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Programmgeber zur Steuerung von sich
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wiederholenden Funktionsabläufen
Programmgeber zur
Steuerung von sich wiederholenden Funktionsabläufen Die Erfindung geht aus von einem
Programmgeber nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es sind Programmgeber zur Steuerung von sich wiederholenden Funktionsabläufen
bekannt, die in Form von motorangetriebenen Programmschaltwerken realisiert sind.
Dabei sind auf einer Welle Nockenscheiben angeordnet, die von einem Motor angetrieben
werden. Uber die Nockenscheiben werden federnde Kontakte betätigt-, die bestimmte
Ausgangszustände des Programmgebers vorgeben. Die Programmeinstellung erfolgt durch
Verdrehen oder Auswechseln der Nockenscheiben.
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Diese Einstellung muß mit sehr viel Präzision vorgenommen werden.
Durch die mechanischen Gegebenheiten des Motors und der Nockenscheiben können im
wirtschaftlichen Sinn gesehen nicht beliebig für lange und kurze Umlaufzeiten gewählt
werden.
Weiterhin sind die Eingriffsmöglichkeiten in das Programm beschränkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten und
wirtschaftlichen Programmgeber zu schaffen, der leicht programmierbar ist und dessen
Umlaufzeit in weiten Grenzen variierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
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Der Programmgeber wird über einen Zähler schrittweise betätigt, wobei
der Umlauf entsprechend dem mechanischen Programmgeber in der Weise realisiert wird,
daß bei Erreichen seiner höchsten Zählzahl der Zähler wieder von vorne anfängt zu
zählen.
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Durch den Vorwahlschalter kann die Schrittzeit in weiten Grenzen eingestellt
werden, so daß auch der "Umlauf" sehr stark variiert werden kann. Die Programmierung
erfolgt sehr einfach über die dafür vorgesehenen Programmierschalter.
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Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte
WeiCerbildungen und Verbesserungen möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch
die Erweiterungsgeräte, die an das Grundgerät angeschlossen werden können und nur
einige Bauelemente enthalten müssen, fast beliebig viele Ausgänge, mit denen die
Fertigungsabläufe gesteuert werden, vorgesehen werden können. Die gespeicherten
Programme bleiben auch bei Ausfall der Versorgungsspannung gespeichert und durch
die Verwendung von Remanenzrelais als Ausgangsrelais bleibt auch die jeweilige Schaltstellung
erhalten. Falls für eine
Anwendung die Stellung des Schrittzählers
im Grundgerät auch bei Netzausfall erhalten bleiben muß, ist ein Netzausfallspeicher
vorgesehen, in dem eine Batterie enthalten ist, so daß bei Wiederkehr der Spannung
das Programm an diesem Schritt weiterläuft. Durch Vorsehen mehrerer Steuereingänge
kann die jeweilige Betriebsart geändert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Programmgebers
und Fig. 2 das Blockschaltbild eines Erweiterungsgerätes.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ist ein Zähler 1 vorgesehen,
der als drei Dekaden BCD-Zähler ausgebildet sein kann. Der Zähler 1 ist mit einem
als Quarzgenerator realisierten Taktgeber 2 verbunden, an den ein Vorwahlschalter
3 und ein Schalter 4 zum Umschalten von Minuten auf Sekunden angeschlossen sind.
Die Setzeingänge des Zählers 1 sind über einen Impulsformer und eine Logikeinheit
5 mit einem ersten Programmierschalter 6 verbunden, mit dem der jeweilige Zählerstand
des Zählers eingestellt werden kann, wobei ein weiterer Schalter 7 für die Programmierfreigabe
vorgesehen ist. Weiterhin ist eine Eingangslogik 8 vorgesehen, an deren Eingängen
9 bis 13 die gewünschte Betriebsart eingestellt werden kann.
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Die Ausgänge der Eingangs logik 8 sind mit dem Taktgeber 2, dem Takteingang
des Zählers 1 und mit einerR'ücksetzeinheit 14 verbunden, die auf den Rücksetzeingang
des Zählers 1 und auf den Stop-Eingang des Taktgebers 2 geschaltet ist.
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Die Ausgänge des Zählers 1 sind mit einer Anzeige 15 für den jeweiligen
Zählschritt und mit einem Dekodierer 16 verbunden, der den in BCD-Code vorhandenen
Zählerstand in eine binäre Form umwandelt.
