DK163749B - Programmerbart sekvensstyreorgan - Google Patents

Description

i

DK 163749 B

Opfindelsen angår generelt et programmerbart sekvenssty-reorgan af den i krav l's indledning angivne art. Et sådant sekvensstyreorgan er kendt fra US-A-3 944 987.

5 Konventionelt har sekvensstyrekredsløb baseret på driften af relæer udnyttet relækontakter, især NO (normalt åbent) kontakter og NC (normalt sluttede) kontakter i kombination til at udgøre et kompliceret styrekredsløb, som er udsat for at lide af mange mangler, især ved ændring af en 10 forbindelse. Der har derfor i de senere år været foreslået mange typer sekvensstyreapparater, som især anvender halvlederkredsløb og som er programmerbare (herefter betegnet som et sekvensstyreorgan).

15 I et typisk sekvensstyreorgan er programmering og logisk drift for NC kontakten blevet udført på mange måder.

F.eks. har sekvensstyreorganet en basiskonstruktion som vist i fig. 1, som omfatter en indgangssignalkilde 1 med 20 en kontakt 01 (NO-kontakt), en kontakt 02 (NC-kontakt), en kontakt 03 (NO-kontakt).... og en kontakt n (NO-kontakt), en indgangssektion 2, en central behandlingsenhed (CPU) 3 til udføre logiske operationer baseret på programmerede sekvensdataer oplagret i en bruger RAM 5, et 25 system ROM 4 til at oplagre instruktioner til at styre behandlingen i CPU'en, en udgangssektion 6 til at afgive driftsresultater fra CPU'en til en ekstern enhed, og en programmeringssektion 7 til at programmere indholdet af sekvensen.

30 I sekvensstyreorganet, som er opbygget som ovenfor anført, oplagres information vedrørende kontakterne af et sekvenskredsløb som vist i fig. 2 i bruger RAM'en i mange formater, f.eks. som vist i fig. 3a og 3b.

Med henvisning til fig. 3a angiver et instruktionsord LD, at et kontaktsignal, som er udtryk for et indgangssignal 35 2

DK 163749 B

01, som følger instruktionsordet, skal "indlæses", og et instruktionsbord ANDNOT angiver, at et kontaktsignal, som er udtryk for et indgangssignal 02, som følger instruktionsordet, skal "indlæses, inverteres og derefter 5 ANDes". Disse instruktionsord er defineret ved specifikke koder.

Ifølge behandlingsproceduren, som er oplagret i system ROM 4, læser den centrale behandlingsenhed 3 således 10 først instruktionsordet LD af indholdet, som er oplagret i bruger RAM 5 og instruktionsordet fortolkes som "at være indlæst", fortsætter så med "at indlæse indgangskoden 01" og frembringe et indgangssignal svarende til koden 01 for indgangssignalkilden og læser derefter kon-15 taktsignalet.

Derefter fortsætter behandlingen med at læse og fortolke instruktionsordet ANDNOT, læse indgangskoden "02", og frembringe et tilsvarende indgangssignal og læse kontakt-20 signalet som i den foregående operation. Derefter inver teres kontaktsignalet i dette tilfælde og ANDes med det tidligere indgangskontaktsignal (01). På denne måde udføres alle operationerne i overensstemmelse med behandlingsprocedurerne, som er oplagret i systemet ROM 4.

25

Ved anvendelse af formatet, som er vist i fig. 3b, udføres en tilsvarende behandling. I dette tilfælde defineres en kode for invertering delvis af et indgangstal, og et instruktionsord AND defineret for at angive, at "de føl-30 gende indgangssignaler skal ANDes". Bortset fra det ovenstående ligner operationerne de i fig. 3a angivne.

Som det fremgår af det foregående, er sekvensprogrammet i de tidligere kendte apparater til behandling af NC kon-35 taktsignalet mere forfinet end til behandling af NO-kon-taktsignalet. Endvidere behøver den centrale behandlingsenhed 3 at tilføres fra ROM'en 4 med behandlingsprocedu- 3

DK 163749 B

ren, som angiver, at "NC-kontaktsignalet skal inverteres", hvilket resulterer i det alvorlige problem, at behandlingstiden forlænges.

