DE69124530T2

DE69124530T2 - Steuerung einer spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE69124530T2
Application number: DE69124530T
Authority: DE
Inventors: Keith R. West Chester Oh 45069 Galloway; Charles N. Lebanon Oh 45036 Messerle; Michael W. Cincinnati Oh 45216 Rothwell
Original assignee: Vickers ESD Inc
Current assignee: Vickers ESD Inc
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2011-12-10
Also published as: JPH07502939A; CA2100779A1; EP0567592B1; DE69124530D1; CA2100779C; US5229952A; EP0567592A4; EP0567592A1; ATE148566T1; WO1992013301A1; JP3221878B2

Description

I. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Computersysteme für Maschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Computer-Steuersystem für Spritzgußmaschinen.

II. Beschreibung des Standes der Technik

Aus dem US-Patent 4 486 830 ist es bekannt, einen programmierbaren logischen Controller (PLC) zu schaffen, der Hochsprachen-Programme mittels Interpreter- Routinen ausführt. Diese Druckschrift beschreibt das Programmieren von Zyklen, die durch Blöcke definiert werden, denen logische und mathematische Ausdrücke bezüglich Eingangs- und Ausgangsvariablen, die Bit- und Wortdaten zugehörig sind, die Zuständen des Gerätes und Paratmeterwerte definieren.
Aus dem US-Patent 4 745 541 ist es bekannt, ein Steuersystem für eine Spritzformmaschine zu schaffen, bei dem ein PLC mit einem programmierbaren Prozeßsteuermodul zum Bewirken einer geschlossenen Regelschleife über den Mechanismus der Maschine kombiniert wird.
Bei diesem Verfahren ist die programmierbare Prozeßregelung mit dem PLC über den PLC-Systembus verbunden. Es ist weiter aus dieser Druckschrift bekannt, Ereignisdetektoren zu schaffen, um ausgewählte analoge Eingangssignale kontinuierlich zu beobachten, die die geregelten Parameter darstellen und um deren Übereinstimmung mit vorgegebenen Werten zu erkennen, um die Ausführung einer programmierten Antwort zu initiieren. Die Ereignisdetektoren waren bei dieser Druckschrift auf die Verwendung ausgewählter analoger Eingänge unter Ausschluß der Verwendung von Ereignisdetektoren in Zusammenhang mit den Maschinenbetriebsweisen, die nicht durch die analogen Eingangssignale repräsentiert sind. beschränkt.
Es ist beispielsweise aus dem CAMAC-Steuersystem für eine Spritzgußmaschine, die von Cincinnati Milacron Inc., dem Inhaber der vorliegenden Anmelder, bekannt, eine Programmierung eines Ereignisdetektors für PLC zu schaffen, bei dem die Ereignisdetektoren mit analogen Eingangssignalen betrieben werden, die von den analogen Eingangs-Schnittstellenmodulen hergeleitet werden, die mit dem PLC-Eingang-Ausgang (IO) Signalbus verbunden sind. Derartige Steuersysteme waren nicht mit programmierbaren Prozeßregelmodulen zum Bewirken eines beschlossenen Regelkreises versehen, sie beruhten vielmehr auf Schnittstellenmodulen für einen analogen geschlossenen Regelkreis.
Das bekannte Steuersystem für eine Spritzgußmaschine, wie sie oben beschrieben worden ist, bewirkt nicht die Steuerung für Spritzgußmaschinen, bei der die Programmierbarkeit eines PLC mit einer programmierbaren Servoregelung und Ereignisdetektoren kombiniert ist, die auf Ereignisse ansprechen, die durch binäre Statussignale und die verstrichene Zeit angebende Signale, als auch durch analoge Eingangssignale wiedergegeben werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Spritzgußmaschine zu schaffen, das ein Signalverarbeitungsmodul hat, welches auf Sollwertsignale zum Schaffen einer programmierbaren Servoregelung der Maschineneinrichtungen anspricht und einen Prozessor hat, der die Sollwertsignale in Übereinstimmung mit der erkannten Übereinstimmung ausgewählter analoger, binärer Zustandsbedingungen und Signale die die verstrichene Zeit angeben, erzeugt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Spritzgußmaschine zu schaffen, das ein Signalverarbeitungsmodul zum Schaffen einer Servoregelung der Maschineneinrichtungen durch periodisches Erzeugen von Steuersignalen in Übereinstimmung mit Sollwertsignalen, gemessenen Parametersignalen und vorgegebenen Algorithmen, die sich auf die Sollwertsignale und die gemessenen Parametersignale beziehen und eine Prozessor haben, der die Sollwertsignale in Antwort auf die erkannte Übereinstimmung von ausgewählten analogen, Binärzustands- und Signalen, die die verstrichene Zeit angeben, mit übereinstimmenden Zuständen feststellen, aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Spritzgußmaschine zu schaffen, die ein Signalverarbeitungsmodul hat, das auf Sollwertsignale anspricht, um eine programmierbare Servoregelung von Maschineneinrichtungen zu schaffen, wobei ein Prozessormodul Ereignisdetektorprogramme ausführt, um Sollwertsignale zu erzeugen in Antwort auf die erkannte Übereinstimmung von ausgewählten analogen Binärzustands- und die verstrichene Zeit angebenen Signalen mit vorgegebenen Zuständen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Spritzgußmaschine zu schaffen, mit einem Prozessormodul, das einen Expansionsbus, ein Signalverarbeitungsmodul zum Schaffen einer Servoregelung von ausgewählten Maschineneinrichtungen, die mit dem Prozessormodul über den Expansionsbus verbunden sind, und eine DC-Ausgangs-Schnittstellenmodul, das eine Überstromschutzschaltung schafft, die mit dem Prozessormodul über den Expansionsbus verbunden ist, aufweist.
In Übereinstimmung mit den genannten Aufgaben werden ein Verfahren und ein System für eine Spritzgußmaschine geschaffen, wie Sie sich aus den Ansprüchen 1 und 6 ergeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Zeichnungen und deren Beschreibung.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Spritzgußmaschine.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Steuersystems der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, und 3g sind Flußdiagramme, die die Verfahren darstellen, die von dem Steuersystem von Fig. 2 ausgeführt wird, um den Betrieb der Maschine von Fig. 1 zu steuern.
Fig. 4 ist ein Schaltdiagramm des DC-Ausgangs- Schnittstellenmoduls von Fig. 2.

Eingehende Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen, wird ein Steuersystem für eine Spritzgußmaschine, wie sie von der Cincinnati Milacron Inc., dem Inhaber der vorliegenden Erfindung entwickelt worden ist, beschrieben. Obwohl dieses Steuersystem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt, ist es nicht die Absicht der Anrnelder, den Schutzbereich der Erfindung auf die besonderen Einzelheiten dieses Steuersystems zu beschränken. Die Erfindung der Anmelder soll vielmehr durch die beiliegenden Ansprüche und alle Äquivalente zu diesen definiert sein.

