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Speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung
zur Einwirkung auf und Überwachung von maschinellen Verfahrensabläufen mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Derartige Vorrichtungen bestehen i. w. aus einer zentralen Prozessoreinheit
mit damit zusammenwirkenden Speichern, einer Mehrzahl von Ein- und Ausgängen an
der Prozessoreinheit, wobei ein Teil der Eingänge (Programmiereingänge) mit den
Ausgängen einer peripheren, gesonderten, mit einer alpha-numerischen Eingabetastatur
versehenen Programmiereinheit verbindbar ist und ein weiterer Teil der Ein- /Ausgänge
mit weiteren peripheren Geräten wie Sichtgeräten, Druckern, Verteilern, Speichern,
Ein- /Ausgabeeinheiten sowie prozessgesteuerten Empfängern und prozessabhängigen
Gebern verbunden ist.
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An derartigen Vorrichtungen ist es bereits bekannt, die Programmiereinheit
als gesondertes, von der Steuerungsvorrichtung loslösbares Gerät auszubilden und
nur zur Erstprogrammierung der mit der Prozessoreinheit zusammenwirkenden "Prozessorspeicher"
bzw. zur Diagnose der Gesamtvorrichtung zu verwenden. Dies bringt den Vorteil mit
sich, die Programmiereinheit in Verbindung mit mehreren Steuerungsvorrichtungen
verwenden zu können, insbesondere wird dem Endverbraucher die Anschaffung der relativ
teuren Programmiereinheit erspart, wenn für ihn die Erstellung des in die Speicher
der Prozessoreinheit einzugebenden Prozeßprogramme durch den Hersteller der Steuerungsvorrichtung
ausreichend ist.
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Die Ein- /Ausgabevorrichtung bekannter Steuerungsvorrichtungen weist
eine oder mehrere mehrstellige 7-Segment-Anzeigen, eine Mehrzahl von Codierschaltern
sowie Setztasten und Nullungstasten zur Übernahme des an den Codierschaltern eingestellten
Wertes in die numerischen Anzeigen und die Speicher der zentralen Prozessoreinheit
auf, so daß ausschließlich numerische Information eingegeben und ausgelesen werden
kann.
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Es ist weiterhin bekannt, zur Prozeßsteuerung komplette Computersysteme
(beginnend beim einfachen Home-Computer bis zum Großrechner) heranzuziehen, mit
derartigen Systemen ist es möglich, auch alpha-numerische Information ein- und auszugeben
bzw. ausdrucken zu lassen.
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Derartige Computersysteme sind aber relativ kosten- und raumaufwendig
und erfordern vom Benutzer eine fundierte Ausbildung in der Programmiersprache des
Systems, da ansonsten eine funktionsgerechte Bedienung nicht oder nur teilweise
möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine speicherprogrammierbare
Steuerungsvorrichtung der vorstehend bezeichneten Art so auszubilden, daß sie zur
Verarbeitung von alpha-numerischer Information, insbesondere frei eingebbaren Texten
geeignet ist, einfach und bequem, insbesondere ohne Programmierkenntnisse von dem
prozeßüberwachenden Personal zu bedienen sowie kostengünstig herstellbar und aufrüstbar
ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Kennzeichens
des Anspruches 1 gelöst.
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Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die Ein-/Ausgabevorrichtung
als textverarbeitungsfähige Vorrichtung auszubilden, mithin ein alpha-numerisches
Display sowie einen gesonderten Textspeicher vorzusehen, und - für die Bedienerfreundlichkeit
und Einfachheit der Anlage von wesentlicher Bedeutung - zur Eingabe der insbesondere
bedienerführenden Textteile die gesonderte Programmiereinheit heranzuziehen, die
mit einer kompletten alpha-numerischen Tastatur ausgestattet ist, zum Abruf der
so abgespeicherten Textteile den gesonderten Speicher aber über eine gesonderte,
einfache Tastatur, nämlich sog. Textprogrammtasten der Ein- /Ausgabevorrichtung
anzusteuern oder die zentrale Prozessoreinheit der speicherprogrammierbaren Steuerung
gezielt auf die im gesonderten Speicher der Ein- /Ausgabevorrichtung abgelegten
Textteile rückgreifen zu lassen und im alpha-numerischen Display der Ein- /Ausgabevorrichtung
als bedienerführenden Text zur Anzeige zu bringen. Mit anderen Worten wird in der
relativ einfach aufgebauten speicherprogrammierbaren Steuerung Textverarbeitung
betrieben, ohne daß beim Dauerbetrieb eine Texteingabevorrichtung vorgesehen ist.
