DE4417434A1 - Baugruppe einer modularen speicherprogrammierbaren Steuerung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe einer mo­ dularen speicherprogrammierbaren Steuerung.

Aus der DE 34 40 917 C2 ist eine Ein-/Ausgabeeinheit bekannt, die ein alphanumerisches Display, eine Zehnertastatur sowie Programmtasten aufweist. Die Ein-/Ausgabeeinheit ist mit einem Textspeicher verbunden, der auch einen Prozessor auf­ weist. Die Ein-/Ausgabeeinheit ist über Verbindungsleitungen zur Parametrierung und Diagnose einer speicherprogrammier­ baren Steuerung an diese anschließbar.

Der bekannte Stand der Technik umfaßt also zwei getrennte Einheiten, nämlich die Ein-/Ausgabeeinheit und den Text­ speicher nebst Prozessor, welche miteinander verbunden werden und an die speicherprogrammierbare Steuerung angeschlossen werden müssen. Dieser Aufbau ist als solcher bereits um­ ständlich und kompliziert.

Darüber hinaus sind die beiden Einheiten auch noch mitein­ ander und mit der speicherprogrammierbaren Steuerung zu ver­ binden. Beides ist mit manuellem Aufwand verbunden. Ferner können Verbindungsfehler auftreten.

Speicherprogrammierbare Steuerungen werden vorwiegend in der rauhen Industrieumgebung eingesetzt. Um durch elektromagne­ tische Störungen verursachte Übertragungsfehler in den Ver­ bindungsleitungen auszuschließen, müssen daher bei der Ein­ richtung des Standes der Technik besondere Maßnahmen zur Ver­ hinderung solcher Übertragungsfehler und damit zur Gewähr­ leistung der Übertragungssicherheit ergriffen werden, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und unkompliziert zu handhabendes Gerät zur Ver­ fügung zu stellen, mittels dessen ein Benutzer während des Betriebs einer speicherprogrammierbaren Steuerung direkt mit dieser kommunizieren kann. Die Nachteile des Standes der Technik sollen dabei vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Benutzerschnittstelle in eine Baugruppe der modularen speicherprogrammierbaren Steuerung integriert ist, ist diese Baugruppe ebenso wie andere Standard-Baugruppen leicht und einfach an die speicherprogrammierbare Steuerung anschließbar. Verbindungsfehler sind praktisch ausgeschlos­ sen. Auch sind alle für die Funktionalität wichtigen Einhei­ ten in dieser Baugruppe vereinigt. Alle Datenübertragungen erfolgen also innerhalb der speicherprogrammierbaren Steue­ rung. Die Übertragungssicherheit ist damit ebenfalls gewähr­ leistet.

Wenn die Baugruppe einen mit der intelligenten Einheit ver­ bundenen Kommunikationsanschluß zum Anschließen eines externen Geräts aufweist, kann die Baugruppe unabhängig von anderen Baugruppen der modularen speicherprogrammierbaren Steuerung, insbesondere unabhängig von der Zentraleinheit der Steuerung, mit den externen Gerät kommunizieren, insbesondere programmiert bzw. parametriert werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den weiteren Ansprüchen. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch den konstruktiven Aufbau einer speicher­ programmierbaren Steuerung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer speicherprogrammierbaren Steuerung;