Spritzgußmaschine

Fig. 1 ist ein Seitenansicht einer Spritzgußmaschine 10 mit einem Klemmechanismus 12, einem Extruder 14, einer Injektionseinheit 16 und einem Auswerfer 18. Spritzgußgeformte Artikel werden auf einem plastifizierten Material gebildet, das in eine Formhöhlung injiziert ist, das durch zusammenpassende Gesenkkomponenten 19 und 21 gebildet wird, die gemeinsam von dem Klemmechanismus 12 betätigt werden. Jedes der Maschinenelemente kann durch hydraulische Betätigungselemente oder dergleichen betätigt werden, die mit einem durch eine Pumpe oder eine Tankeinheit, die in dem Maschinenrahmen 20 angeordnet sind, unter Druck gesetzten Hydraulikflüssigkeit versorgt werden.
Es wird weiterhin auf Fig. 1 Bezug genommen. Der Klemmechanismus 12 weist eine ortsfeste Platte 24 auf, die fest an dem Maschinenrahmen 20 beweglich ist und eine bewegliche Platte 26, die gleitend an vier Verankerungsstangen einschließlich der Stangen 28 und 30, die in Fig. 1 gezeigt sind, befestigt ist. Eine Hin- und Herbewegung der beweglichen Platte 26 wird durch einen Knebelmechanismus 32 bewirkt, der von einem Hydraulikzylinder 34 betrieben wird. Der Knebelmechanismus 32 bringt eine Kraft auf die bewegliche Platte 26 durch eine Reihe von Knebelgestängen einschließlich Gestängen 37 und 38, die in Fig. 1 gezeigt sind, auf, die sich relativ zu der ortsfesten Gesenkhochplatte 36 verschwenken. Wenn die Gestänge 37 und 38 mit dem Maschinenrahmen parallel ausgerichtet sind, wird der Knebelmechanismus gegen die Reaktionskraft, die auf die bewegliche Platte 26 infolge des Einspritzens von Material in die Formhöhlung wirkt, verriegelt. Die Hin- und Herbewegung der Platte öffnet und schließt eine Formhöhlung, die durch die zusammenpassenden Gesenkkomponenten 19 und 21 gebildet wird.
Der Extruder 14 plastifiziert das zu spritzgußformende Material durch eine Kombination von Materialarbeit, wie dies allgemein bekannt ist. Der Extruder 14 weist ein Walzensegment 40 auf, das mit einer Längsbohrung versehen ist, welche eine (nicht gezeigte) Plastifizierungsschraube aufnimmt, die von einem Extrusionsmotor 42 angetrieben wird. Wenn die Schraube rotiert wird, wird das Material bearbeitet, was zu einer Selbsterhitzung des Materials führt. Externe Heizbänder 46 bis 54 sind an dem Umfang des Walzensegments 40 angeordnet, um die Regelung der Temperatur des plastifizierten Materials innerhalb des Extruders 14 zu steuern. Das zu plastifizierende Material wird in den Extruder 14 über den Trichter 56 eingeladen. Eine Düse 44 ist an dem Walzensegment 40 an dessen Ausgangsende angeordnet. Die Düse 44 weist eine Düsenspitze zum Einsetzen in eine Kommunikationspassage in die feste Platte 24 auf, die einen Weg zum Injizieren des plastifizierten Materials in die Formhöhlung schafft. Die Düse 44 ist mit einem Abschaltventil zum Steuern des Austritts des plastifizierten Materials aus der Walze 40 versehen.
Um eine Injektion des plastifizierten Materials in die Formhöhlung zu bewirken, verläuft die Extrusionsschraube längs innerhalb der Walze 40 in Richtung der ortsfesten Platte 24. Ein vorbestimmtes Volumen des plastifizierten Materials wird so in die Formhöhlung gezwungen. Die Hin- und Herbewegung der Extruderschraube wird durch die Längsbewegung des Kolbens 58 der Injektionseinheit bewirkt, an den der Extrusionsmotor 42 montiert ist, relativ zu der Einzieheinheit 63, an dem das Walzensegment 40 montiert ist. Sowohl der Kolben 58 der Injektionseinheit als auch die Einzieheinheit 63 sind gleitbar durch ein Paar von gegenüberliegenden Führungsstangen der Injektionseinheit getragen, die an der ortsfesten Platte 24 montiert sind, die die Führungsstange 45 der Injektionseinheit einschließt, in Fig. 1 dargestellt. Die Bewegung des Kolbens 56 der Injektionseinheit wird durch ein Paar von hydraulischen Zylindem 60 und 61 bewirkt, die Kolben aufweisen, die an der Einzieheinheit 63 befestigt sind. Die Hin- und Herbewegung der ganzen Injektionseinheit wird durch ein Paar von gegenüberliegenden hydraulischen Zylindern der Einzieheinheit bewirkt, die an der Einzieheinheit 63 befestigt sind, einschließlich des Zylinders 62, der in Fig. 1 gezeigt ist. Die Kolben der hydraulischen Zylinder der Einzieheinheit sind an den Führungsstangen der Einzieheinheit 63 befestigt. Ein Rückziehen der Einzieheinheit erlaubt ein Rückziehen der Extruderdüse von der ortsfesten Platte, um einen Bruch oder einen Sprung der Passage in der festen Platte 24 zu verhindern und um ein Auswechseln der Düse 44 zu erlauben.
Ein Abschnitt des Spaltes zwischen der festen Platte 24 und der beweglichen Platte 26, der als Gesenkhöhe bezeichnet wird, kann eingestellt werden, um der Dicke der Spritzformkomponenten 19 und 21 zu entsprechen. Die Höhe ist durch Drehen von Ankerstangenmuttern einstellbar, die auf die Enden der Verankerungsstangen, welche durch die Höhenplatten 36 vorragen, aufgeschraubt sind, einschließlich der in Fig. 1 gezeigten Muttern 72 und 74. Die sich ergebende Verschiebung der Höhenplatten 36 ändert den Ort des Klemmechanismus 12 einschließlich der beweglichen Platte 26 relativ zu der ortsfesten Platte 24. Die Drehung der Verankerungsstangenmuttern wird durch einen Antriebsmotor 70 über einen Ritzel 75, das eine Kette 76 ergreift, welche um die Mutterritzel einschließlich der Ritzel 77 und 78 geführt ist, bewirkt.
Um eine Entfernung des hergestellten Gegenstandes aus der Spritzformhöhlung zu erlauben, ist ein Auswerfer 18 an die bewegliche Platte 26 angesetzt. Eine Auswerferplatte 80 ist gleitend an die Führungsstangen, einschließlich der in Fig. 1 gezeigten Führungsstangen 82 und 84, montiert und durch ein Paar von hydraulischen Auswerfzylindern einschließlich des Zylinders 86 hin- und herbeweglich. Auswerferstoßstangen (nicht gezeigt) sind an die Ejektorplatte 80 angesetzt und arbeiten durch Durchführungen in der beweglichen Platte 26, um mit Auswerferstiften, die in dem Gesenkelement 19 montiert sind, zusammenzuwirken.
Eine Bedienungsstation 90, die mit einer Tastatur und einem Display versehen ist, ist an der ortsfesten Platte 24 montiert. Die Bedienstation 90 erlaubt es einer Bedienperson, in den Betrieb der Maschine einzugreifen und die Arbeitsweise der Maschine zu beobachten. Eine Betätigung der Maschine wird durch Programme gesteuert, die durch eine Maschinensteuerung 98 ausgeführt werden, die von einem Gehäuse 92, das in dem Rahmen 20 angeordnet ist, aufgenommen wird. Daten, die bei der Ausführung des Programms verwendet werden, schließen Sollwerte zum Steuern des Betriebes der Betätigungselemente ein, sie können über die Bedienstation 90 eingegeben werden.

