DE69029551T2

DE69029551T2 - Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung und Steuerungssystem mit einer solchen Einrichtung

Info

Publication number: DE69029551T2
Application number: DE69029551T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Fujiwara; Masahiro Kayama; Yaruo Morooka; Takayuki Oshiga
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2010-08-17
Also published as: EP0417920B1; EP0417920A3; EP0417920A2; JPH03100806A; DE69029551D1; JP2527821B2; US5197129A

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung sowie ein Steuerungssystem mit einer solchen Vorrichtung.
Es ist wohlbekannt, ein Objekt wie ein Industriesystem oder eine Industrieanlage unter Verwendung einer programmierbaren Steuerung zu steuern. Diese programmierbare Steuerung verfügt über ein Verarbeitungsinodul und eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen, wobei diese Eingabe-/Ausgabevorrichtungen das Verarbeitungsmodul mit dem zu steuernden Objekt verbinden. Daten vom Objekt werden über eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen an das Verarbeitungsmodul übertragen, und das Verarbeitungsmodul kann ebenfalls über eine oder mehrere andere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen Daten an das zu steuernde Objekt übertragen.
Ein Beispiel für eine derartige bekannte Steuerung ist die programmierbare Steuerung H-2000 von Hitachi-Ltd.
Als derartige Eingabe-/Ausgabevorrichtungen ursprünglich entwickelt wurden, wurden sie ganz vom Verarbeitungsmodul der programmierbaren Steuerung gesteuert. Jedoch wurde vorgeschlagen, dass mindestens ein Teil der Steuerung der Eingabe-/Ausgabevorrichtung über eine Verarbeitungseinrichtung innerhalb der Eingabe-/Ausgabevorrichtung selbst erzielt wird. Eine derartige Eingabe-/Ausgabevorrichtung wird dann als "intelligente" Eingabe-/Ausgabevorrichtung bezeichnet. Der Prozessor einer intelligenten Eingabe-/Ausgabevorrichtung ist so beschaffen, dass er mindestens einige Verarbeitungsfunktionen an den Daten ausführt, die die Eingabe-/Ausgabevorrichtung empfängt.
Bei existierenden derartigen Anordnungen werden die Daten von einem Objekt in einer Reihe von Rahmen an die Eingabe-/ Ausgabevorrichtung weitergeleitet, wobei jeder Rahmen einer Datenfolge entspricht, die dann vom Prozessor der Eingabe-/ Ausgabevorrichtung verarbeitet werden muss. Ein Beispiel eines Typs von Rahmen, wie er verwendet werden kann, ist z. B. im Artikel mit dem Titel "The Hierarchy of Communication Networks in the Programmable Assembly Cell: and Experimental Framework" von L. Sintonen und T. Virvab in IEEE Network, Mai 1988, Vol 2, No. 3, Seiten 48 bis 52 offenbart.
Im allgemeinen ist es erwünscht, dass eine intelligente Eingabe-/Ausgabevorrichtung folgendes ausführen kann:
1. Ausführen eines Teils der erforderlichen Verarbeitung von Daten, wie sie durch die programmierbare Steuerung zu verarbeiten sind, zusätzlich zur Eingabe-/Ausgabefunktion des Sendens und Empfangens von Daten; und
2. Fähigkeit, Kommunikationsvorgänge innerhalb der programmierbaren Steuerung zu steuern, insbesondere für Daten, die mit hoher Frequenz gesendet und/oder empfangen werden.
Demgemäß besteht Bedarf an einer intelligenten Eingabe-/Ausgabevorrichtung, die Daten, die sie in Form von Datenfolgen empfängt, schnell und wirkungsvoll verarbeitet.
Jedoch wird im allgemeinen von einer Eingabe-/Ausgabevorrichtung erwartet, dass sie einen großen Bereich von Daten verarbeitet und überträgt. Derartige Daten können beispielsweise die folgenden sein:
(a) Kontaktdaten; derartige Daten enthalten Bitdaten, wie sie an ein Relais im zu steuernden Objekt ausgegeben werden, sowie Kontaktdaten mit kurzer Bitlänge, die mit hoher Geschwindigkeit (10 - 20 ms) zu verarbeiten sind;
(b) Steuerungsbefehle; das System kann viele Steuerungsbefehle, z. B. hinsichtlich einer Regelungsposition, beinhalten, die kurze Bitlänge (1 - 4 Bytes) aufweisen und mit hoher Geschwindigkeit (1 - 10 ms) zu verarbeiten sind;
(c) Prozessdaten; diese Daten umfassen Daten betreffend die Temperatur, den Druck usw. des Objekts, und sie haben kurze bis mittlere Länge (1 Byte bis einige zehn Bytes) und müssen mit mittlerer Geschwindigkeit (100 ms bis 1 s) verarbeitet werden;
(d) Programmdaten; diese Daten betreffen den Betrieb des Programms oder entsprechende Daten, die mittlere bis lange Aussagen (einige zehn Bytes bis einige Kilobytes) sind und die Antwort mit niedriger Geschwindigkeit (1 s bis 10 s) erfordern;
(e) Steuerungsdaten; derartige Daten umfassen z. B. Statusdaten zum zu steuernden Objekt, und sie haben kurze Länge (1 Bit bis einige Bytes) und müssen mit mittlerer Geschwindigkeit (ungefähr 1 s) verarbeitet werden;
(f) Diagnosedaten; diese Daten umfassen z. B. Stopbefehle an Anlagen und haben eine kurze Aussagenlänge (ein Bit bis einige Bytes) und müssen mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden;
(g) Alarmdaten; diese umfassen Daten, die zum Ausgeben von Stopbefehlen an Anlagen des zu steuernden Objekts erforder lich sind, wobei Alarmdaten kurze Aussagen (ein Bit bis einige Bytes) sind, die Antwort mit sehr hoher Geschwindigkeit erfordern.