Fig. 3 eine Frontansicht der Baugruppe und

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Baugruppe.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist die modulare speicherpro­ grammierbare Steuerung eine Stromversorgungsbaugruppe 1 und eine Zentraleinheit 2 sowie weitere Baugruppen 3 bis 6 auf. Die Baugruppe 3 ist beispielsweise eine Eingabebaugruppe (analog oder digital), die Baugruppe 4 eine Ausgabebaugruppe (analog oder digital). Die Baugruppe 5 ist eine intelligente Peripherieeinheit, beispielsweise eine Reglerbaugruppe. Die Baugruppe 6 ist eine Parametrier- und Diagnose-Baugruppe. Sie ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Baugruppen 1 bis 6 sind alle an den Steuerungsbus 7 ange­ schlossen. Dieser Bus dient der Stromversorgung der Bau­ gruppen 2 bis 6 durch die Stromversorgungsbaugruppe 1 sowie der Bewältigung von echtzeitgebundenen Kommunikationen. Zu­ sätzlich weist die speicherprogrammierbare Steuerung einen Kommunikationsbus 8 auf, an dem im vorliegenden Fall die Zentraleinheit 2, die intelligente Peripherieeinheit 5 und die Parametrier- und Diagnose-Baugruppe 6 angeschlossen sind. Dieser Bus dient der Übertragung zeitunkritischer Kommuni­ kation. Die Anbindung der Baugruppen 2 bis 6 an den Kommuni­ kationsbus 8 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, optional.

Gemäß den Fig. 3 und 4 weist die Baugruppe 6 einen Bus­ anschluß in Form des Controllers 9, eine intelligente Einheit in Form eines Mikroprozessors 10 und eine Benutzerschnitt­ stelle 11 auf, die über den Bus 12 miteinander verbunden sind.

Der Mikroprozessor 10 steuert und kontrolliert die anderen Einheiten der Baugruppe 6 gemäß dem Steuerungsprogramm, das im Programmspeicher 13 hinterlegt ist. Der Programmspeicher 13 ist vorzugsweise als Festwertspeicher, z. B. als EEPROM, ausgebildet.

Der Mikrocontroller 9 dient der Anbindung der Baugruppe 6 an die Busse 7, 8, also der Kommunikation mit anderen Baugruppen der speicherprogrammierbaren Steuerung. Insbesondere kommu­ niziert die Baugruppe 6 mit der Zentraleinheit 2. Vom Steue­ rungsbus 7 wird durch den Mikrocontroller 9 auch die Versor­ gungsspannung für die Baugruppe 6 abgegriffen.

Mittels des Tastaturblocks 14 der Benutzerschnittstelle 11 sind durch den Benutzer der speicherprogrammierbaren Steue­ rung numerische Werte und/oder Befehle eingebbar. Die einge­ gebenen Werte und Befehle sind dabei auf der LCD-Anzeige 15 anzeigbar. Über die mehrzeilige Anzeige 15 mit z. B. 8 Stellen je Zeile werden auch Werte ausgegeben, die der Be­ nutzer durch Bedienung des Tastaturblocks 14 zuvor abgefragt hat.

Ferner weist die Baugruppe 6 Speicher 16, 17 auf, auf deren Funktion später noch eingegangen werden wird.

Der Anschluß 18 ist ein serieller Kommunikationsanschluß. Über eine an diesen Anschluß 18 angeschlossene Programmier­ einrichtung, z. B. ein Programmiergerät, kann z. B. das im Speicher 13 hinterlegte Steuerungsprogramm für den Mikro­ prozessor 10 geändert werden. Auch ist es möglich, im Text­ speicher 16 Texte zu hinterlegen. Diese Texte können vom Mikroprozessor 10 bei Bedarf aus dem Speicher 16 abgerufen und auf der Anzeige 15 dargestellt werden. Der Textspeicher 16 ist vorzugsweise ein Schreib-/Lesespeicher (gepuffert oder ungepuffert) oder ein EEPROM. Alternativ zum Hinterlegen von Texten über den Anschluß 18 ist auch ein direktes Laden über die Zentraleinheit 2, den Bus 8 und den Mikrocontroller 9 möglich.

An den Kommunikationsanschluß 18 können auch andere externe Geräte angeschlossen werden, beispielsweise ein Drucker oder ein Terminal.