Maschinensteuerung

Ein Blockdiagramm der Maschinensteuerung wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Die Steuerung 98 weist ein Prozessormodul 110 auf, an das Schnittstellen-Module angesetzt sind, beispielsweise das Ausgangsschnittstellenmodul 102, das Eingangsschnittstellenrnodul 108 und das Signalverarbeitungsmodul 104. Das Prozessormodul 110 führt die Anwenderprogramme 160 zur Maschinensteuerung aus, das einen Arbeitszyklus für die Herstellung von Spritzgußartikel definiert. Das Prozessormodul 110 führt weiter Anwenderprogramme 140 aus, um Funktionen auszuführen, die mit den gewählten peripheren Einrichtungen etwa zur Darstellung von bildlichen Daten auf dem Display 94 ausführt.
Die servoregelung des Betriebs des Betätigungselements und die Zufuhr von Energie zu den Extruder-Heizelementen wird durch das Signal-Prozessormodul 104 in Antwort auf Sollwertsignale bewirkt, die durch das Prozessormodul 110 durch Ausführung der Anwenderprogramm 160 erzeugt werden. Bei einer Anwendung bei einer Spritzgußmaschine 10 erzeugt das Signalverarbeitungs-Modul 104 Ventilsteuersignale und Heizelementsteuersignale durch Ausführung eines Steueralgorithmus, der proportionale, integrale und abgeleitete Ausdrücke (PID) von gemessenen Parametern und geeigneten Steuerparametern ermittelt. In dem Fall einer Ventilsteuerung werden Ventilspulen-Positionsbefehle in Antwort auf, beispielsweise, die gesteuerte Position der Einrichtung oder aber die Geschwindigkeit, als auch den angewendeten hydraulischen Druck, erzeugt. Die Position kann, beispielsweise, durch Potentiometer oder dergleichen gemessen werden, etwa einem die Position erfassenden Drehpotentiometer 161, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, das die Position des Knebelgelenks mißt, aus der die Position der beweglichen Platte hergeleitet wird. Andere Positionswandler weisen ein lineares Potentiometer 87 auf, das in Fig. 1 gezeigt ist, um die Position der Einspritzplatte 80 zu messen und das lineare Potentiometer 65, das in Fig. 1 gezeigt ist, um die Position des Einspritzkolbens 58 zu messen. Die Geschwindigkeit kann aus der gemessenen Position abgeleitet werden oder aber, beispielsweise, durch Tachogeneratoren, wie dem Tachogenerator 43, zum Messen der Winkelgeschwindigkeit der Extrusionsschraube. Der hydraulische Druck kann durch Druckwandler wie dem Wandler 23, gemessen werden, der den Druck an dem Ausgang des Proportionalventils 170 mißt. In dem Fall einer Steuerung des Heizelements werden die die Heizenergie bestimmenden Befehle in Antwort auf die gemessene Temperatur, die beispielsweise durch Thermokoppler oder dergleichen erzeugt wird, etwa den Thermokopplern 162 - 164, die in Fig. 2 gezeigt sind und die innerhalb des Walzensegments benachbart den Heizbänder 46 bis 56 angeordnet sind, erzeugt.
Der Betrieb der Einrichtung, die der Maschine 10 zugehörig ist, die durch binäre Steuersignale (d. h. ON/OFF-Steuersignale) gesteuert wird, wird durch Ausgangsschnittstellenmodule bewirkt, beispielsweise dem DC-Ausgangs-Schnittstellenmodul 102. Binäre Zustandssignale können in Antwort auf die binären Steuersignale erzeugt werden, die auf die Ausgangs-Schnittstellenmodule aufgebracht werden, als auch binäre Eingangssignale, die durch Einrichtungen erzeugt werden, die mit binären Eingangs-Schnittstellen erzeugt werden, beispielsweise dem DC-Eingangs-Schnittstellenmodul 106. Jedes der Module 102, 104 und 106 sind elektrisch mit Prozessor-Modul 110 über Verbinder verbunden, die zusammensteckende Stecker- und Buchsenpaare, wie die Paare 100A, 100B, und 100C aufweisen, die einen Expansionsbus 100 bilden, über die Daten, Adressen und Bussteuersignale geführt werden. Der Expansionsbus entspricht der Industry Standard Architecture Bus Definition, die Anwender haben sich dazu entschlossen, ausreichende Verbinderbuchsen auf dem Prozessormodul 110 vorzusehen, um bis zu 10 Modulen in dem Expansionsbus 100 zu entsprechen.
Die Anwenderprogramme 160 für die Maschinensteuerung und die Anwenderprogramme 140 für den Verwender sind in dem Speicher 110 gespeichert. Diese Programme werden durch den Mikroprozessor 112 unter der Steuerung des Betriebssystemprogramms ausgeführt, das in dem Nur- Lese-Speicher (ROM) 142 gespeichert ist. Die Anmelder haben sich für den 80386sx-Mikroprozessor entschieden, der von Intel Corporation erhältlich ist, entschieden. Daten werden zwischen dem internen Datenbus des Mikroprozessors 112 und dem Speicher 116 direkt über den lokalen Datenbus 118 übertragen. Speicherdatenadressen werden über den Speicheradressbus 122 übertragen und in dem Adressenspeicher 120 gespeichert. Der Speicheradressenbus 122 und die Daten- und Adressleitungen des Expansionsbus werden durch den Bus-Controller 114 gesteuert. Der Datenaustausch zwischen dem Mikroprozessor 112 und dem Expansionsbus 100 wird über den Bus- Controller 114 ausgeführt. Die Anwender haben den 82C386 SX-Bus-Controller, der von Chips and Technologies, Inc., verfügbar ist. Der Bus-Controller 114 erzeugt Steuersignale zum Steuern der Übergabe von Daten über den Expansionsbus 100, bewirkt eine Pufferung von Datenbussignalen, die von dem Mikroprozessor 112 erzeugt werden und weist auf: einen Interrupt-Controller, einen Echtzeit-Taktgenerator, einen Direktspeicherzugriff-controller, einen programmierbaren Intervallzeitgeber, eine Schnittstellenlogik für einen numerischen 80387sx-coprozessor und eine Schnittstellenlogik für einen 8042-Tastatur-Controller.
Tastatursignale, die durch die Tastatur 96 erzeugt werden, werden durch ein serielles Verbindungselement an das Prozessormodul 110 übergeben, das mit dem Tastatur-Controller 128 verbunden ist. Die Anmelder haben den programmierbaren Tastaturcontroller von Typ 8242 gewählt, der von Intel Corporation erhältlich ist. Diese Einrichtung nimmt Tastaturdaten in serieller Form auf und macht die Tastaturdaten an einem 8-Bit-Datenbus verfügbar, der mit dem Bus-Controller verbunden ist. Wenn Tastatur-Zeichen empfangen werden, erzeugt der Tastatur-Controller 128 ein Interrupt-Anforderungssignal für eine Datenverfügbarkeit, um anzuzeigen, daß das Tastatur-Daten zur Übergabe verfügbar sind. Die Anmelder haben zur periodischen Bestätigung der Kommunikation mit dem Tastatur-Controller 128 und der Bedienerstation 90 durch die Übertragung eines vorgegebenen Zeichens zu dem Steuer 128, das zu "Echoen" ist, gesorgt. Wenn das Echo-Zeichen zur Übertragung durch den Tastatur-Controller 128 verfügbar ist, wird ein Interrupt- Anforderungssignal für die Datenverfügbarkeit erzeugt. Der Tastatur-Controller 128 weist einen parallelen Eingangs-Bus auf, der mit einem Jumper-Block (nicht gezeigt) verbunden ist, welcher bei der Installation und der Wartung des Systems verwendet wird, um Eingangssignale zu erzeugen, die die Ausführung von Programmen durch den Mikroprozessor beeinflussen.
Das Display 94 ist ein Hintergrund-beleuchtetes Flüssigkeitskristalldisplay, das in 320 Reihen und 200 Spalten von Anzeigeelementen organisiert ist. Displaydaten werden durch einen Display-Controller 134 über Datensignalpuffer 130 zu dem Display 94 ausgegeben. Die Anmelder haben den 82C426 LCD/CRT-Controller gewählt, der von Chips and Technologies, Inc., verfügbar ist, zur Verwendung als Display-controller 124. Display- Daten, die den Zustand jedes Elements des Display 94 bestimmen, werden durch Ausführung von Verwender- Anwenderprogramme 140 erzeugt. Die Display-Daten werden in dem Display-Speicher 132 von den Expansionsbus- Datenleitung unter Steuerung des Display-Controllers 134 kopiert. Displaydaten werden zu dem Display 94 jeweils 4-Bits gleichzeitig über 4 parallele Leitungen unter der Steuerung des Display-Controllers 134 übertragen.
Die Datenkommunikation zu externen Einrichtungen wie eine (nicht gezeigte) Programmiereinheit wird durch eine Kommunikations-Schnittstelle erreicht, die die Datenübertragung, beispielsweise, seriell durchführt. Die Anwender haben als Kommunikations-Schnittstelle den 82C601 Peripherie-Controller gewählt, der von chips and Technologies, Inc., erhältlich ist. Die Kommunikations-Schnittstelle 136 erzeugt eine Interrupt-Anfrage für eine Datenanfrage, wenn Daten zu der verbundenen Einrichtung übertragen sind in Antwort darauf, daß die verbundene Einrichtung in einem Zustand von Empfangen von Daten und eine Interrupt-Anforderung für verfügbare Daten in Antwort auf die Verfügbarkeit von Daten, die von einer externen Einrichtung empfangen worden sind. Daten werden zwischen der Kommunikationsschnittstelle 136 und dem Bus-Controller 114 über die Datenleitungen des Expansionsbus ausgetauscht.
Es ergibt sich aus dem Voranstehenden, daß die Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor 112 und anderen Komponenten des Prozessormoduls 110 über eine Kombination von lokalen Daten und Adressbussen und den Adress- und Datenbussen des Expansionsbusses 100 bewirkt wird. Der Adressbus des Mikroprozessors 112 wird durch Adressen- Empfängern 124 gepuffert, um Adressignale für den Expansionsbus 100 zu erzeugen. Der Bus-Controller 114 erzeugt Speicheradressen mit 8-Bit für den Adressbus 122 aus den Adressen, die über den ungepufferten Adressbus aufgenommen worden sind. Ein 16-Bit-Datenbus des Buscontrollers 114 wird durch Datenbus-Empfänger 126 gepuffert, um Datenleitungen des Expansionsbusses 100 zu erzeugen.
Die Programme des Betriebssystems, die von dem Mikroprozessor 112 ausgeführt werden, weisen Ereignisdetektorprogramme 144, Datengewinnungsprogramme 146, Hintergrundprogramme 148, Diagnoseprogramme 152, Maschinensteuer-Übersetzerprogramme 154 und Verwenderprozessor- Programme 158 auf. Ereignisdetektor-Programme steuern die kontinuierliche Beobachtung von ausgewählten Signalen und programmierten Antworten der Erkennung von vorbestimmten (Trigger-)Zuständen dieser Signale. Das Datengewinnungsprogramm 146 steuert das periodische Abtasten von ausgewählten Eingangssignalen zur Verwendung bei der Ausführung der Prozeß-Beobachtung und der Maschinensteuer-Anwendungsprogramme. Diagnoseprogramme ermöglichen die Diagnose der Steuersystemkomponenten, die die Initialisierung von ausgewählten Datenwerten und die Inituerung der Systemprogrammausführung. Hintergrundprogramme 148 bilden eine Daten-Schnittstelle für Verwender-Anwenderprogramme, als auch der Verwaltung von Echtzeit-Taktdaten, die durch den Bus-Controller 114 erzeugt werden.