So müssen einige Daten mit anderen Geschwindigkeiten als an dere Daten verarbeitet werden, und die Priorität der Verarbeitung der Daten kann von der Art dieser Daten abhängen. So müssen z. B. Alarmdaten verarbeitet werden, sobald sie empfangen worden sind. Daher muss eine intelligente Eingabe-/ Ausgabevorrichtung die Verarbeitung von Datenfolgen, die sie empfängt, so steuern können, dass keine deutliche Verzögerung in der Aufwärtsübertragung zum Verarbeitungsmodul hinsichtlich Daten, die schnell verarbeitet werden müssen, besteht.
Nun sei der Fall betrachtet, dass der Prozessor der Eingabe-/Ausgabevorrichtung Daten verarbeitet, die er früher empfangen hat. Dann empfängt die Eingabe-/Ausgabevorrichtung neue Daten, und sie muss ermitteln, ob diese neuen Daten schneller als die Daten, die sie bereits verarbeitet, verarbeitet werden müssen. Um dies auszuführen, wird die vom Prozessor ausgeführte Verarbeitung unterbrochen, bis die relative Bedeutung der neuen Daten klargestellt ist.
Gemäß dem oben genannten Artikel von Sintonen und Virvalo enthält jede Datenfolge an ihrem Beginn oder nahe bei demselben Steuerungsdaten, die die Länge der Datenfolge definieren. Wenn eine derartige Datenfolge von einer Eingabe-/ Ausgabevorrichtung empfangen wird, kann daher der Inhalt der Steuerungsdaten klargestellt werden, um zu bestimmen, ob die neuen Daten unmittelbar verarbeitet werden sollten oder ob die Verarbeitung der bereits empfangenen Daten fortgesetzt werden kann.
Das Dokument EP-A-0 285 667 offenbart eine Abfolgesteuerung, bei der ein Signal erzeugt wird, das die Steuerung informiert, wenn ein Interruptfaktor an einem Eingabeanschluss der Steuerung innerhalb einer Datenfolge eingegeben wurde. In Blöcken des Eingangsanschlusses werden immer dann Flags erzeugt, wenn ein solcher Interruptfaktor empfangen wird, damit die Steuerung die Interruptzustände durch Untersuchen der Flags bestimmen kann.
Jedoch existiert dann ein Problem. Für alle Datenfolgen, unabhängig davon, ob sie hohe oder niedrige Priorität aufweisen, müssen die Steuerungsdaten verarbeitet werden. Im Fall einiger der oben definierten Datentypen sind die Steuerungsdaten dann länger als jeder der Datenwerte selbst (z. B. können Alarmdaten und Diagnosedaten, die sehr schnelle Verarbeitung benötigen, die kurze Länge von einem Bit aufweisen). Daher ist es ersichtlich, dass das vorhandene System die Verarbeitung der wichtigsten Daten wegen des Erfordernisses der Verarbeitung der Steuerungsdaten tatsächlich verlangsamt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass Datenfolgen, die schnell verarbeitet werden müssen, im allgemeinen und normalerweise kurz sind, und dass Datenketten, die lang sind, im allgemeinen geringe Priorität aufweisen, Daher schlägt die Erfindung vor, eine vorbestimmte Länge für Datenfolgen zu definieren und die Länge jeder Datenfolge mit dieser vorbestimmten Länge zu vergleichen, wobei Datenketten, die länger oder kürzer als diese vorbestimmte Länge sind, unterschiedlich verarbeitet werden.
Der Betrieb einer erfindungsgemäßen Eingabe-/Ausgabevorrichtung kann auf zwei Arten gesehen werden, nämlich vom Gesichtspunkt eines Prozessors der Vorrichtung aus, und vom Gesichtspunkt der von dieser Vorrichtung empfangenen Datenfolge aus. Aus dem Gesichtspunkt des Prozessors wird dieser immer dann einem Interruptvorgang unterzogen, wenn eine Datenfolge empfangen wird, jedoch kann er seine vorliegende Verarbeitungs wiederaufnehmen, wenn die Datenkette mindestens die vorbestimmte Länge aufweist. Wenn jedoch die Datenfolge kleiner als die vorbestimmte Länge ist, muss der Prozessor diese Datenfolge unmittelbar empfangen und verarbeiten. Aus dem Gesichtspunkt der Datenkette gilt, dass sie unmittelbar verarbeitet wird, wenn sie kürzer als die vorbestimmte Länge ist, während ihre Verarbeitungs zurückgestellt wird, wenn sie länger als die vorbestimmte Länge ist.
Demgemäß schafft eine erste Erscheinungsform der Erfindung, vom Gesichtspunkt des Prozessors aus, eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung mit folgendem:
- einer Eingabeeinrichtung zum sequentiellen Empfangen einer Vielzahl von Datenfolgen;
- einem Prozessor zum Verarbeiten einer Vielzahl von Datenfolgen; und
- einer Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Prozessors beim Empfang irgendeiner der Datenfolgen durch die Eingabeeinrichtung;
wobei die Vorrichtung weiter
- eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Länge jeder Datenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge aufweist; wobei die Bestimmungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sie die Unterbrechung des Prozessors auslöst, wenn die Länge der Datenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, wenigstens die vorbestimmte Länge hat und bewirkt, dass der Prozessor sofort die Datenfolge verarbeitet, wenn die Länge der Datenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, kleiner ist als die vorbestimmte Länge.
Eine zweite Erscheinungsform der Erfindung schafft, erneut aus dem Gesichtspunkt des Prozessors, ein Verfahren zum Verarbeiten einer Anzahl von Datenfolgen, mit:
- Empfangen einer Abfolge einer Vielzahl von Datenfolgen;
- Verarbeiten der Datenfolgen in einem Prozessor; und
- Unterbrechen der Verarbeitung durch den Prozessor für eine frühere Datenfolge für jede Datenfolge in der Abfolge; wobei für jede der Datenfolgen das Verfahren
- ein Bestimmen der Länge der Datenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge;
- Auslösen der Unterbrechung des Prozessors, wenn die Länge der Datenfolge wenigstens die vorbestimmte Länge hat; und
