-
Modulares Steuersystem
-
Die Erfindung betrifft ein aus Moduln aufgebautes hierarchisches Steuersystem
zur Realisierung unterschiedlichster Funktionen zur Steuerung, insbesondere von
Be- und Verarbeitungaprozessen.
-
Es ist bekannt, modulare Signalverarbei-tungsanordnungen in einer
Baumstruktur hierarchisch aufzubauen. Jeder Zweig der Baumstruktur weist eine Sammelleitung
mit angeschlossener Steuereinheit auf, wovon eine als Leiststeuereinheit und mindestens
eine zweite als Sekundäreteuereinheit vorgesehen ist. Jede Sekundärsteuereinheit
weist eine Sammelleitung und eine Verbindungseinbeit, über die sie mit der Sammelleitung
der Leitsteuereinheit verbunden ist, und ein an eine Sammelleitung angeschlossenes
Eingabe-/Ausgabe-Ansohlußmodul und eine Recheneinheit zur Durchführung einfacher
Rechenoperationen unter Steuerung der zugeordneten Steuereinheit auf (DE-OS 25 54
652). dieser Aufbau ist relativ starr durch den die Barbeitung einzelner und komplexer
Funktionen in einer Hierarchieebene erschwert wird.
-
Außerdem ist die erforderliche Vielfalt der Moduln für diese Struktur
noch sehr groß.
-
Die Erfindung bezweckt die Plexibilität von Steuersystemen bei weiterer
Vereinheitlichung der benötigten Baugruppen zu erhöhen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modulares hierarchisches
Steuersystem zu schaffen, daß bei einem hohem Vereinheitlichungsgrad der Moduln
eine einfache, unterschiedlichsten Steuerungserfordernissen entsprechende, Auf-und
Abrüstbarkeit erlaubt.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Steuermoduln
über einheitliche Schnittstellen, mit Aktivierungsanschlüssen, lModufizierungsaus-
und Statusmeldeeingängen an Aktivierungsanschlüsse, Modifizierungsein- und Statusmeldeausgänge
von Verarbeitungsmoduln angeschlossen sind, und daß die Steuermoduln weitere, diese
als Verarbeitungsmoduln kennzeichnende Anschlüsse aufweisen. Die Steuermoduln sind
mit Anschlußmöglichkeiten zu mehreren Verarbeitungsmoduln ausgerüstet. Die Verarbeitungsmoduln
sind zum gegenseitigen Informationsaustausch und zur Verbindung mit der Peripherie,
mit ihnen zugeordneten Speichern verbunden.
-
Uber die Aktivierungsanschlüsse werden die Verarbeitungsmoduln von
den Steuermoduln für eine Verarbeitung aufgerufen.
-
Gleichzeitig wird über den Modifizierungseingang der Funktionsablauf
im Verarbeitungsmodul vom Steuermodul vorgegeben. Nach Abschluß der Verarbeitung
meldet der Verarbeitungsmodul an seinen Statusmeldeausgang seinen inneren Zustand
an den Steuermodul.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: das Blockschaltbild
eines Steuermoduls Fig. 2: das Blockschaltbild eines Verarbeitungsmoduls Fig. 3:
das Blockschaltbild eines hierarchisch aufgebauten Steuersystems.
-
In Fig. 1 ist ein Steuermodul SM mit Anschlüssen A'li 511 bis A'n;
M'n; Stn n zur Verbindung mit untergeordneten Steuermoduln dargestellt. Zur Verbindung
mit der nächsthöheren Hierarchieebene sind die Anschlüsse A; M; S vorgesehen. Jede
Schnittstelle umfaßt eine solche Gruppe von Anschlüssen A; M; S mit einem Aktivierungs-
A, einem Modifizierungs- zI und einem Statuameldeanschluß S.
-
Die Fig. 2 zeigt einen Verarbeitungsmodul VM mit einem Eingabespeicher
ES und einem Ausgabespeicher AS. Die Anschlüsse Am; Mm; M zu Sm sind für die Verbindung
mit den äquivalenten Ausgangsanschlüssen des diesem Verarbeitungsmodul übergeordneten
Steuermoduls SM vorgesehen.
-
In Fig. 3 sind an einen ersten Steuermodul SM 1 drei Verarbeitungsmoduln
VM 1 bis VM 3 angeschlossen. Der zweite Verarbeitungsmodul VM 2 besteht aus einem
Steuermodul SM 2 und drei an diesen angeschlossenen Verarbeitungsmoduln VM 21 bis
VM 23. Der dritte, an den ersten Steuermodul SM 1 angeschlossene, Verarbeitungsmodul
VM 3 ist aus einem Steuermodul SM 3 und zwei ihm zugeordneten Verarbeitungsmoduln
VM 31; VM 32 aufgebaut. Für Eingabedaten sind Speicher S 0 und S 5 und für Ausgabedaten
die Speicher S 4 und S 7 vorgesehen.
-
Der Speicher S 0 ist mit dem Verarbeitungsmodul VM 1 verbunden, der
über einen Speicher S 1 mit dem Verarbeitungsmodul WI 21 verbunden ist. Der Speicher
S 1 ist gleichzeitig der Eingabespeicher für den Verarbeitungamodul EW 2.