5 Fra US-A-4 302 820 kendes et programmerbart styreorgan, som indeholder en mikroprocessor, som virker som svar på maskininstruktioner oplagret i et læselager. Et styreprogram bestående af programmerbare styre-type instruktioner er oplagret i en hukommelse med vilkårlig adgang. Disse 10 udøves ved at oversætte deres operationskoder til startadresser for tilsvarende sæt af maskininstruktioner. En eller flere "universalinstruktioner" kan yderligere være indeholdt i styreprogrammet og bliver oversat for at sætte mikroprocessoren i stand til at udføre et brugerdefi-15 neret sæt af mikroprocessormaskininstruktioner. Disse brugerdefinerede maskininstruktioner kan være oplagret i et læselager, eller de kan være oplagret i hukommelsen med vilkårlig adgang med styreprogrammet. Således er US-A-4 302 820 generelt rettet mod at sætte en valgt maskine 20 i stand til at udføre en sprogrutine som en del af styreprogrammet for at udføre specielle funktioner uden for rammerne af det fast programmerbare styreinstruktionssæt.

Et formål med opfindelsen er at tilvejebringe et program-25 merbart sekvensstyreorgan, som er i stand til at forbedre behandlingshastigheden med et forenklet kredsløb.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at det i krav 1 ’ s indledning angivne programmerbare sekvensstyreorgan 30 er ejendommeligt ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives i forbindelse med tegningen, hvorpå: fig. 1 er et blokdiagram, som viser en basiskonstruktion for et programmerbart sekvensstyreorgan, 35 4

DK 163749 B

fig. 2 viser et sekvenskredsløb, som er anvendeligt til at forklare et tidligere kendt sekvensstyreorgan, fig. 3a og 3 b viser sekvensprogramformater for sekvens-5 kredsløbet i fig. 2, fig. 4 er et blokdiagram af et sekvensstyreorgan ifølge opfindelsen, 10 fig. 5a og 5b viser sekvensprogramformater for sekvens-styreorganet i fig. 4, I fig. 6 er et blokdiagram af en anden udførelsesform for sekvensstyreorganet ifølge opfindelsen, 15 fig. 7 er en diagrammæssig angivelse, som viser en lagertilstand i et register, som er indeholdt i en central behandlingsenhed i udførelsesformen i fig. 6, og 20 fig. 8 er en diagrammæssig angivelse, som viser en lagertilstand i en bruger RAM i udførelsesformen i fig. 6. 1 forbindelse med fig. 4, 5a og 5b skal en foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen beskrives.

25

Et i fig. 4 vist kredsløb viser især komponenter, som rangerer fra en indgangssignalkilde til en central behandlingsenhed, og de samme komponenter som de i fig. 1 viste er dér betegnet med samme henvisningstal. Indgangs-30 sektioner 21 og 22 udgør et integreret datavælger-kreds-løb, som aktiveres med et adressesignal på en adresselinie Ά0-2, som fører fra den centrale behandlingsenhed 3 for at vælge en hvilken som helst af indgangslinierne, som er indeholdt i indgangssignalkilden 1 og tilsluttet 35 indgangssektionerne. En dekoder 32 aktiveres med et adressesignal på en adresselinie A3-4, som fører fra den centrale behandlingsenhed til at vælge en af indgangssek- 5

DK 163749 B

tionerne gennem en chipvælgerlinie CS3 eller CS4. En dekoder 31 er følsom over for et adressesignal på en adresselinie A12-15, som fører fra den centrale behandlingsenhed til alternativt at vælge hver komponent i systemet. I 5 fig. 4 vælger dekoderen 31 alternativt en bruger RAM 4 eller dekoderen 32 gennem en chipvælgerlinie CS1 eller CS2. Datalinier DI1 og DI2 er forbundet til at transmittere datasignaler fra indgangssektionerne 21 og 22 til den centrale behandlingsenhed 3.