- ein Veranlassen des Prozessors, sofort die Datenfolge zu verarbeiten, wenn die Länge der Datenfolge kleiner als die vorbestimmte Länge ist, enthält.
Auch schafft eine andere Erscheinungsform der Erfindung, gesehen aus dem Gesichtspunkt der Datenfolge, eine Eingabe-/ Ausgabevorrichtung mit
- einer Eingabeeinrichtung zum sequentiellen Empfangen einer Vielzahl von Datenfolgen;
- einem Prozessor zum Verarbeiten der Vielzahl von Datenfolgen; und
- einem Speicher; wobei die Vorrichtung weiter eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Länge jeder Datenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge; und
- eine Einrichtung zum Übertragen jeder Datenfolge zu dem Prozessor zum Verarbeiten durch den Prozessor, wenn die Länge der Datenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, kleiner als die vorbestimmte Länge ist, und zum Übertragen wenigstens eines Teils der Datenfolge zu dem Speicher, wenn die Länge der Datenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, wenigstens die vorbestimmte Länge hat, aufweist.
Eine weitere Erscheinungsform der Erfindung schafft, erneut gesehen aus dem Gesichtspunkt einer Datenfolge, ein Verfahren zum Verarbeiten einer Vielzahl von Datenfolgen mit
- Empfangen einer Abfolge einer Vielzahl von Datenfolgen; und
- Verarbeiten der Datenfolgen in einem Prozessor; wobei für jede der Datenfolgen das Verfahren
- ein Bestimmen der Länge der Datenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge;
- ein Verarbeiten der Datenfolge in dem Prozessor, wenn die Datenfolge eine kleinere Länge als die vorbestimmte Länge hat; und
- Einspeichern wenigstens eines Teils der Datenfolge in einem Speicher, wenn die Datenfolge eine Länge von wenigstens der vorbestimmten Länge hat, enthält.
Es wäre möglich, dass der Prozessor die Verarbeitung ganz anhält, bis die Länge einer Datenfolge bestimmt ist. Jedoch ist eine derartige Anordnung ineffizient, weswegen es bevorzugt ist, dass der Prozessor mit der Verarbeitung jeder neuen Datenfolge sofort bei deren Empfang beginnt, bis er ermittelt hat, dass die Datenfolge mindestens die vorbestimmte Länge hat. Wenn sie dann länger als die vorbestimmte Länge ist, kann der bereits verarbeitete Teil der Datenfolge innerhalb des Prozessors selbst abgespeichert werden, während noch nicht verarbeitete Teile an einen Speicher der Eingabe/Ausgabevorrichtung zur Verarbeitung, wenn der Prozessor alle wichtigen Daten, die er empfangen hat, verarbeitet hat, übertragen werden können. Bei einer derartigen Anordnung müssen die Daten innerhalb einer Datenfolge, die länger als die vorbestimmte Länge ist, so angeordnet sein, dass derjenige Teil der Datenfolge, der kürzer als die vorbestimmte Länge ist, unabhängig vom Rest der Datenfolge verarbeitet werden kann, weswegen es manchmal erforderlich sein kann, Attrappenbits innerhalb dieses Teils der Datenfolge einzuschließen, die kürzer als die vorbestimmte Länge ist, um sicherzustellen, dass eine zufriedenstellende Verarbeitung erzielt wird.
Ferner ist es möglich, dass der Hersteller der Eingabe-/Ausgabevorrichtung die vorbestimmte Länge voreinstellt, die diese Eingabe-/Ausgabevorrichtung nutzt. Jedoch ist es ersichtlich, dass die optimale Länge für die vorbestimmte Länge abhängig vom Typ der Daten variieren kann, die die Eingabe-/Ausgabevorrichtung handhaben muss. Zum Beispiel wurde oben angegeben, dass Alarmdaten einige Bytes lang sein kann. Es ist selbstverständlich wichtig, dass alle Alarmdaten sofort verarbeitet werden, weswegen es dann, wenn ein System so modifiziert ist, dass die Länge der Alarmdaten erhöht ist, selbstverständlich wichtig ist, dazu in der Lage zu sein, die vorbestimmte Länge zu erhöhen, die innerhalb der Eingabe-/Ausgabevorrichtung eingestellt ist. Daher ist es bevorzugt, dass eine vom Benutzer bedienbare Einrichtung vorhanden ist, die es ermöglicht, die vorbestimmte Länge entsprechend den Benutzerwünschen einzustellen, d.h. sie abhängig von den Erfordernissen der Situation zu variieren.
Die Erfindung betrifft sowohl Vorrichtungs- als auch Verfahrensgesichtspunkte der Erfindung, und sie betrifft ein eine derartige Vorrichtung enthaltendes Steuerungssystem.
Ein derartiges Steuerungssystem kann dann ein Objekt steuern, wobei die Eingabe-/Ausgabevorrichtung in einer programmierbaren Steuerung enthalten ist. Es ist ersichtlich, dass dann in einem derartigen System eine oder mehrere Eingabe-/ Ausgabevorrichtungen gemäß der Erfindung dazu verwendet werden können, Daten vom Objekt zum Verarbeitungsmodul der programmierbaren Steuerung zu übertragen, und das andere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen dazu verwendet werden können, Daten vom Verarbeitungsmodul zum zu steuernden Objekt zu übertragen. Selbstverständlich muss nicht jede Eingabe-/Ausgabevorrichtung einer derartigen programmierbaren Steuerung intelligent sein, und eine derartige programmierbare Steuerung kann eine oder mehrere Standard-Eingabe-/Ausgabevorrichtung gen zusätzlich zu einer oder mehreren Eingabe-/Ausgabevorrichtungen enthalten, die die Erfindung verkörpern.