Die Baugruppe 6 ist, wie bereits erwähnt, eine Parametrier- und Diagnose-Baugruppe. Über die Benutzerschnittstelle 11 der Baugruppe 6 ist es also möglich, interne Zustände der spei­ cherprogrammierbaren Steuerung direkt abzufragen und über die Anzeige 15 an den Anwender auszugeben. Ebenso ist es möglich, daß der Anwender Steuerungsparameter direkt in die speicher­ programmierbare Steuerung eingibt. Beispiele derartiger Steuerungsparameter sind Merker, Zeiten oder bestimmte ein­ zelne Prozeßsignale.

Typische interne Zustände, die der Benutzer abfragen und ändern kann, sind beispielsweise Prozeßzustände oder die Werte von Zeiten und Merkern. Dagegen ist es nicht möglich, daß über die Baugruppe 6 das in der Zentraleinheit 2 hinter­ legte Steuerungsprogramm selbst geändert oder abgefragt wird.

Zum Abfragen von internen Zuständen der speicherprogrammier­ baren Steuerung gibt der Benutzer über den Zehnerblock 14′ vor, welcher Zustand abgefragt werden soll. Diese Eingabe wird parallel auf der Anzeige 15 angezeigt. Der Benutzer hat also die Möglichkeit, seine Eingabe zu überwachen. Wenn die Eingabe richtig ist, bestätigt der Benutzer sie mit einer der Funktionstasten 14′′. Die Funktionstasten sind softwarepra­ metrierbar, z. B. mittels der im Parameterspeicher 17 hinter­ legten Parameter. Die Funktionstasten 14′′ können z. B. derart parametriert sein, daß sie den Zehnerblock 14′ zu einer Hexadezimaltastatur ergänzen.

Der Mikroprozessor 10 fragt über den Controller 9 und den Kommunikationsbus 8 den eingegebenen Wert in der Zentralein­ heit 2 ab und stellt ihn auf der Anzeige 15 dar. Gegebenen­ falls wird der angezeigte Wert mittels eines aus dem Text­ speicher 16 abgerufenen Textes erläutert.

Die Eingabe von Steuerungsparametern erfolgt analog zur Ab­ frage von internen Zuständen. Unterschiedlich ist nur, daß der eingegebene Wert vom Mikroprozessor 10 übernommen und gegebenenfalls an die Zentraleinheit 2 weitergeleitet wird. Es wird also nicht ein Wert aus der Zentraleinheit 2 abge­ rufen, sondern ein Wert von dieser übernommen.

Wenn die Baugruppe 6 einen Parameterspeicher 17 aufweist, ist es möglich, bestimmte Parameter in diesem Speicher 17 zu hinterlegen. Sie stehen dann jederzeit, beispielsweise zum Einnehmen eines bestimmten Betriebszustands, z. B. beim An­ lauf der speicherprogrammierbaren Steuerung, zur Verfügung. Der Parameterspeicher 17 ist vorzugsweise als elektrisch überschreibbarer Festwertspeicher (EEPROM) oder als gepuffer­ ter Schreib-/Lesespeicher ausgebildet.

Die Parametrier- und Diagnose-Baugruppe der vorliegenden Er­ findung ist sehr flexibel. Es sind nicht nur das direkte Ab­ fragen und Ausgeben von internen Zuständen der speicherpro­ grammierbaren Steuerung und das direkte Eingeben von Steue­ rungsparametern in die speicherprogrammierbare Steuerung mög­ lich, sondern auch das Simulieren anderer Baugruppen. So kann beispielsweise eine beliebige Ein-/Ausgabebaugruppe simuliert werden. Die Baugruppe kann dabei eine Analog- oder eine Digital-Baugruppe sein. Die Kanalzahl kann 4, 8, 16 oder mehr betragen. Die simulierte Baugruppe kann auch eine sogenannte Mischbaugruppe sein, d. h., daß sie sowohl Ein- als auch Aus­ gabebaugruppe ist.

