Sätze von logischen Instruktionen anspricht, um die Ausgangszustandssignale zu erzeugen, und

4) einen Datenprozessor (20) enthält, der zwischen die Kontakthauptleitung und die Datenhauptleitung geschaltet ist, um die Ausgangsdatensignale und ein weiteres Eingangszustandssignal durch Ausführen — asynchron zum logischen Prozessor — von gespeicherten Sätzen von arithmetischen Instruktionen in Abhängigkeit von den Eingangsdatensignalen und einem der Ausgangszustandssignale zu erzeugen;

b) eine Kopplungsschaltung (34, 42), die an den Regler zum Steuern der Übertragung der Eingangs- und Ausgangszustandssignale zwischen den ersten Eingangs- und Ausgangsvorrichtungen und der Kontakthauptleitung angeschlossen ist;

c) eine Geschwindigkeitssteuerschaltung (266, 268,270,272,278,280,288,292,294), die mit dor Kontakthauptleitung (22) verbunden ist, um die Erzeugung des Geschwindigkeitssignals abzuwandeln; und

d) eine Verschiebe-Steuerschaltung (324,326,328, 330, 332), die mit der Datenhauptleitung verbunden ist, um die Übertragung des Geschwindigkeitssignals zum Treibermechanismus abzuändern.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsanordnung einen Aufwärts/Abwärtszähler (264) enthält, der mit der Kontakthauptlcitung verbunden ist. um ein digitales Geschwindigkcitssignal zu speichern, und weiter einen Digital/Analogwandler (290) enthält, der mit dem Zähler verbunden ist, um ein analoges Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, und daß die Gcschwindigkeitssteuerschaltung folgendes entfielt:

a) einen ersten, mit der Kontakthauptleitung verbundenen Speicher (270) zum Speichern von Befehlssignalen, die eine Änderung in der Geschwindigkeit des bewegbaren Maschinenelements wiedergeben;

b) eine Taktsignalquelle (278, 280), deren Eingangsanschlüsse mit dem ersten Speicher verbunden sind, und die ein Taktsignal erzeugt und deren Ausgänge mit dem Aufwärts/Abwärtszähler verbunden sind, um das digitale Geschwindigkeitssignal in dem Zähler als Funktion der Befehlssignale abzuwandeln; und

c) eine Steuei schaltung (292, 294), die am Eingang das analoge Ges .hwindigkeitssignal empfängt, um die zeitliche Folge der Änderung des analogen Geschwindigkeitssignals zu steuern und dadurch ein Beschleunigungssteuersignal imd ein Verzögerungssteuersignal für das bewegbare Maschinenelement vorzusehen.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebesteuerschaltung folgendes enthäl·:

a) eine Abwärtszählschaltung (324). die an die Datenhauptleitung und die zweite Schaltungsanordnung angeschlossen ist, um ein Verschiebesignal zu speichern, welches die gewünschte Verschiebung des bewegbaren Maschinenelements wiedergibt, wobei die Abwärtszählschaltung einen Takteingang aufweist, der mit der zweiten Schaltungsanordnung verbunden ist, um das gespeicherte Verschiebesignal in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal stufenweise zu verringern;

b) einen Null-Dekodierer (332), der zwischen die Abwärtszählschaltung und die zweite Schaltungsanordnung geschaltet ist, um ein Inlagesignal in Abhängigkeit von der stufenweisen Verringerung des Verschiebesignals auf Null durch die Abwärtszählschaltung zu erzeugen, so daß die zweite Schaltungsanordnung die Bewegung des bewegbaren Maschinenelements in Abhängigkeit von dem Inpositionssignal beendet.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplungsschaltung (86, 88, 90) vorgesehen ist, die an die Eingangs/Ausgangsvorrichtungen angeschlossen ist, um seriell die Eingangs- und Ausgangsdatensignale zwischen den Eingangs/Ausgangsvorrichtungen und dem Regler zu übertragen.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Prozessor folgende Einrichtungen enthält:

a) einen Speicher (26) zum Speichern von Sequenzen logischer Instruktionen, wobei jede Sequenz von logischen Instruktionen die gewünschten Zustände der Eingangszustandssignale definiert, die zum Erzeugen der Ausgangszustandssignale erforderlich sind; und

b) eine logische Schaltung (40), die auf den Speicher und die Eingangszustandssignale anspricht, um die Ausgangszustandssignale in

Abhängigkeil von den tatsächlichen Zuständen der Eingangszustandssignale auf der Kontakthaupileitung zu erzeugen.