So ist es ersichtlich, dass die Erfindung vorschlägt, dass die Priorität, wie sie einer Datenfolge verliehen wird, von deren Länge abhängt, statt von Steuerungsdaten innerhalb dieser Datenfolge. Daher wird Verarbeitung durch die Länge der Informationsdaten bestimmt, nämlich für Daten betreffend den Zustand des Objekts oder betreffend Information vom Verarbeitungsmodul. Bei vorhandenen Systemen liefern die Steuerdaten Information zur Datenfolge selbst.
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems, das eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung gemäß der Erfindung beinhaltet;
Fig. 2 entspricht Fig. 1, wobei jedoch das zu steuernde Objekt detaillierter dargestellt ist;
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau der erfindungsgemäßen Eingabe-/Ausgabevorrichtung detaillierter zeigt;
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, das zum Verständnis der Funktion der Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 5 zeigt verschiedene Datenfolgen, wie sie von der Eingabe-/Ausgabevorrichtung von Fig. 4 empfangen werden können;
Fig. 6 zeigt den Aufbau der Timereinrichtung von Fig. 3 detaillierter;
Fig. 7 zeigt Prozessschritte beim Betrieb der Timervorrichtung von Fig. 6 und
Fig. 8 zeigt die wechselseitige Verbindung zweier programmierbarer Steuerungen, die die Erfindung beinhalten.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems, das die Erfindung enthalten kann.
In Fig. 1 stellt eine Programmiererschnittstelle 2 die Verbindung zwischen einem Benutzer und einer programmierbaren Steuerung 5 her, wobei die letztere auf eine weiter unten beschriebene Weise mit anderen externen Systemen 6 und auch einem Objekt 9, das das zu steuernde Objekt ist, verbunden sein kann. Innerhalb der programmierbaren Steuerung 5 befindet sich ein Verarbeitungsmodul (CPU-Modul 51, das über einen Bus 53 mit Kommunikationsmodulen 52 verbunden ist. Die Kommunikationsmodule 52 ermöglichen es dem CPU-Modul 51, über die Programmiererschnittstelle 2 mit dem Benutzer sowie mit dem externen Einheiten 6 zu kommunizieren. Ein weiterer Bus 60 verbindet das CPU-Modul 51 mit Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 70, 71, 72. Einige dieser Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 70 können so ausgebildet sein, dass sie als Ausgabevorrichtung zum Weiterleiten von Daten vom CPU-Modul 51 über den Bus 60 zum Objekt 9 wirken. Andere dieser Eingabe- /Ausgabevorrichtungen (z. B. diejenigen, die mit der Bezugszahl 71 gekennzeichnet sind) können Eingabevorrichtungen zum Empfangen von Daten vom Objekt 9 und zum Weiterleiten derselben über den Bus 60 an das CPU-Modul 51 sein.
Die Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 70, 71 können konventionell sein, jedoch schlägt die Erfindung vor, dass die programmierbare Steuerung 5 auch über mindestens eine, vorzugsweise mehrere, intelligente Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 72 verfügt. Wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist, kann eine derartige intelligente Eingabe-/Ausgabevorrichtung 72 auch mit dem Objekt 9 verbunden sein (um als Eingabe- oder als Ausgabevorrichtung zu wirken), und sie kann auch mit einer geeigneten Schnittstelle, einem PC usw. 14 verbunden sein. Der Aufbau und der Betrieb einer intelligenten Eingabe-/Ausgabevorrichtung 72 gemäß der Erfindung wird später erörtert.
Das CPU-Modul 51 führt verschiedene Funktionen aus, wie sie für die programmierbare Steuerung 5 erforderlich sind. Zum Beispiel kann das CPU-Modul 51 folgendes bewerkstelligen:
1. Ausführen sequentieller Steuerungsvorgänge;
2. Steuern anderer Teile der programmierbaren Steuerung 5;
3. Verarbeiten von Eingangs- und Ausgangsdaten vom und zum Objekt 9 über die Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 70, 71, 72;
4. Empfang eines geeigneten Programms, wie es von einem Benutzer über die Schnittstelle 2 eingegeben wird, um Daten über diese Schnittstelle 2 an den Benutzer zu übertragen;
5. Empfangen und/oder Senden von Daten von anderen oder an andere externe Einheiten 6.
Im allgemeinen kann das Objekt 9 ein beliebiges System sein, das von der programmierbaren Steuerung 5 zu steuern ist.
Fig. 2 zeigt ein Fig. 1 entsprechendes Beispiel, bei dem das zu steuernde Objekt 9 ein Paar Relais 90 und 91, ein Paar Kontakte 92 und 93 sowie andere zu steuernde Ausrüstung 94 enthält. Die Ausgabevorrichtung 70 überträgt Steuerungsbefehle vom CPU-Modul 52 an die Relais 90, 91, um festzulegen, ob diese Relais zu schließen sind oder nicht. Die Eingabevorrichtungen 71 empfangen Daten von den Kontakten 92, 93 (um anzuzeigen, ob die Relais 92, 93 offen oder geschlossen sind), und auf Grundlage dieser Daten werden Eingabe-/Ausgabebefehle von der intelligenten Eingabe-/Ausgabevorrichtung 72 an die Ausrüstung 94 übertragen. Fig. 2 zeigt auch eine Leitung 114, die die intelligente Eingabe-/Ausgabevorrichtung mit der Schnittstelle, dem PC usw. 14 verbindet.
