DE3928998A1

DE3928998A1 - Speicherprogrammierbare steuerung

Info

Publication number: DE3928998A1
Application number: DE19893928998
Authority: DE
Inventors: Uwe Mehlgarten; Egon Wombacher
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Schneider Automation GmbH
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-03-07
Anticipated expiration: 2009-09-02
Also published as: DE3928998C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Masterbaugruppe, die über einen parallelen Bus mit Slavebaugruppen verbunden ist.

Speicherprogrammierbare Steuerungen bestehen im allgemeinen aus einer Reihe von Baugruppen, denen im Rahmen der Steuerungsaufgabe verschiedene Funktionen zugeordnet sind. Die einzelnen Baugruppen sind häufig zentralgesteuert in einem Baugruppenträger angeordnet und über einen parallelen Bus miteinander verbunden. Die zentrale Baugruppe, die den Datenaustausch mit den anderen Baugruppen steuert, wird auch als Masterbaugruppe bezeichnet, während die anderen, mit der zentralen Baugruppe über den Bus verbundenen Baugruppen als Slavebaugruppen bezeichnet werden.

Der parallele Bus ist für eine bidirektionale Übertragung ausgebildet und enthält Daten-, Adreß- und Steuerleitungen. Die Slavebaugruppen sind im allgemeinen mit dem Prozeß, d. h. mit den Geräten und Anlagenteilen verbunden, die gesteuert werden.

Fällt die Masterbaugruppe z. B. infolge einer Störung aus, dann können, wenn die einzelnen Slavebaugruppen nicht autonom die mit ihnen verbundenen Geräte, Anlagenteile oder Maschinen zumindest für eine begrenzte Zeit steuern können, kritische Prozeßzustände auftreten. Ein autonomer Betrieb einzelner Slavebaugruppen ist zumindest dann nicht möglich, wenn einzelne Slavebaugruppen für die gesamte speicherprogrammierbare Steuerung wichtige Funktionen ausüben, indem sie z. B. Speicher enthalten, die mehr als zwei Baugruppen zugeordnet sind.

Bei manchen kritischen Prozeßzuständen kann es vorkommen, daß der Datentransfer auf dem parallelen Bus nicht ausreicht, um den Prozeß in der richtigen Weise zu beeinflussen. Prinzipiell könnte eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer schnelleren Datentransferate eingesetzt werden, deren höhere Geschwindigkeit durch eine größere Datenbreite und/oder Adreßbreite auf dem Bus in Verbindung mit Prozessoren entsprechender Anzahl von parallelen Daten- und Adreßausgängen gesteigert wird. Wenn derartige kritische Prozeßzustände nur selten vorkommen und Ausnahmefälle bilden, ist die Verwendung einer in der Leistung an diese Ausnahmefälle angepaßten speicherprogrammierbaren Steuerung kostspielig.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Masterbaugruppe, die über einen parallelen Bus mit Slavebaugruppen verbunden ist, derart weiterzuentwickeln, daß zwischen den Slavebaugruppen unabhängig vom parallelen Bus ein Informationsaustausch mit möglichst geringem Aufwand möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Slavebaugruppen untereinander über einen seriellen Bus miteinander verbunden sind, daß eine Slavebaugruppe als Masterbaugruppe für die Datenübertragung auf dem seriellen Bus ausgebildet ist, und daß die Slavebaugruppen des seriellen Busses über ein vorgegebenes Signal auf dem seriellen Bus von der Masterbaugruppe sind.

Der serielle Bus arbeitet bei dieser Anordnung z. B dann, wenn eine Slavebaugruppe den Betrieb benötigt. Eine solche Anforderung kann z. B. erzeugt werden, wenn keine Datenübertragung zwischen den Slavebaugruppen und der Masterbaugruppe des parallelen Busses innerhalb einer vorgegebenen Zeit stattfindet.