Schnittstelle des Signalprozessor-Moduls

Das Signalprozessor-Modul 104 bewirkt eine Servo- Regelung in Antwort auf Sollwertsignale, die den gewünschten Betrieb der Maschineneinrichtungen, ausgewählte analoge Eingangssignale, die die tatsächlichen Bedingungen, die durch die gesteuerten Einrichtungen bewirkt werden und programmierte Steueralgorithmen, die sich auf die ausgewählten Sollwertsignale und die ausgewählten analogen Eingangssignale beziehen, bestimmt. Das Signalverarbeitungs-Modul 104 führt Schleifensteuerungs-Algorithmusberechnungen zu einem vorgegebenen Schleifenschlußintervall aus. Es wird daran erinnert, daß das Signalverarbeitungs-Modul 104 mit dem Prozessor-Modul 110 über den Expansionsbus 100 verbunden ist. Daten, die zwischen dem Signalprozessor 104 und dem Prozessor-Modul 110 ausgetauscht werden, werden in einem Dualport-Speicher, der auf dem Signalprozessor- Modul angeordnet ist, eingeschrieben. Die Datenübergaben über den Dualport-Speicher werden als Mehrfachwort-Vektoren organisiert, die unter der Steuerung des Maschinensteuerungs-Übersetzerprogramms 154 ausgetauscht werden, organisiert, ausgeführt durch das Prozessor-Modul 110. Die Vektoren weisen auf: (a) einen analogen Konfigurationsvektor, der die Verstärkungskonstanten für die Ventil-Steuerungsalgorithmen schafft, Rampenfunktions-Konstanten und analoge Prozeßartbefehle; (b) einen digitalen Ausgestaltungs-Vektor, der Verstärkungskonstante für Temperatur-Steueralgorithmen und Temperaturschleifen-Verarbeitungsartbefehle ausführt; (c) einen Eingangs-Registervektor, der digitale Darstellungen von analogen Eingängen und gemessenen Temperaturen schafft und (d) einen Eingangs-Registervektor einschließlich Servosteuerungs-Sollwerte für die Ventilsteuerung und die Temperatursteuerung. Das Signalverarbeitungsmodul 104 liest die Ausgangsregister-Vektordaten und schreibt die Eingangsregister-Vektordaten an dem Schleifenschluß-Intervall.
Das Signalverarbeitungs-Modul 104 nimmt, wie oben erwähnt, Signale von gemessenen Parametern durch Wandler zur Verwendung bei der Ausführung der Steueralgorithmen auf. Das Signalverarbeitungs-Modul 104 weist Eingangs- Schnittstellen für diese analogen Eingangssignale auf, wandelt die analogen Eingangssignale in digitale Darstellungen dieser Signale um und verwendet die digitalen Starstellungen bei der Ausführung der Steueralgorithmen durch den digitalen Signalprozessor. Weiter macht das Signalprozessor-Modul 104 die digitalen Darstellungen der analogen Eingabesignale für das Prozessor-Modul 110 in dem Eingangsregister-Vektor im Austausch mit dem Dualport-Speicher verfügbar.