-
Zur Verbindung zwischen den Verarbeitungsmoduln VM 21 und VM 22 ist
ein Speicher S 2 und zwischen den Verarbeitungsmoduln VM 22 und VM 23 ist ein Speicher
S 3 eingefügt. Die Datenausgänge des Verarbeitungsmoduls VM 23 sind auf den Speicher
5 4 geführt. Der Speicher S 5 ist an die Dateneingänge des Verarbeitungsmoduls VM
31 angeschlossen, der über einen Speicher S 6 mit dem Verarbeitungsmodul VM 32 verbunden
ist, dessen Datenausgänge mit dem Speicher S 7 verbunden sind. Dieses Steuersystem
kann wiederum ein Verarbeitungsmodul s0 in einem übergeordneten System sein.
-
Über den Aktivierungsanschluß A wird der im Steuersystem bzw. Verarbeitungsmodul
VMO höchstrangige Steuermodul SM 1 aufgerufen. An diesem Aktivierungaanschluß A
wird nach Abschub eines Verarbeitungsvorganges ein Quittungsaignal ausgegeben. Gleichzeitig
mit dem Aufruf am AktivierungsanschluB A wird die Funktionsweise für den Steuermodul
SI 1, und damit für den Verarbeitungsmodul VMO, über den Modifizierungsanschluß
M festgelegt. Das hat zur Folge, daß mit einem oder mehreren Verarbeitungsmoduln
VM 1 bis Vh1 3 in dieser Hierarchieebene Verbindung über die Aktivierungsanschlüsse
gefordert und der notwendige Funktionsablauf über deren Modifizierungsanschlüsse
eingestellt wird. Für die Verarbeitungsmoduln VM 2; VM 3 bedeutet das, daß die Steuermoduln
SM 2; SM 3 entsprechend ihrer Modifikation Verbindungen mit den ihnen zugeordneten
Verarbeitungsmoduln VM 21 bis VM 23; VM 31, VM 32 anfordern müssen, worauf sich
der beschriebene Vorgang in dieser Hierarchieebene wiederholt.
-
Abhängig vom jeweiligen Statussignal wird nach dem Verarbeitungsvorgang
von dem, dem Verarbeitungsmoduln VE übergeordneten Steuermodul SM entschieden, ob
eine Verbindung mit einem Verarbeitungamodul VM in der gleichen Ebene oder dem nächsthöheren
Steuermodul SM gesucht werden muß, Die den Verarbeitungsmoduln VM zugeordneten Speicher
S 0 bis S 7
sind nicht als reine Pufferspeicher zu betrachten, sondern
können auch verschiedene fest vorgegebene Werte, beispielsweise Korrekturwerte enthalten.
Außerdem können von jedem beliebigen Verarbeitungsmodul VXI die Dateneingangs- und
ausgangsanschlüsse auf externe Speicher, wie es die Speicher S 0; S 4; S 5 und S
7 sind, geführt sein.
-
Mit diesem Steuersystem lassen sich in Abhängigkeit von der Anzahl
der verwendeten Moduln einzelne Schalthandlungen oder komplexe Aufgaben, beispielsweise
die Berechnung von Bearbeitungskurven an Werkstücken lösen, bei denen es sich als
zweckmäßig erwiesen hat, die Interpolation in Grob- und Feinstufen zu unterteilen.
Für diesen Fall kann die Grobinterpolation in einem Verarbeitungsmodul VM und danach,
gesteuert von dem dazugehörigen Steuermodul SM, von einem Verarbeitungsmodul VM
in der gleichen Hierarchieebene die Feininterpolation durchgeführt werden.
-
Zusammenfassung Modulares, hierarchisch geordnetes, Steuersystem für
untersciiedliche Funktionen in Prozeßsteuerungsanlagen. Ziel der Erfindung ist die
Erhöhung der Flexibilität von Steuersystemen und die weitere Vereinheitlichung der
verwendeten Baugruppen, um durch einfaches Auf- oder Abrüsten verschiedensten Steuerungsanforderungen
gerecht werden zu können.
-
Dazu werden Steuermoduln über einheitliche Schnittstellen, mit Aktivierungsanschlüssen,
Modifizierungsaus- und Statusmeldeeingängen an Aktivierungsanschlüsse, Modifizierungsein-
und Statusmeldeausgänge von Verarbeitungsmoduln angeschlossen, Die Steuermoduln
weisen weitere, diese als Verarbeitungsmoduln kennzeichnende Anschlüsse auf. Der
Datenaustausch erfolgt über den Verarbeitungsmoduln zugeordnete Speicher. An den
Aktivierungsanschlüssen werden die Verarbeitungsmoduln aufgerufen und über die Modifizierungseingänge
wird der notwendige Funktionsablauf eingestellt. Nach Abschluß einer Verarbeitung
wird der innere Zustand am Statusmeldeausgsng angezeigt. Die Erfindung ist für verschiedene
Aufgaben in der Steuer- und Regelungstechnik anwendbar. In Fig. 3 ist das Blockschaltbild
eines Steuersystems gezeigt.