Zur Simulation einer Eingabebaugruppe wird eingegeben, wie­ viele Kanäle die Baugruppe hat, welche Wertebereiche möglich sind (z. B. ± 10 Volt, ± 250 mA und dgl. mehr) und welche konkreten Werte die einzelnen Kanäle haben. Die derart einge­ gebenen Werte werden über den Steuerungsbus 7 an die Zentral­ einheit 2 weitergeleitet.

Wenn die Baugruppe 6 eine Ausgabebaugruppe simuliert, werden die Werte, die der Baugruppe 6 von der Zentraleinheit 2 über den Steuerungsbus 7 übermittelt werden, von der Baugruppe 6 übernommen und gegebenenfalls bestätigt. Die übernommenen Werte werden auf der Anzeige 15 dargestellt, und zwar gleich­ zeitig oder nacheinander oder nur auf Abfrage des Anwenders, je nach Kanalzahl, auszugebenden Werten (analog oder digital) und Anzeigekapazität der Anzeige 15.

Abschließend sei noch erwähnt, daß im vorliegenden Fall der Controller 9, der Mikroprozessor 10 und die Speicher 13, 16 und 17 diskrete Bauelemente sind. Sie könnten aber auch in einem gemeinsamen, anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) integriert sein.

Claims (9)

1. Baugruppe einer modularen speicherprogrammierbaren Steue­ rung,

• - mit einer Benutzerschnittstelle (11) zum direkten Abfragen und Ausgeben von internen Zuständen der speicherprogram­ mierbaren Steuerung durch bzw. an den Anwender und zum direkten Eingeben von Steuerungsparametern in die speicher­ programmierbare Steuerung durch den Anwender,
• - mit einem Busanschluß (9), über den die Baugruppe (6) mit anderen Baugruppen (2 bis 5), z. B. der Zentraleinheit (2), der modularen speicherprogrammierbaren Steuerung kommuni­ zieren kann, und
• - mit einer intelligenten Einheit (10), z. B. einem Mikropro­ zessor (10), welche mit der Benutzerschnittstelle (11) und dem Busanschluß (9) verbunden ist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der der intelligenten Ein­ heit (10) ein - vorzugsweise als Festwertspeicher ausgebil­ deter - Programmspeicher (13) zum Speichern eines Programms zugeordnet ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, bei der der intelligen­ ten Einheit (10) ein - vorzugsweise als Schreib-/Lesespeicher ausgebildeter - Textspeicher (16) zum Speichern von über die Benutzerschnittstelle (11) auszugebenden Texten zugeordnet ist.

4. Baugruppe nach einem der obigen Ansprüche, bei der der intelligenten Einheit (10) ein - vorzugsweise als elektrisch überschreibbarer Festwertspeicher oder als gepufferter Schreib-/Lesespeicher ausgebildeter - Parameterspeicher (17) zum Speichern von Steuerungsparametern zugeordnet ist.

5. Baugruppe nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Be­ nutzerschnittstelle (11) zum Ausgeben von internen Zuständen eine mehrstellige Anzeige (15), z. B. eine LCD-Anzeige (15), und zum Eingeben von Steuerungsparametern einen Tastaturblock (14) aufweist.

6. Baugruppe nach Anspruch 5, bei der der Tastaturblock (14) einen Ziffernblock (14′) zum Eingeben von numerischen Werten und Funktionstasten (14′′) aufweist.

7. Baugruppe nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Baugruppe (6) einen mit der intelligenten Einheit (10) ver­ bundenen Kommunikationsanschluß (18) zum Anschließen eines externen Geräts aufweist.

8. Speicherprogrammierbare Steuerung

• - mit einer Zentraleinheit (2),
• - mit einer Baugruppe (6) nach einem der obigen Ansprüche und
• - mit mindestens einer weiteren Baugruppe (3 bis 5), z. B. einer Ein- (3) und/oder Ausgabebaugruppe (4),

wobei die Zentraleinheit (2) und die Baugruppen (3 bis 5) über ein Bussystem (7, 8) miteinander verbunden sind.