Steuerbetrieb

Die Routinen des Betriebssystems, die in dem Steuerblockdiagramm von Fig. 2 wiedergegeben sind, bewirken die Übergabe von Daten zwischen Komponenten der Steuerung und bewirken die Ausführung der Anwendungsprogramme der Maschinensteuerung und der Anwendungsprogramme des Verwenders, die die Steuerfunktionen des Maschinenzyklus des Betriebs ausführen. Die Betriebssystemroutinen werden unter Bezugnahme auf die Figuren 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f und 3g beschrieben. Die Betriebssystemroutinen werden im allgemeinen in Übereinstimmung mit dem durch das Flußdiagramm von Fig. 3a dargestellten Verfahren ausgeführt. Bei dem Versorgen des Prozessormoduls 110 mit Energie werden die Einschaltroutinen bei dem Schritt 500 ausgeführt. Die bei der Einschalt- Diagnose ausgeführten Routine weisen auf: den Speicher-Backup-Batterietest, eine Speicherdiagnose, Ausführung eines Selbsttests des Tastatur-Controllers 128, Verifikation von Datenlese- und Datenschreib-Funktionen mit der Kommunikations-Schnittstelle 136 und Prüfen eines Uhrzeit-Ausgangssignals, das von dem Bus- Controller 114 erzeugt wird. Bei Abschluß der erfolgreichen Ausführung der Diagnosen, die den Komponenten des Prozessor-Moduls 110 zugehörig ist, werden die Diagnose-Routinen, die den Modulen, welche mit dem Expansions-Bus verbunden sind, zugehörig sind, ausgeführt und die Diagnose-Routinen, die mit dem Betrieb der Bedienstation 90 zugehörig sind, werden ausgeführt. Danach werden die Initialisierungs-Routinen ausgeführt, um die Ausgangswerte der Zeitgeber zu erstellen, die dem Abtastvorgang der Maschinensteuerung und der Ereignisdetektor-Verarbeitung zugehörig sind. Die Ausführung des Flußdiagramms von Fig. 3 setzt sich mit der Ausführung der Initialisierungsroutinen des Verwender-Prozessors bei Schritt 502 fort.
Bei Beendigung der Ausführung der Einschalt-Prozeduren, die dem Schritt 500 und 502 zugehörig sind, wird die Ausführung der Verwenderprozessor-Routinen bei Schritt 504 initiiert. Die Ausführung der Verwenderprozessor- Routinen wird kontinuierlich durchgeführt, bis sie durch Interrupt-Signal unterbrochen wird, die anderen Primärfunktionen des Betriebssystemprogramms zugehörig sind. Interrupt-Anforderungen werden durch Prozessormodul-Komponenten und durch zeitig getaktete Unterbrechungen, die durch den Interrupts-Controller des Bus- Controllers 114 erzeugt werden, erzeugt, um ein einzelnes Interrupt-Signal für den Mikroprozessor 112 zu erzeugen. Der Bus-Controller 114 liefert die Startadresse der geeigneten Interrupt-Serviceroutine für den Mikroprozessor 112. Das Auftreten eines Interrupt-Signals wird bei dem Entscheidungsschritt 506 erkannt und die Prozedur, die von der Adresse angegeben wird, die von dem Bus-Controller 114 geliefert wird, wird durch den Verfahrensschritt 508 ausgeführt. Bei Beendigung der Ausführung des Unterbrechungs-Schritts wird die Ausführung der Verwenderprozessor-Routinen wieder aufgenommen, wie dies durch die rückkehrende Linie in dem Flußdiagramm von Fig. 3a, die dem Schritt 504 unmittelbar vorangeht, angegeben ist.
Die Verwenderprozessor-Routinen 158 initiieren die Ausführung der Verwender-Anwendungsprogramme und beobachten deren Ausführung mittels eines Wachhund-Zeitgebers. Jede Anwendung ist mit zwei Aufgabenzeigern versehen, von denen einer die Ausführung der Aufgaben-Initiierungsroutinen und der andere die Ausführung der Aufgaben-Hintergrundroutinen beherrscht. Die Ausführung der Verwenderanwendungs-Initiierungsroutinen bewirkt ein Setzen des Aufgaben-Zeigers zum Beherrschen der Ausführung der Hintergrundroutinen der Verwenderanwendung. Danach bewirkt jeder Aufruf der Verwenderanwendungs-Routinen die Ausführung der Hintergrund-Routinen der Verwenderanwendung. Aufgabenzeiger für die Initialisierungsroutinen der Verwenderanwendung werden mit der Ausführung der Initialisierung des Verwenderprozessors bei dem Verfahrensschritt 502 gesetzt. Es wird jetzt auf Fig. 3b Bezug genommen. Ein ausgewählter Aufgabenzeiger wird bei dem Verfahrensschritt 501 gelesen. Wenn der Wert des Aufgabenzeigers Null ist, werden die Routinen, die dem ausgewählten Aufgabenzeiger zugehörig sind, nicht ausgeführt. Wenn der Wert des Aufgabenzeigers nicht Null ist, wir die Ausführung der zugehörigen Routinen bei dem Verfahrensschritt 512 von einer Adresse aufgerufen, die von dem Aufgabenzeiger bestimmt wird. Bei Beendigung der Ausführung der Verwenderanwendungsprogramme wird die Ausführung der Verwenderprozessor-Programme 158 bei dem Schritt 512 wieder aufgenommen, wo der Aufgabenzeiger-Index I erhöht wird. Bei dem Schritt 520 wird der Aufgaben-Wachhundzähler zurückgestellt. Der Aufgaben-Wachhundzähler erlaubt die Beobachtung der Dauer der Ausführung der Verwenderprozessor-Routinen. Bei dem Schritt 516 wird bestimmt, ob der Aufgabenzähler-Index einem Grenzwert gleich ist oder nicht. Falls er es ist, wird der Aufgabenzähler- Index auf Null gesetzt, was angibt, daß alle Verwenderanwenderprogramme, die jeder der durch den Aufgabenzeiger angegebenen Aufgaben zugehörig ist, ausgeführt worden ist. Danach folgt die Ausführung der Anwender- Prozessor-Programme bei dem Entscheidungsschritt 510 in Abhängigkeit von dem Auftreten einer Unterbrechung, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 3a beschrieben worden ist. Wenn bei dem Entscheidungsschritt 516 bestimmt wird, daß der Aufgabenzeiger-Index nicht dem Grenzwert gleich ist, ist der Schritt 518 übersprungen und die Ausführung wird bei dem Entscheidungsschritt 510 fortgesetzt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Anmelders sorgen die Verwenderprozessor-Programme für die Ausführung von bis zu vier unterschiedlichen Verwenderanwendungen oder -aufgaben. Bei einem Ausführungsbeispiel erzeugt die einzige Verwenderanwendung Daten, die auf dem Display 54 der Bedienstation 90 darzustellen sind.
Jede Funktion des Betriebssystems, das in Antwort auf das Auftreten eine Interrupt-Signals auszuführen ist, ist einer Prioritätsebene zugeordnet, um die Reihenfolge, in der der die Interrupt-Verarbeitung auszuführen ist, zu bestimmen. Die höchste Interrupt-Prioritätsebene ist einem Systemzeitgeber-Interrupt zugeordnet, das in einem festen Intervall von zwei Millisekunden auftritt. Die Verarbeitung von Ereignisdetektor- Routinen wird in Antwort auf das Auftreten von System- Zeitgeberinterrupt-Signale ausgeführt.
Es wird auf Fig. 3c Bezug genommen. Die Ereignisdetektor-Verarbeitung wird bei dem Verfahrensschritt 530 aufgerufen. Die Kontrolle für die Ereignisdetektor-Routinen beobachtet kontinuierlich ausgewählte Signale, um das Auftreten eines Ereignisses zu bestimmen, das von der Übereinstimmung eines ausgewählten Signals mit einem vorgegebenen (Trigger-) Wert wiedergegeben wird. Der ausgewählte Eingang kann eine digitale Darstellung beinhalten von: Ausgangssignalen, die in dem Verlauf der Ausführung von Anwenderprogrammen 160 einschließlich binäre Steuersignale und intervallvariablen Werte, die mit der Maschine und den Steuerbedingungen zugehörig sind, erzeugt werden; Eingangssignale einschließlich analoger Eingangssignale, die durch das Prozeßmodul 104 verarbeitet werden und binäre Eingangssignale, die über das Eingangsschnittstellen-Modul 106 empfangen werden; und Zeitvorgabesignale, die bei in dem Verlauf der Ausführung der Ereignisdetektorprogramme erzeugt werden. Ein programmierter Ablauf, der typischerweise eine Änderung der Zustands eines oder mehrerer Ausgangssignale einschließt, wird in Antwort auf die Erkennung von Trigger-Ereignissen ausgeführt. Der programmierte Ablauf kann eine unmittelbare Übertragung von Einsollwerten zu dem Signalprozessormodul 104, Änderungen des Zustands von Ausgangssignalen an, beispielsweise, dem DC-Ausgangs-Schnittstellenmodul 102, die Inituerung der Ausführung von zusätzlichen Ereignisdetektorabfolgen oder die Inituerung der Messung der verstrichenen Zeit durch Zeitgeber, die in den Ereignisdetektor-Programm mit 144 implementiert sind, bewirkt. Die Anmelder haben bis zu vier gleichzeitig aktive Ereignisdektoren vorgesehen, wobei jeder aktive Ereignisdetektor bei jedem Auftreten des System- Zeitgeber und Interrupts verarbeitet wird. Eine Gesamtbeschreibung der Ereigniserkennung-Verarbeitung wird im folgenden vorgenommen.
Bei Beendigung der Ausführung der Ereignisdetektorverarbeitung werden Datengewinnungsroutinen bei dem Prozeßschritt 532 ausgeführt. Die Datengewinnung erlaubt ein periodisches Abtasten von ausgewählten Eingangssignalen und die Speicherung der Abtastwerte zum Zugriff durch die Maschinensteuerungs-Anwendungsprogramme. Die Periode des Abtastens ist programmierbar und die maximale Anzahl von genommenen Abtastungen ist vorgegeben. Bei Beendigung der Ausführung der Datengewinnungsroutinen wird ein System-Wachhund-Zeitgeber durch den Verfahrensschrift 532 rückgestellt. Der System-Wachhund- Zeitgeber wird verwendet, um die Zeit während der der Mikroprozessor mit der Ausführung von Routinen beschäftigt ist, zu beobachten. In dem Fall, daß der Wachhund-Zeitgeber nicht zurückgestellt ist, wird eine Auszeit-Bedingung erkannt, die einen fundamentalen Systemfehler, der einen Wartungseingriff erfordert, angibt. Bei dem Prozeßschritt 538 wird der Aufgabenwachhundzähler, der von dem Verwenderprozessor zurückgestellt wird, inkrementiert. In dem Fall, daß der Verwenderprozessor bei dem Rückstellen des Aufgaben-Wachhund- Zählers versagt, wird der Zähler auf einem Grenzwert inkrementiert, der das Versagen des Aufgabenprozessors angibt und ein Fehlerstatus wird gesetzt. Die Ausführung der Verwenderanwendungs-Prozeßroutinen wird durch die Rückstellung über das Terminal 536 wieder aufgenommen.