Die intelligente Eingabe-/Ausgabevorrichtung 72 in Fig. 1 ist in Fig. 3 detaillierter veranschaulicht. Ein Prozessor 202 arbeitet entsprechend dem Inhalt eines System-ROM 203, und er führt ein in einem Programm-RAM 203 abgespeichertes Steuerprogramm aus. Wenn der Prozessor ein derartiges Programm ausführt, liest er den Inhalt eines Daten-RAM 205 aus und aktualisiert ihn, falls erforderlich. Ein DMA-Controller (DMAC) 206 steuert die Übertragung von Daten durch einen Bus 209, anstelle des Prozessors 202. Der Bus 209 dient nicht nur als Datenübertragungsleitung, die verschiedene Komponenten des Systems verbindet, sondern sie ist auch mit Bussen anderer Teile der programmierbaren Steuerung 5 über geeigneten Schnittstellen verbunden. Die serielle Schnittstelle (I/F) 207 führt Datenübertragung mit externen Einheiten 14 auf, die eine Schnittstelle enthalten können, oder einer anderen Einheit über eine serielle Übertragungsleitung (z. B. RS-232C) 117 aus. Anschlüsse INT 1 und 2 für externe Interrupts sind am Prozessor 202 vorhanden, und die im Prozessor 202 ausgeführte Verarbeitung erfährt einen Interruptvorgang in Reaktion auf Signale und auf Grundlage derselben, die an diese Anschlüsse angelegt werden. Der Anschluss INT 1 empfängt ein Signal von der seriellen Schnittstelle I/F 207, das den Prozessor 202 darüber informiert, dass eine Datenfolge empfangen wurde. Andererseits empfängt der Anschluss INT 2 ein Signal, das einen Prozessumschaltzeitpunkt anzeigt und das von einer später zu beschreibenden Timereinrichtung 208 erzeugt wird. Wenn über die serielle Übertragungsleitung 117 externe Daten übertragen werden, informiert die serielle Schnittstelle I/F 207 den Prozessor 202 über die Signalleitung 211 darüber, dass der Empfang einer Datenfolge begonnen hat. Der Prozessor 202 empfängt diese Information am Anschluss INT 1 als Interruptsignal. Die Übertragungsleitung kann eine Parallelleitung wie GPIB sein. In diesem Fall ist die Schnittstelle 207 eine parallele Schnittstelle I/F.
Fig. 4 veranschaulicht das Prinzip der Erfindung. Es sei angenommen, dass eine Datenfolge auf einer Leitung 200 sowohl an die serielle Schnittstelle 207 als auch die Timereinrichtung 208 eingegeben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Leitung 200 in Fig. 4 eine Leitung des Busses 209 vom zum zu steuernden Objekt aus, eine Leitung des Busses 209 vom CPU-Modul aus oder eine Leitung von der externen Schnittstelle 14 zur intelligenten Eingabe-/Ausgabevorrichtung 72 repräsentieren kann.
Die führende Flanke der Datenfolge, die mit ((A)) markiert ist, wird von der seriellen Schnittstelle 207 erkannt, die auf der Leitung 211 ein Signal an den Anschluss INT 1 des Prozessors 202 erzeugt, das die aktuell vom Prozessor 202 ausgeführte Verarbeitung unterbricht und den Prozessor 202 vorzugsweise dazu veranlasst, damit zu beginnen, die neue Datenfolge zu verarbeiten. Nun sei angenommen, dass die Datenfolge relativ lang ist, wie es durch die Datenfolge 1 in Fig. 4 dargestellt ist. In der Timereinrichtung 208 ist eine vorbestimmte Länge eingespeichert, und wenn von dieser Timereinrichtung 208 erkannt wird, dass die Datenfolge 1 mindestens diese Länge aufweist (d.h., dass in der Datenfolge 1 der Punkt ((B)) erreicht wurde), erzeugt die Timereinrichtung 208 auf einer Leitung 213 ein Signal an den Anschluss INT 2 des Prozessors 202, das den Prozessor 202 dazu veranlasst, die Verarbeitung wiederaufzunehmen, die er vor der Ankunft der Datenfolge 1 ausführte. Der führende Teil der Datenfolge 1, d.h. von ((A)) bis ((B)), wurde vom Prozessor 202 bereits verarbeitet, jedoch kann der Rest der Datenfolge 1 von der Timereinrichtung 208 an den Daten-RAM 205 in Fig. 3 übertragen werden, wo er für anschließenden Abruf zu einem Zeitpunkt, zu dem der Prozessor 202 die Verarbeitung dringlicherer Datenfolgen abgesdhlossen hat, eingespeichert werden kann. Für eine Datenfolge 2 oder eine Datenfolge 3 in Fig. 4, deren Längen kürzer als die in der Timereinrichtung 208 eingestellte, vorbestimmte Länge sind, schließt der Pro zessor 202 die Verarbeitung derartiger Datenfolgen ab, bevor der Zeitpunkt ((B)) erreicht ist, so dass diese Datenfolgen unmittelbar beim Empfang verarbeitet werden.
Fig. 5 zeigt Beispiele für Datenfolgen, die auf diese Weise zu verarbeiten sind, wobei angenommen ist, dass das Zeitintervall von ((A)) bis ((B)) 16 Bits (2 Bytes) ausmacht.
Fig. 5(a) zeigt Alarmdaten und es ist erkennbar, dass diese Daten dann zwei Bytes enthalten, wobei das erste Byte den Ursprung der Alarmdaten kennzeichnet, wobei es z. B. anzeigt, dass es vom Sensor A herrührt, und das zweite Byte den Fehler definiert. Da diese Alarmdaten die vorbestimmte Länge nicht überschreiten, werden sie vom Prozessor unmittelbar verarbeitet. Dasselbe gilt für die in Fig. 5(b) dargestellten Abfolgedaten, die aus einem Teil von einem Byte, das den Ursprung der Daten (z. B. Daten vom Sensor B) kennzeichnet, und einem einzelnen Bit, das den Zustand dieses Sensors kennzeichnet, bestehen.
Fig. 5(c) zeigt eine Datenfolge von Prozessdaten, die länger als das Intervall von zwei Bytes zwischen ((A)) und ((B)) ist. Normalerweise könnten derartige Prozessdaten ein erstes Byte, das den Datentyp, z. B. die Temperatur, kennzeichnet, und eine Reihe weiterer Bits enthalten, die die Größe der Daten kennzeichnen. Ferner muss daran erinnert werden, dass der Prozessor 202 denjenigen Teil der Datenfolge zwischen ((A)) und ((B)) unmittelbar verarbeitet, weswegen es bevor zugt ist, dass zwischen das Byte, das den Datentyp, z. B. die Temperatur, kennzeichnet, und den Rest der Datenfolge ein Attrappenbyte eingefügt ist, damit der Prozessor erkennt, dass die Prozessdaten die Temperatur betreffen, wobei die folgende Höhe abgespeichert wird.
Schließlich zeigt Fig. 5(d) eine ein zu ladendes Programm repräsentierte Datenfolge. Dabei können die ersten zwei Bytes der Datenfolge eine Startadresse kennzeichnen, so dass der Prozessor 202 diese Startadresse zwischen den Zeitpunkten ((A)) und ((B)) verarbeitet, wobei die anschließenden Teile des Programms für eine anschließende Verarbeitung in den RAM 205 eingespeichert werden.