Texteingabe- und -ausgabetastaturen sind räumlich (und im Dauerbetrieb auch elektronisch)
voneinander getrennt, die zur Prozeßüberwachung notwendige Tastatur ist gegenüber
der komplizierten Eingabetastatur sehr einfach ausgebildet, reicht aber aus, um
auch ungeschultem Personal die Möglichkeit zu geben, Information über den laufenden
Prozeß abzurufen und in Verbindung mit den bedienerführenden Texten sofort zu verstehen.
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Da beim Dauerbetrieb die Eingabetastatur nicht mehr an der Vorrichtung
angeschlossen zu sein braucht, werden auch Bedienungsfehler durch ungeschultes Personal
in-
folge von Änderungen an den Programmen vermieden und somit die
Sicherheit eines Prozeßablaufes erheblich verbessert. Durch die Tastaturen der Ein-
/Ausgabeeinheit, insbesondere durch die Zehnertastatur 29 können aber Prozeßparameter
eingegeben, jedoch nicht das eigentliche Programm, d. h. die Prozeßstruktur verändert
werden.
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Ein weiteres erfindungstragendes Merkmal ist auch die Möglichkeit,
die einmal abgelegten Textbausteine mit aktuellen Prozeßdaten im Textspeicher zu
verknüpfen, wozu die Prozeßdaten aus dem Speicher der zentralen Prozessoreinheit
in den Textspeicher übertragen werden.
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und - nach der Verknüpfung - auf dem alpha-numerischen Display bzw.
Drucker angezeigt werden. Dies bringt vorteilhafterweise mit sich, daß die zentrale
Prozessoreinheit sowie die daran angeschlossenen Speicher nahezu unbelastet von
zeitaufwendigen Verknüpfungen oder Textverarbeitungsschritten arbeiten können, da
diese in dem gesonderten Textspeicher (dieser ist von einem gesonderten Prozessor
gesteuert) vorgenommen werden. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil der Prozessor
der zentralen Prozessoreinheit in der Lage sein muß, innerhalb kürzester Ansprechzeiten
auf maschinelle Prozeßentwicklungen zu reagieren. Textverarbeitung, Datenverknüpfung
und -b-erechnung innerhalb des Hauptprozessors wäre dem hinderlich und würde die
Ansprechzeiten der gesamten Steuerungsvorrichtung wesentlich verschlechtern.
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Durch das Vorsehen des gesonderten Prozessors auf der Platine des
Textspeichers ist es möglich, vorhandene Anlagen problemlos mit dem Textverarbeitungbpaket
nachzurüsten.
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Ist neben dem Textspeicher und dem Prozessor noch eine Echtzeituhr
und ein Rechner auf der Platine des Textspeichers angeordnet, so ist die damit ausgestattete
Ein- /Ausgabevorrichtung in der Lage, auch kompliziertere Rechenvorgänge vorzunehmen
oder gar Statistikprogramme ablaufen zu lassen, die dem Benutzer Aufschluß über
Standzeiten der prozeßgesteuerten Maschine, Wirkungsgrad, Ausschuß u. dgl. geben.
Uhrzeit und Datum der Echtzeituhr sind in die zentrale Prozessoreinheit 3 rückladbar
und von dieser programmtechnisch auswertbar.
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Dadurch wird die zentrale Prozessoreinheit 3 in die Lage versetzt,
Prozesse uhrzeitgerecht zu starten bzw.
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Produktions- und Ausfallzeiten, Wartungsintervalle, Betriebsstunden
u. dgl. zu berechnen. Ein erfindungswesentlicher Vorteil liegt hier insbesondere
darin, daß der Prozessor und die Speicher der zentralen Prozessoreinheit 3 zeitmäßig
nur dann belastet werden, wenn die Prozessoreinheit 3 tatsächlich auf die Uhrzeit-
und Datumsfunktionen zurückgreift.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnungsfigur
näher erläutert, die in schematischer Darstellung eine speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung
gemäß der Erfindung zeigt.