Die zweithöchste Interrupt-Prioritätsebene ist den Interrupt-Signalen zugeordnet, die von dem Tastatur- Controller 128 erzeugt werden. Interrupt-Anforderungen werden von dem Tastatur-Controller 128 bei der Verfügbarkeit von Daten zur Übertragung erzeugt. Fig. 3b verdeutlicht, daß bei dem Verfahrensschritt 540 die Tastatur-Controller-Daten gelesen werden. Bei dem Entscheidungsschritt 542 wird bestimmt, ob die Tastaturdaten dem Echo-Zeichen entsprechen, das zur Verifikation der Kommunikation mit dem Tastatur-Controller 128 übertragen worden sind. Wenn es sich um eine Echo-Zeichen handelt, wird der Zähler bei dem Verfahrensschritt 544 zurückgestellt. Danach wird die Ausführung der Routinen des Verwender-Anwendungs-Prozessors über das Return durch das Terminal 548 wieder aufgenommen. Wenn in dem Entscheidungsschritt 542 erkannt worden ist, daß das gelesene Zeichnen kein Echo-Zeichen ist, wird das Zeichen, das an dem Ausgangs des Tastatur-Controllers 128 verfügbar ist, bei dem Verfahrensschritt 546 an einem Speicherort zum Zugriff durch die Anwendungsprogramme der Maschinensteuerung und der Anwendungsprogramme des Verwenders gespeichert. Danach wird die Ausführung der Routinen des Verwenderanwendungsprozessors über das Return des Terminals 548 wieder aufgenommen.
Die dritthöchste Interrupt-Prioritätsebene wird den Interrupt-Signalen zugeordnet, die von der Kommunikations-Schnittstelle 136 erzeugt werden. Die Kommunikations-Schnittstelle 136 erzeugt bei der Verfügbarkeit von Eingangsdaten an dem Datenbusterminal der Kommunikations-Schnittstelle eine Eingangsdaten-Interrupt-Anforderung. Die Kommunikationsschnitt-Stelle 136 erzeugt eine Ausgangsdaten-Interrupt-Anforderung, wenn Daten zu einer verbundenen Einrichtung zu übertragen sind und die verbundene Einrichtung in einem Zustand zu Empfang von Daten ist. Figur 3e verdeutlich, daß dann, wenn die Ausführung einer Ausgangsdatenroutine ausgewählt worden ist, wie dies durch die Y-Seite des Entscheidungsschritt 550 angegeben ist, Ausgangsdaten an den Kommunikatins-Schnittstellendaten-Bus-Anschluß bei dem Verfahrensschritt 552 geschrieben werden. Wenn die Eingangsdaten-Interrupt-Routine ausgewählt ist, wie dies in dem Entscheidungsschritt 550 durch das "N" angegeben ist, werden die Eingangsdatenbotschaften von dem Datenbus-Terminal der Kommunikations-Schnittstelle 128 bei dem Verfahrensschritt 554 gelesen. Bei der Beendigung entweder des Verfahrensschritts 552 oder des Verfahrensschritts 554 wird die Ausführung der Verfahrensroutinen der Anwenderanwendung über das Return über das Terminal 556 wieder aufgenommen.
Die vierthöchste Interrupt-Prioritätsebene ist dem Abtastinterruptsignal der Maschinensteuerung zugeordnet, das zu einer programmierbaren Periode, die der Ausführung der Anwendungs-Verarbeitungs-Routinen der Maschinensteuerung zugeordnet ist,erzeugt wird. Fig. 3f verdeutlich, daß bei dem Auftreten eines Abtastinterruptsignals der Maschinensteuerung der Austausch von Daten zwischen den Eingangs- und Ausgangsschnittstelleneinrichtungen und dem Datenbereich der Schnittstelle der Maschinensteuerung durch den Verfahrensschritt 560 bewirkt wird. Die digitale Darstellung der binären Zustandssignale werden gemeinsam mit dem Datenaustausch der Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle erzeugt. Bei dem Verfahrensschritt 526 wird der Übersetzer für das Anwendungsprogramm der Maschinensteuerung aufgerufen. Die Übersetzerprogramme 154 steuern die Ausführung der Anwenderprogramme 160 der Maschinensteuerung. Eine Beschreibung der Funktionen des Übersetzers des Anwendungsprogramms der Maschinensteuerung ist in der US- Patentschrift 4 486 830 dargestellt. Nach dem Abschluß der Ausführung der Übersetzerprogramme der Maschinensteuerungsanwendung wird ein Echozeichen an den Tastatur-Controller 128 bei dem Prozeßschritt 568 ausgegeben. Bei dem Prozeßschritt 570 wird der Echozeichen- Zähler inkrementiert. Der Echozeichenzähler wird, bei Normalbetrieb, durch die Interrupt-Service-Routine des Tastatur-Controllers rückgestellt, wie in Fig. 3d gezeigt. Der Entscheidungsschritt 572 bestimmt, ob der Echozeichen-Zähler auf einen Grenzwert inkrementiert ist, der ein sich wiederholendes Versagen der Bedienerstation zu erkennen des Echozeichens inkrementiert ist. Dies zeigt an, daß ein Kommunikationsfehler und ein Fehlerzustand bei dem Verfahrensschritt 574 vorhanden ist. Nach der Ausführung des Echozeichen-Zählerprüfschritts werden die Prozessormodul-Hintergrundprogramme 148 bei dem Verfahrensschritt 564 aufgerufen. Die Hintergrundprogramme werden verwendet, um Funktionen auszuführen, einschließlich: Übergabe oder Konfiguration von Vektordaten zu dem Signaiprozessor-Modul 104, Laden der Uhrzeitdaten von dem Bus-Controller 114 an Registerorte, die von den Anwenderprogrammen für die Maschinensteuerung und die Anwenderprogramme des Verwenders zugänglich sind, und setzen von Parametern, die Datenzugangsanforderungen zugehörig sind, welche durch die Ausführung der Anwenderprogramme der Maschinensteuerung erzeugt werden. Bei Beendigung der Ausführung der Hintergrundroutinen werden die Verfahrensroutinen der Verwenderanwendung über das Return des Terminals 566 wieder aufgenommen.
Die Verarbeitung des Ereignisdetektors wird unter Bezugnahme auf Fig. 39 beschrieben. Bei dem Verfahrensschritt 570 werden alle aktiven Ereignisdetektor- Zeitgeber inkrementiert, um den Ablauf der Periode darzustellen, die durch das Auftreten des Systemzeiter- Interrupt markiert ist. Bei dem Verfahrensschritt 572 wird ein Abfolge-Zeiger des gewählen Ereignisdetektor gelesen. Der Abfolgezeiger gibt die aktive Abfolge des von dem Ereignisdetektor-Ausfallindex I ausgewählten Ereignisdetektors an. Bei dem Entscheidungsschritt 574 wird bestimmt, ob das Trigger-Ereignis, das der aktiven Abfolge des ausgewählten Ereignisdetektors zugehörig ist, aufgetreten ist. Der aktiven Abfolge sind Daten zugeordnet, die das Signal zum Vergleich identifizieren und den gewünschten Wert, mit dem das Signal zu vergleichen ist. Das Trigger-Ereignis kann, wie oben erwähnt, mit einem ausgewählten analogem Eingangssignal in Übereinstimmung sein, beispielsweise mit dem analogen Eingang, das dem Positionsmeß-Potentiometer 161 zugehörig ist, es kann mit einem vorgegebenen Wert in Übereinstimmung, das, beispielsweise, eine Position der beweglichen Platte 26 markiert, das einer gewünschten Änderung des Betriebs des Klemmechanismus zugehörig ist. In diesem Fall wird das analoge Eingangssignal mit einem programmierten Wert, der dem Soll-Wert entspricht, verglichen. Weiter kann das Trigger-Ereignis die Erkennung des Auslaufens einer vorgegebenen Zeitdauer sein, die von einem aktiven Ereignisdetektor- Zeitgeber gemessen ist. In diesem Fall wird die Größe des ausgewählten Zeitgebers mit einem programmierten Wert verglichen, der die gewünschte Anzahl der Interrupt-Perioden System-Zeitgebers definiert. Alternativ kann das Trigger-Ereignis die Erkennung eines binären Statussignal sein, das einen vorgegebenen Zustand angenommen hat. In diesem Fall wird das ausgewählte binare Statussignal mit dem gewünschten Statussignal verglichen.
Wenn das Trigger-Ereignis aufgetreten ist, wird die Aktion, die als mit der aktiven Abfolge auszuführen programmiert ist, bei dem Verfahrensschritt 576 bewirkt. Die Aktion kann die Ausgabe neuer Sollwert-Daten an das Signalverarbeitungsmodul 104 oder aber eine Änderung des Zustands der Ausgangssignale durch die DC- Ausgabe-Schnittstelle 102 beinhalten. Daten, die die Ausgabe oder den zu erreichenden Soll-Wert und die neuen Werte definieren, werden mit der Programmierung der Ereignisdetektor-Trigger-Antwort eingeschlossen. Um eine Änderung der Soll-Werte in Antwort auf einen getriggerten Ereignisdetektor zu bewirken, schreibt der Prozessor 112 neue Sollwerte in den Ausgangs-Registervektor, der durch Dualport-Speicher ausgetauscht ist, auf das Signalprozessor-Modul 104. Um eine Änderung in einer Ausgangs-Schnittstelle in Antwort auf einen getriggerten Ereignisdetektor zu bewirken, schreibt der Prozessor 112 neue Ausgangsdaten auf die geeignete Geräte-Schnittstelle. Zusätzlich kann die Aktion den Betrieb anderer Ereignis-Detektoren bewirken, wie dies in dem US-Patent 4 745 541 beschrieben ist. Bei Abschluß der Ausführung der Trigger-Antwort, wird ein neuer Wert in den aktiven Abfolgezeiger geladen, um die nächste aktive Sequenz des ausgewählten Ereignisdetektors an dem Verfahrensschritt 578 anzugeben.
Wenn in dem Entscheidungsschritt 574 bestimmt wird, daß das Trigger-Ereignis nicht aufgetreten ist, werden die Verfahrensschritte 576 und 578 übersprungen und die Detektor-Verarbeitung setzt sich an dem Verfahrensschritt 580 fort, wo der Ereignisdetektor-Auswahlindex inkrementiert wird. Bei dem Entscheidungsschritt 582 wird bestimmt, ob der Selektionsindex des Entscheidungsdetektors einem Grenzwert entspricht, der der Anzahl der zulässigen aktiven Ereignisdetektoren gleich ist. Wenn der Index dem Grenzwert gleich ist, wird er in dem Verfahrensschritt 584 auf Null gesetzt und die Ausführung der Prozeßroutine der Anwendung des Verwenders wird über das Return über das Termin 586 wieder aufgenommen. Wenn in dem Entscheidungsschritt 582 bestimmt wird, daß der Selektionsindex des Ereignisdetektors nicht dem Grenzwert gleich ist, setzt die Verarbeitung des Verarbeitungsdetektors an dem Verfahrensschritt 572 fort unter Verwendung des neuen Werts des Index, um den ausgewählten Ereignisdetektor zu identifizieren. Auf diese Weise wären alle aktiven Ereignisdetektoren für jedes Auftreten eines Interrupts des System-Zeitgebers verarbeitet, wodurch Änderungen der Sollwert-Daten für das Signalverarbeitungs-Modul 104 mit der Rate des Auftretens des Interrupts des System- Zeitgebers ermöglicht wird.