Fig. 6 zeigt den Aufbau der Timereinrichtung 208 detaillierter. Diese Timereinrichtung 208 verfügt über ein Register 401, in das die vorbestimmte Länge der Datenfolge eingetragen wird, d.h. die Zeit von ((A)) bis ((B)) in Fig. 4. Die Größe dieser vorbestimmten Länge kann durch eine vom Benutzer bedienbare Datenlängen-Einstelleinrichtung 210 eingestellt werden, die den Inhalt des Registers 401 verändern kann.
Wenn von der Timereinrichtung 208 eine Datenfolge auf der Leitung 200 empfangen wird, zählt ein Datenaddierer 402 die Bits der Datenfolge, und immer dann, wenn ein vorbestimmter Bitzählwert (z. B. ein Byte) von Daten empfangen wurde, wird ein Signal an einen Zähler 403 geliefert, der dann seinen Zählwert an einen Komparator 404 liefert, der ihn mit der vorbestimmten Länge (in Bytes ausgedrückt) vom Register 401 vergleicht. Wenn die zwei Werte übereinstimmen, wird ein Signal auf der Leitung 203 an den Prozessor 202 geliefert, das den Interruptvorgang des Prozessors 202 auslöst.
Die Funktion der Timereinrichtung 208 ist aus dem Flussdiagramm von Fig. 7 erkennbar und es ist ersichtlich, dass die Verarbeitung dann beginnt, wenn die über eine Signalleitung 200 eingegebenen Daten von der seriellen Schnittstelle 207 und der Timereinrichtung 208 empfangen werden, d.h. bei Beginn einer Datenfolge. Dies wird in einem Schritt S1 erkannt. Dann wird die Datenlängen-Einstelleinrichtung 201 dazu veranlasst, die vorbestimmte Länge an das Register 401 zu übertragen, was durch einen Schritt S2 veranschaulicht ist. Dann wird die Anzahl der empfangenen Datenbits oder -bytes in einem Schritt S3 gezählt, und in einem Schritt S4 erfolgt ein Vergleich mit den im Schritt S2 hergeleiteten vorbestimmten Werten. Wenn diese Werte verschieden sind, kehrt die Verarbeitung zum Schritt 3 zurück. Wenn sie jedoch übereinstimmen, wird in einem Schritt S5 ein Signal auf der Leitung 203 an den Prozessor erzeugt. Selbstverständlich endet die Verarbeitung unmittelbar nach dem Schritt S1, wenn in diesem Schritt S1 erkannt wird, dass keine Daten in die serielle Schnittstelle 207 eingegeben werden.
Die obige Beschreibung der Timereinrichtung 208 der intelligenten Eingabe-/Ausgabevorrichtung 72 ging davon aus, dass der Aufbau von Fig. 6 durch eine Hardwareanordnung erzielt wird. Dies ist am wirkungsvollsten, da die Hardware dann so ausgebildet werden kann, dass sie die Datenfolgen dann schnell verarbeitet. Als Alternative kann jedoch die Anordnung von Fig. 6 ausschließlich als logische Struktur betrachtet werden, die durch ein Programm im Prozessor 202 bestimmt ist. Auf ähnliche Weise ist zwar die Dateneinstelleinrichtung 210, die die vorbestimmte Länge der Datenfolge einstellt, als gesonderte Komponente veranschaulicht, jedoch könnte erneut auch dies eine logische Komponente innerhalb des Prozessors 202 sein.
Betreffend Fig. 1 wurde angegeben, dass eine programmierbare Steuerung 5 gemäß der Erfindung mit einer externen Einheit 6 verbunden sein könnte. Fig. 8 zeigt eine Konfiguration, bei der eine programmierbare Steuerung 5, die der programmierbaren Steuerung von Fig. 1 entspricht; mit einer weiteren programmierbaren Steuerung 6 verbunden ist. Der Innenaufbau dieser zusätzlichen programmierbaren Steuerung 6 kann im wesentlichen derselbe wie der der programmierbaren Steuerung 5 sein, und er kann ein CPU-Modul, Kommunikationsmodule und Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtungen, wie zuvor, enthalten. Die programmierbare Steuerung 6 ist mit einem zu steuernden Objekt 10 und auch mit einer Schnittstelleneinheit 12 verbunden, die dieselbe Funktion wie die Schnittstelleneinheit 2 in Fig. 1 ausübt. Auf ähnliche Weise kann die intelligente Eingabe-/Ausgabevorrichtung der programmierbaren Steuerung 6 mit einer Schnittstelleneinheit 15 verbunden sein, die der Schnittstelleneinheit 14 in Fig. 1 entspricht. Wie es leicht vorstellbar ist, könnte diese Anordnung auf weitere programmierbare Steuerungen ausgedehnt werden.
So wird eine vorbestimmte Datenfolgelänge definiert, und Datenfolgen können abhängig davon unterschiedlich verarbeitet werden, ob sie kürzer oder länger als eine vorbestimmte Länge sind (der Fall, dass Übereinstimmung mit der vorbestimmten Länge besteht, ist trivial, und gemäß der Übereinkunft in diesem Text kann die vorbestimmte Länge genau ein Bit länger als die Maximallänge einer Datenfolge sein, die schnell zu verarbeiten ist). Unmittelbar bei Empfang der Datenfolge wird die Verarbeitung durch den Prozessor der Eingabe-/Ausgabevorrichtung angehalten, und dann kann der Prozessor damit beginnen, die neue Datenfolge zu verarbeiten. Wenn jedoch die Datenfolge die vorbestimmte Länge überschreitet, kehrt die Prozessor zu seiner ursprünglichen Verarbeitung zurück, und der Rest der Datenfolge wird abgespeichert. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Prozessor kurze Datenfolgen schnell verarbeitet, während er die Verarbeitung längerer Datenfolgen zurückstellt, ohne dass es erforderlich ist, dass Steuerungsdaten innerhalb der Datenfolge enthalten sind. Daher existiert bei der Verarbeitung sehr kurzer Datenfolge keine Verzögerung, wodurch ein wirkungsvolleres System erzielbar ist. mitten