10

Ifølge opfindelsen er et logisk inversionskredsløb 8 netop tilvejebragt. Det indeholder en sluseport 81, som, når den aktiveres, sender et modtaget datasignal, som det er, til et efterfølgende trin, og en invertersluseport, som, 15 når den aktiveres, inverterer et modtaget datasignal og sender det til det efterfølgende trin. Disse sluseporte 81 og 82 bliver normalt lukket og åbnet af et adressesignal på en adresselinie A10, som fører fra den centrale behandlingsenhed. Det logiske inversionskredsløb 8 har 20 desuden en sluseport 83, som sender datasignalet til den centrale behandlingsenhed, når en af indgangssektionerne vælges. Sluseporten 83 bringes i en af tre tilstande, d.v.s. "1", "0" eller "høj Impedans" for at undgå inter- lj ferens med de øvrige ikke viste datalinier.

25

Bruger RAM 5 oplagrer, i forvejen, programindhold efterspurgt af brugeren. Specielt sekvensindhold i form af formater som vist i fig. - 5a og 5b oplagres i bruger RAM*en. Som vist i fig. 5a og 5b tager instruktionsord 30 nærmere bestemt form som "maskinkoder" (LDA, ANDA), som kan fortolkes og behandles direkte med den centrale behandlingsenhed, og indgangstal er "effektive adresser", som indeholder inversionsinstruktioner (inversionskoder), som er egnet til at invertere indgangssignaler svarende 35 til indgangstallene. Således instruerer en CPU maskinkode LDA, at data skal læses fra en adresse betegnet med en operant (indhold som følger maskinkoden), og en CPU ma- 6

DK 163749 B

skinkode ANDA instruerer, at data skal læses fra en adresse betegnet med operant og sammenlægges med de tidligere resultater. Især er indgangstallet vist i fig. 5a opbygget af to linier (8 bit pr. linie) efter LDA eller 5 ANDA og har 16 bit ialt. Det antages nu, at den nulte bit til den syvende bit er på linie fra højre til venstre og i nederste linie af indgangstallet og ottende bit til femtende bit er på linie fra højre til venstre i den øverste linie. Indgangstallet "01" udgøres af "1" og "0", 10 i hvilke "1" er repræsenteret ved den nulte til den tredje bit og "0" er repræsenteret ved den fjerde til syvende bit. En inversionsinstruktion (som er "1" for inversion) repræsenteres med den tiende bit.

15 I drift udfører den centrale behandlingsenhed sekventielt behandlingsprocedurer ved bruger RAM 5 og som følge af "maskinkoderne" og "effektive adresser" er opbygget som ovenfor angivet, udfører den centrale behandlingsenhed sine grundfunktioner. Den centrale behandlingsenhed læser 20 og tyder nemlig en maskinkode, læser en operant (indhold efter maskinkoden), afgiver adresseinformation svarende til operanten på en adresselinie og læser data svarende til den afgivne adresseinformation (repræsentativ for en signaltilstand i indgangssignalkilden), således at be-25 handling i overensstemmelse med maskinkoden og operanten kan udføres ved høje hastigheder. Derfor virker den centrale behandlingsenhed til behandling i overensstemmelse med formatet i fig. 5a på den følgende måde. 1 2 3 4 5 6

For det første læser den centrale behandlingsenhed (CPU) 2 maskinkoden LDA og tyder, at data skal læses fra en 3 adresse bestemt ved operanten, og læser derefter indhold 4 af operanten til frembringelse af det udlæste indhold på 5 adresselinier AO til A15. I dette tilfælde vælger deko- 6 derne 31 og 32 linien CS2 eller CS3 og adressesignalet på adresselinien AO-2 for indgangssektionen 21 til at vælge indgangssignalet 01, som igen afgives på datalinien DI1.