DC-Ausgangs-Schnittstellen-Modul

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet das DC- Ausgangs-Modul 105 sechzehn DC-Ausgangs-Schnittstellenschaltungen unter Verwendung von MOS-Effekt-Transistoren als Ausgangstransistoren. Diese Transistoren haben die Fähigkeit zum Tragen eines großen Stroms mit einem relativ geringen Energieverbrauch verglichen mit üblichen bipolaren Leistungstransistoren. Infolgedessen sind Wärmesenken für den Transistor bei einem Normalbetrieb nicht erforderlich, wodurch die Fläche, die für jede Schnittstellen-Schaltung erforderlich ist, verringert wird. Die Ausgangs-Schnittstellen-Schaltungen weisen eine Überstrom-Schutzschaltung auf, um die Ausgangstransistoren in Antwort auf das Erkennen eines übermäßigen Stroms, der der Last zugeführt wird, gesperrt werden.
Eine beispielhafte DC-Ausgangs-Schnittstellenschaltung soll unter Bezugnahme auf Fig. 4 erlutert werden. Der Drain-Anschluß des Ausgangs-Transistors 600 ist mit der positiven DC-Ausgangs-Versorgungsspannung verbunden. Ein Strommeßwiderstand 602 ist zwischen dem Source- Anschluß des Ausgangstransistors 600 und dem Ausgangsterminal der Schnittstellen-Schaltung verbunden. Die von der DC-Ausgangs-Schnittstellen-Schaltung zu betreibende Last ist zwischen dem Ausgangsanschluß der Schnittstellen-Schaltung und einer Rückführleitung verbunden, die eine Rückführung für die DC-Ausgangs- Spannungsversorgung bildet. Ein Gatter-Treibersignal für den Ausgangstransistor 600 wird von dem Signal hergeleitet, das über der Sekundärwicklung des Transformators 604 auftritt. Ein Ausgangs-Schnittstellen-Steuersignal C ist mit einem hochfrequenten Impulszug OSC über Puffer 608 bzw. 610 kombiniert, um ein Treibersignal DRV an dem Ausgang des Puffer-Transistors 606 für die Primärwicklung des Transformators 604 zu erzeugen. Der Transformator 604 stuft das Treibersignal um ein Verhältnis von 2 : 1 ab, um ein Gattereintriebsignal zu erzeugen, das etwa halb so groß wie die Ausgangsversorgungsspannung ist. Das Treibersignal wird durch die Diode 612 halbwellen-gleichgerichtet und wird von der Kapazität 613 gefiltert, um ein DC-Gattertreibersignal für den Ausgangstransistor 600 zu erzeugen. Die Frequenz des Impulszuges ist derart, daß das halbwellengleichgerichtete Gattertreibersignal nicht dazu führt, daß der Ausgangstransistor 600 seine Leitfähigkeit während des Impulszugs bei normalem Betrieb verliert. Eine MOS FET Ausschalt-Einrichtung 614 ist zwischen dem Gatterantriebssignal und seiner Rückführung geschaltet, um ein schnelles Ausschalten des Ausgangstransistors 600 zu bewirken, wenn das Gattertreibersignal entfernt wird. Die Anmelder haben eine MD 1000B MOS FET Ausschalt-Einrichtung gewählt, die von Motorola Inc. verfügbar ist. Bei dem Entfernen des Gatterantriebs entfernt die Einrichtung eine Ladung, die an dem Gatter des Ausgangstransistors 600 gespeichert ist, um ein schnelles Schalten des Ausgangstransistors in seinen "OFF"-Zustand zu bewirken.
Es wird jetzt auf Fig. 4 Bezug genommen. Der Ausgangstransistor 600 ist gegen übermäßige Lastströme mittels einer Zwischenspeicher-Schaltung, die Transistoren 618 und 612 aufweist, entsprechend einem Überstrom, der an dem Strommeßwiderstand 602 erkannt wird, geschützt. Wenn die Spannung, die über dem Strommeßwiderstand 602 entwickelt wird, zunimmt, wird ein in Reihe liegender Transistor 612 leitfähig gemacht. Der Strom, der von dem Transistor 616 durchgeleitet wird, lädt einen Kondensator 624 über einen Reihenwiderstand 622 mit einer Zeitkonstante auf, die durch die Werte dieser Komponenten bestimmt wird. Die Zeitkostante wird gewählt, um eine gewollte vorgegebene Periode des Überstrom- Betriebs vor dem Ausschalten des Ausgangstransistors 600 zu erreichen. Nachdem der Kondensator 624 soweit aufgeladen worden ist, daß er den Basis-Emitter-Weg des Transistors 620 auf lädt, leitet der Transistor 620 und der Entwicklung der Entspannung über den Widerstand 626, der den Basis-Emitter-Weg des Transistors 616 vorspannt. Bei einem Einschalten des Transistors 616 wird der Transistors 620 eingeklinkt, was zu einem Entfernen des Gatterantriebssignals von dem Ausgangstransistor 600 führt, während gleichzeitig der Strom erhöht wird, der von dem Transformator 604 geliefert wird. Der eingeklingte Zustand des Transistors 620 kann lediglich durch ein Entfernen der Energie von dem Zwischenspeicherkreis bewirkt werden. Dies kann erreicht werden durch Setzen des Schnittstellen-Steuersignals C in seinen tiefen Zustand, wodurch ein Schalten des Transistors 606 in Antwort auf den Impulszug verhindert wird unter Eliminierung des Antriebssignals auf der Sekundärseite des Transformators 604.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Sensor vorgesehen, um das Auftreten eines Überlast-Zustands zu erkennen und um eine Fehlersignal an die Expansionsbus-Schnittstelle abzugeben. Der Komparator 630 vergleicht die Größe des primären Treibersignals DRV des Transformators mit einem Bezugswert, der von einem Spannungsteiler abgeleitet wird, welcher durch Widerstände 632 und 634 gebildet wird. Unter normalen Bedingungen ist die induktive Rückstoßspannung, die an dem Kollektor des Transistors 606 auftritt, wenn der Transistor OFF geschaltet wird, ungefährt doppelt so hoch, wie die Zenerspannung der Zenerdiode 633. Dies stellt sicher, daß der positive (nicht invertierende) Eingang des Komparators 630 über die Bezugsspannung, die an dem negativen (Inverter) des Komparators anliegt, vorgespannt ist. Unter diesen Bedingungen ist der Ausgang des Komparators 630 hoch. Die erhöhte Last auf der Sekundärseite des Transformators 604, die sich aus dem eingeklinkten Zustand des Überstrom-Zustandes ergibt, führt zu einer Abnahme der induktiven Rückstoßspannung, die an dem Kollektor des Puffer-Transistors 606 auftritt. Diese Abnahme ist ausreichend, um die Zustände an den Eingängen des Komparators 630 umzukehren, was dazu führt, daß der Ausgang des Komparators auf einem tiefen Niveau getrieben wird. Der tiefe Ausgang des Komparators 630 setzt den Ausgang des Flip-Flops 630, um ein Interrupt-Anforderungssignal zu erzeugen. Die Interrupt-Anforderung wird schließlich über den Expansionsbus 100 fortgeführt und wird durch den Interrupt- Controller des Bus-Controllers 114 verarbeitet. Um sicherzustellen, daß der positive Eingang des Komparators 630 während Perioden, bei denen die Ausgangs-Schnittstelle OFF geschaltet ist, positiver ist, als der negative Eingang, tritt der Transistor 636 in Antwort auf das Ausgangs-Schnittstellen-Steuersignal C geschaltet. Wenn das Schnittstellen-Steuersignal C tief ist, wird der Transistor 636 ON sein, was den positiven Eingang des Komparators 630 auf einen Wert zwingt, der positiver ist, als der negative Eingang. Um das Schalten des Komparators 630 während der Perioden, bei denen das Treibersignal DRV tief ist und die Schnittstelle auf ON geschaltet ist, zu verhindern, schafft der Kondensator 636 die erforderliche Hysterese an dem positiven Eingang des Komparators 630.
Obwohl das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung als mit drei Arten von Modulen versehen, die mit dem Expansionsbus verbunden sind, ergibt sich, daß aufgrund der Beachtung der in das Standard Architecture-Bus- Definition durch die Anwender jedes Modul, daß für den Bus entwickelt worden ist, verbunden werden kann. Es ist daher berücksichtigt, daß käuflich erhältlich Produkte, die Netzwerk-Schnittstellen, Plattenantriebe, Speichererweiterungen und andere funktionelle Typen außer dem Bereich von PC zu dem Steuersystem hinzugefügt werden können, falls dies erforderlich ist. Dem Fachmann ist deutlich, daß die Verwendung des Bus-Controllers 114 in Kombination mit der Industry Standard Architecture-Bus-Definition die Aufgabe der Schaffung von Betriebssoftware zur Unterstützung der Funktionen, die durch diese Produkte geschaff werden, erheblich vereinfacht.