Claims

1. Eingabe/Ausgabevorrichtung mit

einer Eingabe (200) zum sequentiellen Empfangen einer Vielzahl von Zeichenfolgen;

einem Prozessor (202) zum Verarbeiten einer Vielzahl von Zeichenfolgen; und

einer Unterbrechungseinrichtung (207) zum Unterbrechen des Prozessors beim Empfang irgend einer der Zeichenfolgen durch die Eingabe;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung weiter

eine Bestimmungseinrichtung (208, 210) zum Bestimmen der Länge jeder Zeichenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge aufweist;

wobei die Bestimmungseinrichtung (208, 210) so eingerichtet ist, daß sie die Unterbrechung des Prozessors (202) auslöst, wenn die Länge der Zeichenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung (208, 210) bestimmt wird, wenigstens die vorbestimmte Länge hat und bewirkt, daß der Prozessor (202) sofort die Zeichenfolge verarbeitet, wenn die Länge der Zeichenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung (208, 210) bestimmt wird, kleiner ist als die vorbestimmte Länge.

2. Eingabe/Ausgabevorrichtung gemäß Anspruch 1 mit einem Speicher (205) und einer Übertragungseinrichtung (209) zum Übertragen wenigstens eines Teils der Zeichenfolge zu dem Speicher (205), wenn die Länge der Zeichenfolge wenigstens der vorbestimmten Länge entspricht.

3. Eingabe/Ausgabevorrichtung mit

einem Prozessor (202) zum Verarbeiten der Vielzahl von Zeichenfolgen; und

einem Speicher (205);

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung weiter eine Bestimmungseinrichtung (208, 210) zum Bestimmen der Länge jeder Zeichenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge; und

eine Einrichtung (207, 209) zum Übertragen jeder Zeichenfolge zu dem Prozessor zum Verarbeiten durch den Prozessor, wenn die Länge der Zeichenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, kleiner als die vorbestimmte Länge ist, und zum Übertragen wenigstens eines Teils der Zeichenfolge zu dem Speicher (205), wenn die Länge der Zeichenfolge, wie sie durch die Bestimmungseinrichtung (208, 210) bestimmt wird, wenigstens die vorbestimmte Länge hat,

aufweist.

4. Eingabe/Ausgabevorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei, wenn die Länge der Zeichenfolge größer ist als die vorbestimmte Länge, der Prozessor (202) so eingerichtet ist, daß er den Teil der Zeichenfolge mit einer Länge geringer als die vorbestimmte Länge verarbeitet, und daß die Übertragungseinrichtung so aufgebaut ist, daß sie den verbleibenden Teil der Zeichenfolge zu dem Speicher (205) überträgt.

5. Eingabe/Ausgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, die weiter eine Einrichtung (209) zum Abrufen des wenigstens einen Teils der Zeichenfolge aus dem Speicher (205) und zum Übertragen des wenigstens einen Teils der Zeichenfolge zu dem Prozessor (202) zum Verarbeiten hierdurch aufweist.

6. Eingabelausgabevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (208, 210) eine vom Benutzer steuerbare Einrichtung (210) zum Festlegen einer vorbestimmten Länge für die Vielzahl der Zeichenfolgen, eine Einrichtung zum Speichern der vorbestimmten Länge (401) und eine Einrichtung (402, 403, 404) zum Messen der Länge jeder der Zeichenfolgen und zum Vergleichen der Länge jeder der Zeichenfolgen mit der vorbestimmten Länge aufweist.