6. System nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Datenprozessor folgende Einrichtungen enthält:

a) einen Programmspeicher (50), der auf das eine der Ausgangszustandssignale zum Auswählen eines gespeicherten Programms arithmetischer Instruktionen anspricht;

b) einen Datenspeicher (54) zum Speichern von Datensignalen; und

c) eine arithmetische Einheit (52), die auf das gespeicherte Programm, die Datensignale und die Eingangsdatensignale anspricht, um asynchron zum logischen Prozessor die arithmetischen Instruktionen auszuführen, so daß dadurch die Ausgangsdatensignale erzeugt werden und das weitere Eingangszustandssignal der Kontakthauptleitung für den logiscnen Prozessor zur Verfugung steht.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung folgende Einrichtungen enthält:

a) eine externe Hauptleitung (86), die zu den zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtungen führt, um die Ausgangsdatensignale zu und die Eingangsdatensignale von den zweik η Eingangs/Ausgangsvorrichtungen zu leiten; und

b) eine Kommunikationsschaltung (88, 90) die zwischen die externe Hauptleitung und die Datenhauptleitung geschaltet ist und asynchron zum Regler arbeitet, um zyklisch die Eingangsdatensignale und die Ausgangsdatensignale zwischen diesen dadurch zu übertragen, indem die Eingangs- und Ausgangsdatensignale jeweils in erste und zweite serielle Datensignale transformiert werden.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsschaltung folgende Einrichtungen enthält:

a) einen ersten Empfänger/Sender (104), der asynchron zum Regler arbeitet und bei den Eingangs/Ausgangsvorrichtungen gelegen ist, um zyklisch das erste serielle Datensignal zu senden und das zweite serielle Datensignal zu empfangen;

b) einen zweiten Empfänger/Sender (102), der asynchron zum ersten Empfänger/Sender arbeitet und zwischen den ersten Empfänger/Sender und die Datenhauptleitung eingeschaltet ist, um zyklisch das zweite serielle Datensignal zu senden und das erste serielle Datensignal zu empfangen;

c) eine erste Multiplexerschaltung (220, 204, 210, 218), die zwischen den ersten Empfänger/Sender und die externe Hauptleitung geschaltet ist um die Übertragung der Ausgangsdatensignale und der Eingangsdatensignale zwischen dem ersten Empfänger/Sender und der externen Hauptleitung zu steuern; und

d) eine zweite Multiplexerschaltung (Fig.2a). die zwischen den zweiten Empfänger/Sender und die Datenhauptleitung geschaltet ist, um die Übertragung der Eingangs- und Ausgangsdatensignale zwischen diesen zu steuern.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtun-

gen Drucktasten (66) enthalten, um Eingangsdatensignale zu erzeuger, und Lampen und Ablese- oder Anzeigevorrichtungen (65, 68) enthalten, um die Ausgangsdatcnsignaie zu empfangen, daß die zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtungen Kopplungsschaltungen (71, 84, 96) enthalten, um die Eingangs- und Ausgangsdatensignale zwischen den zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtungen und der externen Hauptleitung zu übertragen, und daß die zweite Muitiplexerschaltung folgende Einrichtungen enthält:

a) einen Sendesignalspeicher (108) zum Speichern der Ausgangsdatensignale;

b) einen Empfangssignalspeicher (UO) zum Speichern der Eingangsdatensignale;

c) eine Sendezykiussteuereinheit (136, 140, 150) die auf den zweiten Empfänger/Sender anspricht, um während jedes Zyklus des zweiten Empfänger/Senders alle Ausgangsdatensignale vom Sendesignalspeicher in den zweiten Empfänger/Sender zu übertragen;

d) eins Empfangszyklussteuereinheit (158, 164, 166, !74, 180), die auf den zweiten Empfänger/ Sender anspricht, um während jedes Zyklus des zweiten Cmpfänger/Senders alle Eingangsdatensignale von dem zweiten Empfänger/Sender zum Empfangssignalspeicher zu übertragen; und

e) eine Zyklussteuerschaltung (112, 114, 118, 122, 130), die auf die Datenhauptleitung anspricht, um die Übertragung über die Hauptleitung von

1) den Ausgangsdatensignalen vom Regler zum Sendesignalspeicher, und

2) von den Eingangsdatensignalen vom Empfangssignalspeicher zum Regler zu steuern.

■ Ο. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Multiplexerschaltung folgende Einrichtungen enthält:

a) eine auf jeden Zyklus des ersten Empfänger/ Senders ansprechende Schaltung (240), um alle Eingangsdatensignale von den zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtungen zum ersten Empfänger/Sender zu übertragen; und

b) eine zweite auf jeden Zyklus des ersten Empfinger/Senders ansprechende Schaltung (202, 204, 210, 218, 226, 228, 230), um alle Ausgangsdatensignale vom ersten Empfänger/ Sender zu den zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtungen zu übertragen, so daß dadurch der erste und der zweite Empfänger/Sender die Eingangs- und Ausgangsdatensignalc nach dem Multiplexverfahren behandeln bzw. mehrfach ausnutzen, und zwar zu und von den zweiten Eingangs/Ausgangsvorrichtungen während jedes Betriebszyklus des ersten und des zweiten Empfänger/Senders.