Dies kann ein Kennzeichen dafür sein, daß die Masterbaugruppe des zentralen Busses ausgefallen oder überlastet ist. Vorzugsweise weist der serielle Bus eine Leitung und eine Masseleitung für die Übertragung zwischen der Masterbaugruppe und den Slavebaugruppen auf. Die Masterbaugruppe sendet Telegramme bzw. Nachrichtenrahmen zu den Slavebaugruppen. Jeder Rahmen enthält vorzugsweise eine Adresse, Funktionskennzeichnungsbits, Daten, Statusbits und Datensicherungsbits. Die adressierte Slavebaugruppe sendet auf der zweiten Leitung zur Masterbaugruppe.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild eines speicherprogrammierbaren Steuergeräts, das auch als SPS bezeichnet wird und das eine zentrale Baugruppe, die als SPS-Masterbaugruppe 1 bezeichnet ist, und weitere Baugruppen enthält, die in Bezug auf die SPS-Masterbaugruppe 1 Slavebaugruppen 2, 3, 8 sind und von denen nur zwei dargestellt sind. Es können auch mehr Slavebaugruppen vorgesehen sein. Die SPS-Masterbaugruppe 1 und die Slavebaugruppen 2 und 3 sind gemeinsam an einen parallelen Bus 4 angeschlossen, der Steuerleitungen 5, Adreßleitungen 6 und Datenleitungen 7 enthält. Diese Leitungen sind aus Übersichtlichkeitsgründen jeweils nur einmal dargestellt.

In Bezug auf den parallelen Bus 4 haben die Slavebaugruppen 2, 3, 8 nur Slaveverhalten. Alle Slavebaugruppen 2, 3, 8 sind noch mit einem seriellen Bus 9 verbunden, der eine Leitung 10 und eine Masseleitung 11, d. h. eine an Masse gelegte Leitung 11 aufweist.

Eine Slavebaugruppe, nämlich die Slavebaugruppe 8 ist so eingestellt, daß sie für den Datentransfer auf dem seriellen Bus 9 die Masterfunktion ausübt, d. h. alle Übertragungen auf dem seriellen Bus laufen unter Steuerung und Kontrolle der Slavebaugruppe 8 ab, die deshalb im folgenden Slave- und Masterbaugruppe 8 bezeichnet wird. Die Leitung 10 und die Masseleitung 11 sind für die bidirektionale Übertragungsrichtung zwischen Slave- und Masterbaugruppen vorgesehen. Die einzelnen Baugruppen weisen insbesondere alle Prozessoren auf. Die Slavebaugruppen 2, 3 und die Master- und Slavebaugruppen 8 sind über beipielsweise parallele Ein- und Ausgänge mit nicht näher dargestellten Geräten, Maschinen- oder Anlagenteilen verbunden, die von der speicherprogrammierten Steuerung im Rahmen der vorgegebenen Steuerungsaufgabe überwacht oder betätigt werden.

Mit dem seriellen Bus 9 können die Slavebaugruppen und die Slave- und Masterbaugruppe 8 miteinander gekoppelt werden. Die einzelnen Baugruppen sind vorzugsweise gleich ausgebildet und enthalten die gleiche Betriebssoftware bzw. Betriebsfirmware in bezug auf den Bus 9. Das Busprotokoll ist so aufgebaut, daß der Datenverkehr immer unter Kontrolle einer Baugruppe abläuft. Damit jede Baugruppe bei Bedarf diese Buskontrollfunktion ausüben kann, ist die dafür erforderliche Soft- bzw. Firmware in den Slavegruppen 2, 3 und der Slave- und Masterbaugruppe 8 vorhanden. Die Einstellung der Masterfunktion oder der Slavefunktion erfolgt insbesondere verdrahtungsmäßig über Brücken bzw. Schaltelemente 13, die an der auf der jeweiligen Baugruppe angebracht sind.

Durch Schließen der Brücke bzw. des Schaltelements 13 wird die jeweilige Baugruppe so eingestellt, daß sie die Masterfunktion für den seriellen Bus 9 ausübt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist das Schaltelement 13 bei der Slave- und Masterbaugruppe 8 geschlossen, während die Schaltelemente 13 bei den Slavebaugruppen 2 und 3 offen sind. Die Slavebaugruppen 2, 3 werden nur aktiv, wenn sie von der Slave- und Masterbaugruppe 8 zum Empfangen und Senden aufgefordert wurden.

Die Slave- und Masterbaugruppe übt die Busmasterfunktion für den seriellen Bus 9 vorwiegend dann aus, wenn die SPS-Masterbaugruppe 1 gestört ist oder den notwendigen Datentransfer über den parallelen Bus 4 nicht in der notwendigen Zeit abwickeln kann. Ob die Masterbaugruppe 1 ausgefallen ist, erkennt die Slave- und Masterbaugruppe 8 z. B. durch zyklische Übertragung einer die einwandfreie Arbeitsweise der Slave- und Masterbaugruppe 8 anzeigenden Information. Bleibt diese aus, übernimmt die Slave- und Masterbaugruppe 8 die Abwicklung der Übertragung über den seriellen Bus 9. Ebenso kann der Slave- und Masterbaugruppe 8 von der Masterbaugruppe 1 signalisiert werden, daß sie die Busmasterfunktioin für den Bus 9 übernehmen soll.-

Die Slavebaugruppen 2, 3 sind nach der Initialisierung der speicherprogrammierbaren Steuerung in der Lage, eine Slavefunktion sowohl für den parallelen Bus 4 als den seriellen Bus 9 auszuüben.