7. Verfahren zum Verarbeiten einer Vielzahl von Zeichenfolgen mit

Empfangen einer Abfolge einer Vielzahl von Zeichenfolgen;

Verarbeiten der Zeichenfolgen in einem Prozessor (202); und

Unterbrechen der Verarbeitung durch den Prozessor (202) für eine frühere Zeichenfolge für jede Zeichenfolge in der Abfolge;

dadurch gekennzeichnet, daß

für jede der Zeichenfolgen das Verfahren

ein Bestimmen der Länge der Zeichenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge;

Auslösen der Unterbrechung des Prozessors (202), wenn die Länge der Zeichenfolge wenigstens die vorbestimmte Länge hat; und

ein Veranlassen des Prozessors (202) sofort die Zeichenfolge zu verarbeiten, wenn die Länge der Zeichenfolge kleiner als die vorbestimmte Länge ist enthält

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, weiter enthaltend ein Speichern wenigstens eines Teils der Zeichenfolge in einem Speicher (205), wenn die Zeichenfolge die Länge von wenigstens der vorbestimmten Länge hat.

9. Verfahren zum Verarbeiten einer Vielzahl von Zeichenfolgen mit

Empfangen einer Abfolge einer Vielzahl von Zeichenfolgen; und Verarbeiten der Zeichenfolgen in einem Prozessor (202); dadurch gekennzeichnet, daß

für jede der Zeichenfolgen das Verfahren ein Bestimmen der Länge der Zeichenfolge bezüglich einer vorbestimmten Länge;

ein Verarbeiten der Zeichenfolge in dem Prozessor (202), wenn die Zeichenfolge eine kleinere Länge als die vorbestimmte Länge hat; und

ein Speichern wenigstens eines Teils der Zeichenfolge in einem Speicher (205), wenn die Zeichenfolge eine Länge von wenigstens der vorbestimmten Länge hat, enthält.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei, wenn die Länge der Zeichenfolge größer ist als die vorbestimmte Länge, der Teil der Zeichenfolge, der kleiner als die vorbestimmte Länge ist, durch den Prozessor (202) verarbeitet und der verbleibende Teil der Zeichenfolge in dem Speicher (205) gespeichert wird.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, weiter enthaltend ein Abrufen wenigstens eines Teils der Zeichenfolge und Verarbeiten dieses abgerufenen Teils.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, weiter enthaltend den Schritt des vorher Festsetzens der vorbestimmten Länge und Speichern der vorbestimmten Länge.

13. Steuersystem mit

einem Gegenstand (9), der so eingerichtet ist, daß er Informationsdaten bezüglich der Kennzeichen des Gegenstandes erzeugt; und

einer Verarbeitungseinrichtung (5) zum Verarbeiten der Informationsdaten, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine Eingabe/Ausgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.

14. Steuersystem mit

einem Verarbeitungsmodul (51), das so eingerichtet ist, daß es Informationsdaten bezüglich der Steuerparameter eines Gegenstandes erzeugt; und

einer Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Informationsdaten, wobei die Verarbeitungseinheit eine Eingabe/Ausgabeeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.

15. Steuersystem gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Verarbeitungseinrichtung (5) weiter ein Verarbeitungsmodul (51) zum Weiterverarbeiten der Informationsdaten nach dem Verarbeiten durch den Prozessor der Eingabe/Ausgabevorrichtung aufweist.

16. Steuersystem mit

einem zu steuernden Gegenstand (9); und

einer Verarbeitungseinrichtung (5) zum Erzeugen und Übertragen von Informationsdaten zum Steuern des Gegenstandes, wobei die Verarbeitungseinrichtung (5)

ein Verarbeitungsmodul (51) zum Erzeugen der Informationsdaten; und

eine Vielzahl von Eingabe/Ausgabevorrichtungen (70, 71, 72) zum Übertragen von Inforrnationsdaten zum Gegenstand, wobei wenigstens eine (72) der Eingabe/Ausgabevorrichtungen einem der Ansprüche 1 bis 6 entspricht, aufweist.

17. Steuersystem mit

einem zu steuernden Gegenstand (9), wobei der Gegenstand so eingerichtet ist, daß er erste Informationsdaten bezüglich der Kennzeichen des Gegenstandes erzeugt; und

einer Verarbeitungseinrichtung (5) zum Verarbeiten der ersten Informationsdaten und zum Erzeugen zweiter Informationsdaten zum Steuern des Gegenstandes, wobei die Verarbeitungseinrichtung (5)

ein Verarbeitungsmodul (51) zum Verarbeiten der ersten Informationsdaten und zum Erzeugen der zweiten Informationsdaten;

eine erste Vielzahl von Eingabe/Ausgabevorrichtungen (71, 72) zum Übertragen der ersten Informationsdaten von dem Gegenstand (9) zum Verarbeitungsmodul (51), wobei die erste Vielzahl von Eingabe/Ausgabevorrichtungen (71, 72) jeweils eine Eingabe zum Empfangen einer Vielzahl von die ersten Informationsdaten enthaltenen Zeichenfolgen aufweist; und

eine zweite Vielzahl von Eingabe/Ausgabevorrichtungen (70, 72) zum Übertragen der zweiten Informationsdaten vom Verarbeitungsmodul (51) zum Gegenstand (9), wobei die zweite Vielzahl von Eingabe/Ausgabevorrichtungen (70, 72) jeweils eine Eingabe zum Empfangen einer Vielzahl von die zweiten Informationsdaten enthaltenen Zeichenfolgen aufweist;

enthält, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Eingabe/Ausgabevorrichtungen (70, 71, 72) einem der Anspruche 1 bis 6 entspricht.