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Die insgesamt mit 1 bezeichnete speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung
ist zur Einwirkung auf und Uberwachung von Verfahrensabläufen an Maschinen, beispielsweise
einer Werkzeugmaschine 2 vorgesehen und besteht i. w. aus einer zentralen Prozessoreinheit
3 mit darin vorgesehenen Speichern 4 (nur angedeutet), einem Eingang 5, Ein- /Ausgängen
6, 7 und einem Ausgang 9 an der Prozessoreinheit 3. Der Eingang 5 ist ein Programmiereingang
und mit dem Ausgang 10 einer peripheren, ge-
sonderten, mit einer
alpha-numerischen Eingabetastatur 11 versehenen Programmiereinheit 12 über eine
lösbare Steckverbindung 13 elektrisch verbunden. Die Programmiereinheit 12 weist
einen eigenen Bildschirm 14 sowie Diskettenlaufwerke 15 auf, um den Programmiervorgang,
d. h. das Eingeben des Betriebssystems sowie des Prozeßprogrammes in die zentrale
Prozessoreinheit zu überwachen und zu vereinfachen.
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Der Ein- /Ausgang 6 der Prozessoreinheit 3 ist über eine Steuer- /Signalleitung
16 mit einem Verteiler 17 verbunden, an welchem prozeßgesteuerte Empfänger, beispielsweise
Stellmotoren und prozeßabhängige Geber, beispielsweise Sensoren der Werkzeugmaschine
2 angeschlossen sind. An eine weitere Maschinenleitung 18 können weitere Empfänger
und Geber von weiteren Werkzeugmaschinen angeschlossen sein.
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Die über den Ein- /Ausgang 7 mittels einer Ein- /Ausgabel eitung 25
an die zentrale Prozessoreinheit 3 angeschlossene Ein- /Ausgabeeinheit 26 weist
ein gesondertes alpha-numerisches Display 27 auf und wirkt mit einem gesonderten
Speicher, nämlich einem Textspeicher 28 zusammen. Weiterhin sind auf der Ein- /Ausgabeeinheit
zwei Tastaturen vorgesehen, nämlich eine numerische Zehnertastatur 29 mit Lösch-
und Setztaste sowie acht Programmtasten 30, die zum Abruf von im Textspeicher 28
unter bestimmten Adressen abgelegten Textteilen dienen und diesen softwaremäßig
zugeordnet sind. Um dies zu verdeutlichen, ist von den Textprogrammtasten 30 ein
Pfeil zum Textspeicher 28 gezogen.
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Über eine Übertragungsleitung 31, die am Ausgang 9 der zentralen Prozessoreinheit
3 angeschlossen ist, können einerseits sowohl Prozeßdaten in den Textspeicher 28
eingegeben werden, als auch unmittelbar über die zentrale Prozessoreinheit Textbausteine
angewählt werden und dann als für jedermann unmittelbar verständliche Information
die Verknüpfung "Prozeßdaten + angewählter Textbaustein" auf den alpha-numerischen
Display 27 dargestellt werden. Die Überspielung derartiger verknüpfter Information
vom Textspeicher 28 in die Ein-/Ausgabeeinheit 26 erfolgt über die Leitung 32. Über
die am Ausgang 8 des Textspeichers 28 angeschlossene Leitung kann ein Produktionsdaten-Diagnose/Fehler-Drucker
20 angeschlossen werden.
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Bedeutungsvoll ist, daß über die Tastaturen 29/30 eine Programmierung
des Textspeichers, d. h. ein Ablegen von Texten in dem Textspeicher nicht möglich
ist, sondern daß dies ausschließlich über die Eingabetastatur 11 der Programmiereinheit
12 erfolgen kann, wozu eine mit einer weiteren Steckverbindung 33 nach dem Programmiervorgang
abtrennbare Eingabeleitung 34 vorgesehen ist, die mit dem Programmiereingang 35
des Textspeichers 28 zusammenwirkt.