Der Start eines Datenaustausches zwischen der Slave- und Masterbaugruppe 8 und den Slavebaugruppen 2, 3 wird durch ein Signal bestimmter Länge und mit einem bestimmten Pegel angestoßen. Dieses Signal wird auch Break-Signal genannt, das auf der Leitung 10 und der Masseleitung 11 erzeugt wird. Nach dem Busprotokoll des seriellen Busses 9 enthält das auf das Break-Signal folgende Telegramm zuerst eine Adresse, die z- B. 1 Byte umfaßt.

Das gesamte Telegramm hat folgende Aufbau:

Adresse:
1 Byte
Funktion:	1 Byte
Daten:	eine vorgegebene Zahl von Bytes
Status:	1 Byte
Datensicherung:	1 Byte.

Mit der Funktion kann das Lesen oder Schreiben von Daten gesteuert werden-

Die adressierte Slavebaugruppe liest das gesamte ausgesendete Telegramm und antwortet mit einem Telegramm, wenn das empfangene Telegramm vollständig war. Das Antworttelegramm hat den gleichen Aufbau wie das Sendetelegramm. Die Slave- und Masterbaugruppe führt Datentransfer nacheinander mit allen Slavebaugruppen 2, 3 aus.

Wenn eine Slavebaugruppe 2, 3 auf ein an sie adressiertes Telegramm nicht antwortet oder ein unvollständiges bzw. fehlerhaftes Telegramm zurücksendet, dann bricht die Slave- und Masterbaugruppe die Übertragung ab und versucht die Slavebaugruppe erneut durch ein Telegramm zum Antworten zu bringen. Ist der erneute Versuch erfolglos, so wird eine Fehlerkennung im Status der Master- und Slavebaugruppe 8 in der den Slavebaugruppen 2, 3 angeordneten Datei gesetzt.

Es folgt ein erneuter Übertragungszyklus, in dem die Slave- und Masterbaugruppe 8 versucht, mit der entsprechenden Slavebaugruppe Daten auszutauschen, wobei die Fehlerkennung zurückgesetzt wird, wenn eine fehlerfreie Übertragung stattgefunden hat. Wenn alle Slavebaugruppen ihre Übertragungen beendet haben, werden die empfangenen Daten zur Aktualisierung oder zum Aufbau eines Prozeßabbilds verwendet. Danach beginnt eine neue Übertragungsprozedur.

Claims

1. Speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Masterbaugruppe, die über einen parallelen Bus mit Slavebaugruppen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Slavebaugruppen (2, 3) untereinander über einen seri ellen Bus (9) miteinander verbunden sind, daß eine Slavebaugruppe als Masterbaugruppe für die Datenübertragung auf dem seriellen Bus (9) eingerichtet ist und daß die Slavebaugruppe (2, 3) des seriellen Busses (9) über ein vorgegebenes Signal auf dem seriellen Bus (9) von der Masterbaugruppe aktivierbar sind

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Bus (9) eine Leitung (10) und eine Masseleitung (11) für die Übertragung zwischen den Slavebaugruppen (2, 3) und der Masterbaugruppe aufweist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Slavebaugruppen (2, 3) mittels einer von Hand her stellbaren Verbindung auf Masterbetrieb für den seriellen Bus (9) einstellbar sind.

4. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das vorgegebene Signal von der Masterbaugruppe ein Telegramm ausgesendet wird, das mit einer Adresse für eine Slavebaugruppe beginnt.

5. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierte Slavebaugruppe (2, 3) ein Telegramm zu der Masterbaugruppe zurücksendet, die das Telegramm auf Richtigkeit und Vollständigkeit überprüft und bei Unrichtigkeit und Unvollständigkeit eine Fehlerkennung für die Slavebaugruppe speichert.

6. Steuerung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Fehlerkennung die entsprechende Slavebaugruppe durch ein neues Telegramm adressiert wird, und daß bei Empfang eines richtigen und unvollständigen Telegramms in der Masterbaugruppe die Fehlerkennung zurückgesetzt wird.