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Der Dekodierer 16 ist mit den Adresseingängen eines programmierbaren
Speichers 17 verbunden, der als nicht flüchtiger Speicher ausgebildet ist. Ein zweiter
Programmierschalter 18 ist über eine weitere Impulsformer- und Logikeinheit 19 den
Datenleitungen des Speichers 17 verbunden. Eine Programmierlogikeinheit 20, die
Zeitglieder und Gatter enthält, ist mit ihren Eingängen an dem Programmierfreigabeschalter
7 und einen weiteren Schalter 26, mit dem der Programmierbefehl gegeben werden kann,
angeschlossen. Der Ausgang der Programmierlogikeinheit 20 ist mit dem Steuereingang
des Speichers 17 und mit der Impulsformer-und Logikeinheit 19 verbunden. Zur Zwischenspeicherung
ist ein weiterer Speicher 21, der als Speicher-Flip-Flop (Latch) ausgebildet ist,
mit den Datenleitungen des programmierbaren Speichers 17 verbunden. Zwei Eingänge
des Speichers 21 werden auf die Rücksetzlogik 14 geführt, und die zwei weiteren
Ausgänge sind mit einer Relaisanordnung 22 verbunden. Das in dieser Relaisanordnung
22 verwendete Relais ist als Remanenzrelais ausgebildet. Die Relaisanordnung 22
weist zwei als Schließer ausgebildete Ausgänge 23,24 auf, die die Steuerausgänge
für die Funktionsabläufe bilden.
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Jedem Ausgang ist eine nicht dargestellte Anzeige
zugeordnet,
die den jeweiligen Zustand des Kontaktes anzeigt. Die Ausgänge des Dekodierers 16
und der Programmierlogikeinheit 20 sind zu einem Datenbus 25 zusammengefaßt, der
aus dem bis hierhin beschriebenen Grundgerät des Programmgebers herausgeführt ist.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist folgende:
Über den vierstelligen digitalen Vorwahlschalter 3 kann die Zählerschrittzeit des
Zählers über den Taktgeber 2 vorgewählt werden. Dabei wird an dem Schalter 4 eingestellt,
ob Minuten oder Sekunden als Schrittgeschwindigkeit eingestellt werden soll.
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Durch den Dreidekadenzähler 1 sind 256 Zählschritte vorgegeben, die
im folgenden als Umlauf bezeichnet werden sollen. Uber die Eingänge 9 bis 13 der
Eingangslogik 8 kann die Betreibsart vorgegeben werden. Wird zum Beispiel Eingang
9 erreget, läuft der Programmgeber für die Dauer der Erregung. Ist der 256. Schritt
erreicht, fängt das Programm wieder bei Null an. Wird die Erregung ausgeschaltet,
bleibt das Programm bei diesem Schritt stehen und läuft nach neuer Erregung von
hier aus weiter.
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Wir zum Beispiel Eingang 10 erregt, läuft der Zähler bis zum 256.
Schritt und bleibt nach diesem einen Umlauf bei dem letzten Schritt stehen. Weiterhin
ist ein Eingang, zum Beispiel 11, vorgesehen, durch den bei Erregung der Zähljeweils
einen Schritt weiterläuft. Über den Eingang 12 wird angegeben, daß der Zähler eine
vorher gewählte Anzahl von Schritten vorläufe und dann stehen bleibt und erst bei
weiterer Erregung eine weitere Anzahl von Schritten weiterläuft. Eingang 13 ist
ein Rück-
setzeingang, durch den der Zähler aus jeder Stellung
auf Null zurückgeschaltet wird.
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Entsprechend der gewählten Betriebsart an der Eingangslogik 8 liefert
der Zähler 1 an seinen Ausgängen Signale, die dem jeweiligen Zählerstand entsprechen.
Der Zählerstand wird an der Anzeige 15 angezeigt. Die BDC-Ausgangssignale des Zählers
1 werden in dem Dekodierer 16 in Binärsignale umgewandelt und dem programmierbaren
Speicher 17 zugeführt. Entsprechend der jeweiligen, durch den Zählerstand angegebenen
Adressen, liegen an den Datenleitungen die in dem Speicher 17 gespeicherten Daten
an. Danach werden über die zwei Eingänge des Speichers 21 die in der Relaisanordnung
22 enthaltenen Relais erregt, so daß der Ausgang auf "Ein" oder "Aus" geschaltet
wird. Die Relais weisen zwei stabile Zustände auf, so daß der jeweilige Zustand
auch bei Stromausfall erhalten bleibt. Zwei Ausgangssignale des Speichers 26 dienen
zur Information für die Rücksetzlogikeinheit 14, durch die der Zähler 1 zurückgesetzt
wird.