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Auf der Platine des Textspeichers 28 sind weiterhin ein gesonderter
Prozessor, eine Echtzeituhr und ein in den Prozessor integrierter Rechner angeordnet,
die Gesamtheit dieser Geräte ist schematisch durch den Funktionsblock 36 dargestellt.
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Das alpha-numerische Display 27 der Ein- /Ausgabeeinheit 26 ist vorteilhafterweise
ein an sich bekanntes mehrzeiliges LCD-Display, die Platine des Textspeichers
ist
als an vorhandenen speicherprogrammierbaren Steuerungsvorrichtungen nachrüstbares
Steckmodul ausgebildet und kann auch im Gehäuse der zentralen Prozessoreinheit 3
untergebracht sein.
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Die Erstinbetriebnahme einer derart ausgebildeten spei cherprogrammierbaren
Steuerungsvorrichtung geht zweckmäßigerweise wie folgt vor sich: Zunächst werden
die Baugruppen 3, 17, 20 und/oder 26, 28 und 36 im Bereich einer Werkzeugmaschine
2 installiert und über die entsprechenden Verbindungsleitungen funktionsmäßig miteinander
verknüpft. All diese Teile sind beim Ablauf des prozeßgesteuerten Maschinenbetriebes
vorhanden und verbleiben an der Werkzeugmaschine. Zur Ersteingabe des maschinenspezifischen
Ablaufprogrammes - unterstützt durch ein entsprechendes erstes Betriebssystemes
-sowie des zugehörigen Textprogrammes wird die Programmiereinheit 12 über die Steckverbindungen
13 und 33 an die fest installierten Baugruppen (diese sind durch eine Strich-Punktlinie
zeichnerisch von den weiteren Geräten abgetrennt) angeschlossen. Die Eingabe erfolgt
über die Tastatur 11 oder die Diskettenlaufwerke 15, wobei der Bildschirm 14 zur
Kontrolle des Programmiervorgangs dient und der an den Ausgang 22 angeschlossene
Drucker 23 die Dokumentation des Programmes übernimmt.
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Mit der gleichen Programmiereinehit 12 - unterstützt durch eine gesondertes,
weiteres Betriebssystem -werden die Texte erstellt und direkt in den Textspeicher
28 geladen. Nach dem Programmier- und Übertragungsvorgang wird die Programmiereinheit
12 zweckmäßigerweise von den fest installierten Baugruppen "abgenabelt" und kann
an weiteren speicherprogrammierbaren
Steuerungsvorrichtungen verwendet
werden. Die neuartige Ein- /Ausgabeeinheit 26 mit dem Textspeicher 28 und dem zugehörigen
Prozessor sind für sich gesehen "intelligent" genug, um die bedienerführenden Anweisungen
zusammen mit Prozeßdaten zu verarbeiten und anzuzeigen, ohne die zentrale Prozessoreinheit
3 zusätzlich zu belasten (was deren Regelungs- /Überwachungsfunktion verlangsamen
würde) und insbesondere ohne unbefugten Dritten die Möglichkeit zu geben, auf die
Programme Einfluß zu nehmen und damit den ordnungsgemäßen Steuerungsablauf unsachgemäß
zu beeinflussen.
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Bezugszeichenliste 1 Speicherprogrammierbare Steuerungsvorrichtung
2 Werkzeugmaschine 3 zentrale Prozessoreinheit 4 Speicher 5 Eingang 6 Eingang/Ausgang
7 Eingang/Ausgang 8 Ausgang 9 Ausgang 10 Ausgang 11 Eingabetastatur 12 Programmiereinheit
13 Steckverbindung 14 Bildschirm 15 Diskettenlaufwerke 16 Steuer- /Signalleitung
17 Verteiler 18 Maschinenleitung 19 Leitung 20 Drucker 21 21 22 Ausgang 23 Drucker
24 25 Ein- /Ausgabeleitung 26 Ein- /Ausgabeeinheit 27 Display 28 Textspeicher 29
Zehnertastatur 30 Programmiertasten 31 Übertragungsleitung 32 Leitung 33 weitere
Steckverbindung 34 Eingabeleitung 35 Programmiereingang 36 Funktionsblock