DE3910177A1 - Spezialfunktionseinheit fuer einen programmierbaren regler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler, die schnell auf ein Ausgangssignal des programmierbaren Reglers (im folgenden lediglich als ein "PC" bezeichnet, falls passend) reagieren kann.

Um einen ursprünglich für die Ein/Aussteuerung vorgesehenen PC in eine solche zu entwickeln, die für die Fabrikautomation (FA) unentbehrlich ist, ist eine Vielfalt von Einheiten, wie etwa eine A/D-Umsetzereinheit (analog-digital), eine D/A-Einheit (digital-analog), eine PID-Einheit und eine Stelleinheit für die Gerätesteuerung entwickelt worden. Diese Einheiten werden als "Spezialfunktionseinheiten" bezeichnet. Sie arbeiten als Reaktion auf Ausgangssignale eines PC, um externes Gerät zu steuern.

Fig. 3 zeigt die Anordnung eines programmierbaren Reglers und einer konventionellen Spezialfunktionseinheit. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist ein PC-Gehäuse 1 einen Mikroprozessor 1 a, einen Steuerspeicher 1 b, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1 c und eine periphere Schnittstelleneinheit 1 d auf. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1 c ist mit einer Spezialfunktionseinheit 2, einer Eingabeeinheit 3 und einer Ausgabeeinheit 4 verbunden. Die Spezialfunktionseinheit 2 umfaßt einen Mikroprozessor 2a, einen Steuerspeicher 2 b, eine PC-Schnittstelle 2 c, eine äußere Schnittstelleneinheit 2 d und einen Gemeinschaftsspeicher 2 e, der auch von der PC-Einheit 1 benutzt wird. Die äußere Schnittstelleneinheit 2 d ist mit einer äußeren Einheit 5 verbunden.

Im folgenden wird die Betriebsweise der wie erwähnt aufgebauten Schaltung beschrieben. Der Mikroprozessor 1 a des PC 1 liefert über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle einen Befehl an den Gemeinschaftsspeicher 2 e in der Spezialfunktionseinheit 2. Der Mikroprozessor 2 a überwacht Daten, die an den Gemeinschaftsspeicher 2 e geliefert werden, wobei er diese periodisch durchmustert. Wenn der so gelieferte Befehl vom Mikroprozessor 2 a erfaßt ist, wird die äußere Vorrichtung 5 durch die äußere Schnittstelleneinheit 2 d entsprechend dem erfaßten Befehl gesteuert. Der Steuerspeicher 2 b dient zur Steuerung des Mikroprozessors 2 a.

Bei der wie oben beschrieben aufgebauten Spezialfunktionseinheit des konventionellen programmierbaren Reglers ist das Zeitintervall relativ lang, das vom Zeitpunkt des Anlegens des Befehls seitens des PC 1 an die Spezialfunktionseinheit 2 bis zum Anlaufen der äußeren Einheit 5 abläuft. Da weiter der Mikroprozessor in der Spezialfunktionseinheit periodisch die an den Gemeinschaftsspeicher gelieferten Daten durchmustert, wie oben gesagt wurde, fluktuiert die Ablaufzeit der Datenverarbeitung. Es ist daher für die Spezialfunktionseinheit schwierig, die Steuerung synchronisiert mit anderen Einheiten durchzuführen. Wenn z. B. im konventionellen System der PC einen Befehl in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden (µsec) ausgibt, ergibt sich bei der Spezialfunktionseinheit eine Fluktuation mit einer Genauigkeit von einigen zehn Millisekunden (msec). Darum ist es beispielsweise in dem Falle, daß zwei Stelleinheiten jeweils zwei Servomotoren steuern, schwierig, letztere synchron miteinander zu starten.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebene, bei einer konventionellen Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler auftretende Schwierigkeit zu beseitigen.

Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, eine Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler zu schaffen, der schnell auf einen Befehl des programmierbaren Reglers antwortet, und bei dem das Zeitintervall, das zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der programmierbare Regler einen Befehl an die Spezialfunktionseinheit anlegt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem letztere mit der Kontrolle beginnt, abläuft, gleichmäßig ist.