Claims

1. Ein Verfahren zum Steuern einer Spritzgußmaschine (10) mit wenigstens einer Maschineneinrichtung, die auf ein analoges Steuersignal anspricht und wenigstens einem Wandler (23, 43, 163) zum Erzeugen eines gemessenen Parametersignals, das einen Maschinenzustand angibt, der durch den Betrieb der Maschineneinrichtung beeinflußt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a. Erzeugen von analogen Eingangssignalen, die die Werte der gemessenen Maschinenparameter angeben, in Antwort auf das gemessene Parametersignal;

b. Erzeugen von binären Statussignalen, die den Status von ausgewählten Maschinenzuständen wiedergeben,

c. Erzeugen von Zeitsignalen, die die verstrichenen Zeitdauern, die den Maschinenzuständen zugehörig sind, darstellen,

d. Erzeugen von Soll-Wert-Signalen, die den gewünschten Betrieb einer Maschineneinrichtung in Antwort auf die Erkennung der Übereinstimmung von auswählbaren analogen Eingangssignalen, binären Statussignalen und die verstrichene Zeit angebenen Signalen mit vorgegebenen Werten, die das Auftreten der Ereignisse, die mit dem Betrieb der Maschine verbunden sind, angeben, definieren; und

e. periodisches Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern der Maschineneinrichtungen, wobei die Werte der Steuersignale zu einem vorgegebenen Schleifenschlußintervall in Antwort auf die Sollwertsignale, die ausgewählten analogen Eingangssignale und die Steueralgorithmen, die sich auf die gewählten Soll-Werte und die gewählten gemessenen Parameterwerte beziehen, berechnet sind.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens von Soll-Wert-Signalen weiter die folgenden Schritte aufweist:

a. Erzeugen eines Systemzeitgeber-Interrupt-Signals, das ein erstes vorgegebenes Interrupt- Intervall definiert; und

b. Vergleichen der Werte, die durch wahlweise die analogen Eingangssignale, die binären Statussignale oder die die verstrichene Zeit angebende Signale dargestellt sind, mit vorgegebenen Werten zum Erkennen einer Übereinstimmung mit dieser dargestellt werden.

3. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Übereinstimmung eines die verstrichene Zeit angebenden Signals und eines vorgegebenen Werts zu erkennen sind und der Schritt des Erzeugens von Soll-Wert- Signalen weiter die folgenden Schritte aufweist:

a. Inkrementieren eines der verstrichenen Zeit entsprechenden Wertes in Antwort auf das Auftreten eines Systemzeitgeber-Interrupt-Signals, wobei der Wert der verstrichenen Zeit die Anzahl des Auftretens von Systemzeitgeber-Interrupt-Signalen von einem vorgegebenen Ereignis markiert; und

b. Vergleichen des inkrementierten, die verstrichene Zeit angebenen Werts mit einem vorgegebenen Wert.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens von analogen Eingangssignalen weiter den Schritt des periodischen Abtastens des gemessenen Parametersignals zu dem Schleifenschlußintervall angibt.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens von binären Statussignalen weiter die folgenden Schritte aufweist:

a. Periodisches Erzeugen eines Abtast-Interrupt- Signals bei einem zweiten vorgegebenen Interrupt-Intervall; und

b. Erzeugen von binären Statussignalen in Antwort auf gewünschte Zustände der Geräte und die tatsächlichen Zustände der Geräte, die in Übereinstimmung mit Zuständen der Maschine bestimmt werden, die bei dem Auftreten des Abtast-Interrupt-Signals vorhanden sind.

6. Ein Steuersystem für eine Spritzgußmaschine (10), die mit wenigstens einer auf ein analoges Steuersignal ansprechenden Maschineneinrichtung und wenigstens einem Wandler (23, 43, 163) zum Erzeugen eines gemessenen Parametersignals, das einen Maschinenzustand darstellt, der durch den Betrieb der Maschineneinrichtung beeinflußt wird, aufweist, wobei das Maschinensteuersystem beinhaltet:

a. ein Prozessormodul (110), das einen Expansionsbus aufweist, wobei das Prozessormodul Ereignisdetektorprogramme ausführt, um die Übereinstimmung von wahlweise analogen Eingangssignalen, binären Statussignalen, die den Status von ausgewählten Zuständen der Maschine darstellen, und Zeitsignalen, die die verstrichenen Zeitdauern&sub1; die mit Maschinenzuständen verbunden sind, darstellen, mit vorgegebenen Werten zu erkennen, und Soll-Wert-Signale in Antwort darauf erzeugt; und

b&sub6; einem Signalverarbeitungs-Modul (104), das mit dem Systemprozessor-Modul (110) über einen Expansionsbus verbunden ist, wobei das Signalverarbeitungs-Modul Mittel zum periodischen Abtasten der gemessenen Parametersignale zum Erzeugen von analogen Eingangssignalen und Mittel, die auf die analogen Eingangssignale und auf die Soll-Wert-Signale zum periodischen Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern des Betriebs der Maschineneinrichtungen anspricht, aufweist.

7. Das Steuersystem nach Anspruch 6, wobei das Prozessormodul weiter aufweist:

a. Mittel zum periodischen Erzeugen eines Systemzeitgeber-Interrupt-Signals, das ein erstes vorgegebenes Zeit-Intervall definiert,

b. Mittel, die auf das Systemzeitgeber-Interrupt-Signal ansprechen, um die Zeitwerte zu inkrementieren, die durch die der entsprechenden Zeit entsprechenden Werte dargestellt werden und zum Markieren der Anzahl des Auftretens von Systemz eitgeber-Interrupt-Signalen von vorgegebenen Ereignissen, und

c. Mittel zum Vergleichen von Werten, die wahlweise durch analoge Eingangssignale, wie nähere Statussignale und der verstrichenen Zeit entsprechenden Signale dargestellt werden, mit vorgegebenen Werten, um eine Übereinstimmung mit diesen zu erkennen.

8. Das Steuersystem nach Anspruch 7, wobei das Prozessormodul weiter aufweist:

a. Mittel zum periodischen Erzeugen eines Abtast-Interrupt-Signals, das ein zweites vorgegebenes Interrupt-Intervall definiert, und

b. Mittel zum Erzeugen von binären Statussignalen in Antwort auf die gewünschten Zustände der Einrichtungen und der tatsächlichen Zustände der Einrichtungen, die in Übereinstimmung mit den Zuständen der Maschine bei dem Auftreten des Abtast-Interrupt-Signals bestimmt werden.

9. Das Steuersystem nach Anspruch 6, weiter mit einer Bedienstation, die mit einem Display und einer Tastatur versehen ist, wobei die Bedienperson entfernt von dem Prozessormodul angeordnet ist.

10. Das Steuersystem nach Anspruch 9, wobei das Prozessormodul weiter aufweist:

a. einen Tastatur-Controller zum Lesen und Wandeln von Tastatur-Daten, die von der Tastatur erzeugt werden, und

b. einen Display-Controller zum Erzeugen von Daten in einem Format, das die Displayeinrichtung verlangt.

11. Das Steuersystem nach Anspruch 6, wobei der Expansionsbus mit der Industry-Standard-Architecture kompatibel ist.

12. Das Steuersystem nach Anspruch 6, weiter mit einem DC-Ausgangsschnittstellen-Modul, das mit dem Prozessor-Modul über den Expansionsbus verbunden ist und eine Mehrzahl von DC-Ausgangsschnittstellen- Schaltungen, die auf Schnittstellen-Steuersignale ansprechen und Mittel zum Verhindern der Leitung eines Stroms an dem Ausgang einer Schnittstellen- Schaltung in Antwort auf das Messen eines diesem zugeführten Überlaststroms, aufweisen.

13. Das Steuersystem nach Anspruch 12, wobei die Schnittstellenschaltung aufweist:

a. einen Ausgangs-Transistor zum Liefern von Strom zu einer Last,

b. einen Eingangs-Puffer zum Erzeugen eines AC- Treibersignals in Antwort auf ein Schnittstellen-Steuersignal,

c. einem Gleichrichter zum Erzeugen eines DC- Treibersignals zum Steuern des Ausgangstransistors in Antwort auf das AC-Treibersignals,

d. Mittel zum Messen des Stroms, der einer Last zugeführt wird, und

e. Mittel zum Zwischenspeichern, die auf die Messmittel zum Entfernen des DC-Treibersignals von dem den Laststrom liefernden Transistor ansprechen und die Last, die von dem Eingangspuffer dargestellt wird, erhöhen.

14. Das Steuersystem von Anspruch 13, wobei die Schnittstellen-Schaltung weiter Mittel aufweist, die auf die Last an dem Puffer zum Erkennen des Zustands der Zwischenspeichermittel ansprechen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das für den Prozessor über den Expansionsbus zugänglich ist.

15. Das Steuersystem von Anspruch 14, wobei das Eingangs-Puffer weiter aufweist:

a. Mittel zum Erzeugen eines Impulszuges,

b. ein Eingangs-Schaltmittel;

c. Mittel zum logischen Kombinieren des Schnittstellen-Steuersignals und des Impulszuges zum Steuern der Eingangs-Schaltmittel, und

d. einen Wandler, der auf die Eingangs-Schaltmittel anspricht, um ein AC-Antriebssignal zu erzeugen.