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Mit dem ersten Programmierschalter 6 kann entsprechend den Hundertern,
Zehnern und Einern ein gewünschter Zählerstand eingestellt werden, wobei dann die
nicht dargestellte, dem jeweiligen Ausgang zugeordnete Anzeige, vorzugsweise LED-Anzeige,
anzeigt, ob der Ausgang bei diesem Zählerstand den Zustand nEin" oder "Aus" aufweist.
Mit dem zweiten Programmierschalter 18 kann vorgewählt werden, ob die jeweiligen
Ausgänge "Ein" oder "Aus" sein sollen, wobei über die Programmierlogik 20 und die
Schalter 7 und 21 dem programmierbaren Speicher 17 der Befehl zum Einlesen der eingestellten
Daten gegeben
wird. An dem zweiten Programmierschalter werden auch
die gewünschten Rücksetzpunkte eingestellt, bei denen der Zähler 1 den Zählumlauf
beenden soll und gegebenenfalls wieder von vorn zu zählen anfangen soll.
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Die beschriebene Anordnung ist als Grundgerät in einem Gehäuse untergebracht.
Der Datenbus 25 ist zum Beispiel als Steckleiste in der Gehäusewand nach außen geführt.
Im Grundgerät sind nur zwei als galvanisch getrennte Schließer ausgebildete Ausgänge
vorgesehen. Zur Vervielfachung der möglichen Schaltstufen sind Erweiterungsgeräte
vorgesehen, wobei ein Erweiterungsgerät mit dem Grundgerät über die Steckleiste
verbunden wird und die nächsten Erweiterungsgeräte an die vorherigen angeschlossen
werden. In Fig. 2 ist das Blockschaltbild eines Erweiterungsgerätes gezeigt, das
einem Teil des Grundgeräts entspricht. Es sind allerdings jeweils zwei programmierbare
Speicher 30,31, die als nicht flüchtige RAM's ausgebildet sind, zwei zweite Programmierschalter
32,33, zwei Speicher-Flip-Flops 34,35,die jeweils vier Ausgänge aufweisen, vorgesehen.
Die jeweiligen Ausgänge der Speicher-Flip-Flops 34,35 sind mit je einer Relaisanordnung
36,37 verbunden, die jeweils vier Steuerausgänge aufweisen. Die zu dem Datenbus
25 zusammengefaßten Leitungen führen einerseits zu den programmierbaren Speichern
30,31 und andererseits zu den Impulsformer- und Logikeinheiten 38,39, die mit den
zweiten Programmierschaltern 32,33 verbunden sind. Die programmierbaren Speicher
30,31 erhalten die gleichen Signale, die Informationen über den Zählerstand und
über die Programmierung enthalten, wie der programmierbare Speicher 17 des Grundgeräts.
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Die Wirkungsweise des Erweiterungsgerätes ist die gleiche wie die
des entsprechenden Teils des Grundgerätes mit dem Unterschied, daß die Ausgangssignale
der Speicher-Flip-Flops 34,35 alle auf die Relaisanordnungen 36,37 geschaltet sind,
während in dem Grundgerät zwei Ausgänge des Speicher-Flip-Flop 21 zur Weiterleitung
der Rücksetzinformation dienen. Diese Informationen werden für das Erweiterungsgerät
auch durch die Datenleitungen des Datenbus 25 geliefert. Der Datenbus 25 wird auch
durch das Erweiterungsgerät aus Fig. 2 durchgeschleift und ist zum Beispiel wieder
als Seckerleiste in der Gehäusewand herausgeführt. Durch Steckverbindungen ist dieses
Erweiterungsgerät mit einem weiteren Erweiterungsgerät verbindbar. Dadurch ist ein
Programmgeber mit zwei Ausgängen erweiterbar auf zehn Ausgänge, achtzehn Ausgänge
usw. Die maximale Anzahl der durch ein Grundgerät angesteuerten Schaltstufen ist
fast unbegrenzt, da das Grundgerät auf die Anzahl der angeschlossenen Schaltstufen
nicht abgestimmt werden muß.
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Falls die Zähler in der Weise ausgebildet sind, daß bei Netzausfall
der Zählerstand nicht gespeichert wird, kann eit Netzausfallspeicher vorgesehen
sein, der zum Beispiel in einem separaten Gehäuse untergebracht sein kann und mit
dem Grundgerät verbunden wird. Dieser Netzausfallspeicher besteht im wesentlichen
aus einer Batterie, so daß bei Wiederkehr der Spannung das Programm von dem entsprechenden
Schritt weiterläuft.
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Es ist aber auch denkbar, daß der Netzausfallspeicher auch mit dem
Taktgenerator 2 verbunden wird, so daß der Schrittablauf nicht unterbrochen
wird
und bei Spannungswiederkehr die Ausgänge auf den inzwischen erreichten Programmschritt
schalten.