Dieses Ziel sowie weitere Ziele der Erfindung sind durch die Schaffung einer Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler erreicht worden, welche externes Gerät entsprechend dem Ausgabesignal des programmierbaren Reglers steuert, der gemäß der Erfindung umfaßt: eine Vielzahl von Verriegelungsmitteln zur Verriegelung der Ausgangssignale des programmierbaren Reglers; Unterbrechungseingabemittel zur Lieferung von Unterbrechungseingabe entsprechend den so verriegelten Ausgangssignalen; eine Eingabeschaltung zur Diskriminierung der so verriegelten Ausgangssignale; eine Ausgabeschaltung zum Rückstellen der Verriegelungsmittel, welche die Ausgangssignale verriegelt haben; und einen Mikroprozessor, der entsprechend der Unterbrechungseingabe und der Ausgabe der genannten Eingabeschaltung einen Unterbrechungsablauf zur Steuerung des externen Geräts durch eine externe Geräteschnittstelle durchführt, und der am Ende des Unterbrechungsablaufes ein Rückstellsteuersignal an die Verriegelungsmittel liefert, welche das Ausgangssignal verriegelt haben.

In der Spezialfunktionseinheit gemäß der Erfindung werden die Ausgangssignale des programmierbaren Reglers wie an ihn gerichtete Unterbrechungen verarbeitet, so daß das Zeitintervall, das zwischen dem Empfang eines Signals bis zum Anlaufen der Steuerung des externen Geräts abläuft, stark reduziert wird; d. h., daß die Reaktionsgeschwindigkeit hoch ist. Deshalb kann die Synchronisierung dieser Einheiten schnell erreicht werden.

Art, Prinzip und Nützlichkeit der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher verdeutlicht.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung eines Beispiels einer Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung der Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Spezialfunktionseinheit, und

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das eine konventionelle Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler darstellt.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Bei diesem Beispiel einer Spezialfunktionseinheit gemäß der Erfindung wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ein durch die PC-Schnittstelle 2 c empfangenes Ausgangssignal durch Verriegelungsmittel, nämlich Auffang-Flip-Flops 6 des PC-Ausgangssignals, verriegelt, deren Ausgaben durch Unterbrechungseingabemittel, nämlich eine ODER-Schaltung 7, als Unterbrechungen an einen Mikroprozessor 2 a geliefert. Als Antwort auf jede der Unterbrechungen bestimmt der Mikroprozessor 2 a aus den Ausgabedaten einer Eingabeschaltung 8, welches der Ausgabesignale empfangen worden ist und verschiedene Verarbeitungsvorgänge ausgeführt hat, und steuert so durch eine äußere Schnittstelleneinheit 2 d eine externe Einheit 5. Am Ende des Unterbrechungsprozesses gibt eine Ausgabeschaltung 9 ein Rückstellsteuersignal aus, um die Flip-Flop-Schaltung 6 rückzustellen. Beispielsweise wird im Falle einer Stelleinheit die Vielzahl der Flip-Flop-Schaltungen 6 zur Startunterbrechung, zur Ausgangspunktrückführung und zu Geschwindigkeitsänderungsbefehlen benutzt. Eine Zwangsunterbrechung und ein Prozeß im Gemeinschaftsspeicher werden entsprechend dem Antwortbedarf diskriminiert. Falls es notwendig ist, Daten für den Prozeß zu liefern, werden die Daten in den Gemeinschaftsspeicher eingestellt, ehe ein Zwangsunterbrechungsbefehl ausgegeben wird, und dann wird der Befehl ausgegeben.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Betriebsweise der so aufgebauten Spezialfunktionseinheit 2 beschrieben.

Wenn der PC 1 ein Ausgangssignal liefert, tritt eine Unterbrechung ein, und es wird eine Unterbrechungsroutine gemäß Fig. 2 aktiviert. Am Anfang der Unterbrechungsroutine wird in Schritt S 1 bestimmt, welcher Faktor zu einer Unterbrechung führt, und entsprechend dem so bestimmten Faktor wird die entsprechende Verarbeitungsoperation gewählt. In Schritt S 2 wird die so gewählte Verarbeitungsoperation durchgeführt, um die äußere Einheit 5 zu betreiben. Nach Beendigung der Verarbeitungsoperation wird eine Rückstelloperation des Unterbrechungsfaktors ausgeführt (Schritt S 3). Es kann eine Vielzahl von Unterbrechungen zur selben Zeit auftreten, oder es kann während der Routine eine andere Unterbrechung auftreten. Deshalb wird in Schritt S 4 bestimmt, ob noch irgendeine Unterbrechung vorliegt oder nicht. Wenn eine Unterbrechung vorliegt, wird Schritt S 1 erneut ausgeführt und die entsprechende Verarbeitungsoperation abgewickelt. Sollten in diesem Falle die Unterbrechungen mit Prioritätsangabe erfolgen, können sie mit der mit der höchsten Priorität in der Prioritätsreihenfolge versehenen Unterbrechung beginnen. Wenn alle Faktoren eliminiert worden sind, wird die Routine beendet.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform geht der Unterbrechungsbefehl an die Spezialfunktionseinheit 2 vom PC 1 aus. Die Spezialfunktionseinheit 2 kann aber auch die Funktion haben, daß, wenn notwendig, ein Verdecken eines Unterbrechungsbefehls durchgeführt werden kann, so daß keine Unterbrechung stattfindet, wenn die Spezialfunktionseinheit eine dringende Verarbeitungsoperation ausführt. In diesem Falle kann die Steuerung je nach Lage in der elegantesten und zweckmäßigsten Weise bewirkt werden.

Wie oben beschrieben wurde, besitzt die Spezialfunktionseinheit gemäß der Erfindung die Mittel zur Ermöglichung einer Unterbrechung als Antwort auf das Ausgangssignal des programmierbaren Reglers sowie die Mittel zur Diskriminierung der Unterbrechungsfaktoren. Deshalb besitzt die Spezialfunktionseinheit gemäß der Erfindung eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit und ein Gleichmaß im Verarbeitungsbetrieb.

Wenn auch die Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist es Fachleuten doch klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen, und daß demgemäß die beigefügten Ansprüche alle derartigen Abänderungen und Modifikationen abdecken.

Claims (5)

1. Spezialfunktionseinheit für einen programmierbaren Regler, welcher externe Geräte auf ein Ausgangssignal des programmierbaren Reglers hin steuert, umfassend:

• - mehrere Verriegelungsmittel zum Verriegeln des Ausgangssignals des programmierbaren Reglers;
• - ein Unterbrechungseingabemittel zur Erzeugung eines Unterbrechungseingangssignals als Antwort auf die Ausgabesignale der Verriegelungseinheiten;
• - eine Eingabeschaltung zur Diskriminierung der in den Verriegelungsmitteln verriegelten Signale;
• - eine Ausgabeschaltung zur Rückstellung der Verriegelungsmittel;
• - einen Mikroprozessor zur Durchführung eines Unterbrechungsablaufes gemäß dem Unterbrechungseingangssignal und einer Ausgabe des Eingabekreises zwecks Steuerung der externen Geräte durch eine äußere Geräteschnittstelle, wobei der Mikroprozessor nach dem Unterbrechungsablauf ein Rückstellsteuersignal an die Ausgangsschaltung zur Rückstellung der Verriegelungsmittel liefert.

2. Spezialfunktionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen Gemeinschaftsspeicher zur Speicherung von Daten für den Unterbrechungsprozeß umfaßt, wobei der Mikroprozessor im Falle, daß die Daten zur Unterbrechung des Prozesses angefordert werden, die im Gemeinschaftsspeicher gespeicherten Daten periodisch abtastet und einen Unterbrechungsbefehl ausgibt, um die äußeren Geräte zu steuern.

3. Spezialfunktionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor bestimmt, welcher Faktor zu einer Unterbrechung führt und daß er eine Verarbeitungsoperation entsprechend dem bestimmten Faktor wählt.

4. Spezialfunktionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen Steuerspeicher zur Speicherung von Daten umfaßt, die eine Prioritätsreihenfolge der Unterbrechungen darstellen, wobei der Mikroprozessor den Unterbrechungsablauf gemäß der Prioritätsreihenfolge durchführt.

5. Spezialfunktionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen Steuerspeicher zur Steuerung von Daten zum Verdecken des Unterbrechungsablaufes umfaßt, wobei der Mikroprozessor den Unterbrechungsablauf entsprechend den gespeicherten Daten verdeckt, wenn die Spezialfunktionseinheit eine dringende Verarbeitungsoperation ausführt.