7

DK 163749 B

Eftersom den tiende bit af indgangstallet nu er ”0", til-føres inversionssignalet gennem adresselinien A10 (inversionskodebit) for at vælge sluseporten 81 (ikke-inverte-ret sluseport), og et signal på linien CS2 åbner sluse-5 porten 83. Derfor bliver indholdene af indgangssignalet 01, som de er, transmitteret til den efterfølgende centrale behandlingsenhed 3.

Når den ovennævnte CPU behandling er blevet udført, læser 10 CPUen den næste maskinkode (ANDA) og bestemmer, at "de foregående resultater skal adderes med data ved en adresse betegnet ved operanten". Derefter afgives et adressesignal til adresselinien for adresselinien for at vælge indgangssignalet 02 og data er læst. Eftersom et adresse-15 signal på adresselinien A10 (inversionskodebit) i dette tilfælde er "1", vælges sluseporten 82 (inversionssluseport), og hermed inverteres data (NOT), sendes gennem sluseporten 83 til den efterfølgende centrale behandlingsenhed 3 og til sidst adderes med den forrige signal-20 information.

På denne måde udføres behandlingen sekventielt. Når den sidste behandling for bruger RAM 5 er blevet udført, vender processen tilbage til start og gentager samme program 25 ved store hastigheder.

Selv om adressesignalet i udførelsesformen i fig. 4 og 5a på adresselinien A10 for den tiende bit anvendes som inversionskodebit, kan en anden bit svarende til en anden 30 adresselinie, som ikke er i brug ifølge konstruktionen af

systemet, benyttes til samme formål. Det er klart, at et adressesignal på en adresselinie svarende til en inversionskodebit i ethvert tilfælde kan oplagres i bruger RAM

5.

Ifølge basisfunktionen for den centrale behandlingsenhed 3 kan formatet af fig. 5b anvendes. I dette format an- 35 8

DK 163749 B

bringes bit af indgangstallet og en bit af inversionskoden på en linie af brugeren RAM 5, med hovedbit defineret som kodebit. I dette tilfælde tilføres kodebiten derfor fra en adresselinie, som er forskellig fra adresselinien 5 A10 i udførelsesformen i fig. 4.

De foregående udførelsesformer er beskrevet ved hjælp af en ekstern indgangssignalkilde, men opfindelsen kan naturligvis anvendes ved et tilfælde, hvor en række ind-10 gangs/udgangssignaler i systemet samtidigt behandles med det logiske inversionskredsløb.

Desuden adskilles adresselinien og datalinien for den centrale behandlingsenhed fra hinanden i de foregående 15 udførelsesformer, men adresse og datalinierne kan multiplexes, og for at udføre operationen, som er tilsigtet med opfindelsen, kan en adresselinie (inversionskodebit) låses.

20 Desuden kan størrelsen af indgangs/udgangstal (kontakttal) udvides ved at ændre positionen af inversionskodebi-ten. Ved f.eks. at ændre adresselinien A10 for inver-sionskodebiten til en adresselinie All, kan kontakttallet øges fra 1024 til 2048.

25

En anden udførelsesform ifølge opfindelsen skal nu beskrives med henvisning til fig. 6, 7 og 8.

Fig. 7 viser indholdet af et internt register 33, som er 30 indeholdt i en central behandlingsenhed 3 som vist i fig.

6. Registret 33 er et foranderligt register af 16-bit-længde. En af 16 bit, f.eks. en tiende bit (blO) anvendes som inversionskodebit, idet de øvrige bit alle er ”0". 1

Fig. 8 viser et sekvensprogram til oplagring i bruger RAM 5, når inversionskoden i bruger RAM 5 i de foregående udførelsesformer udelades. Således anvendes en modifika- 9

DK 163749 B

tionskode i CPU maskinkode ANDAX som en logisk inversionsinstruktion .

Med det ovennævnte sekvensprogram hjælper den centrale 5 behandlingsenhed som følger.

For det første læser den centrale behandlingsenhed 3 en maskinkode eller hovedinstruktionsordet LDA for bruger RAM 5 som i de foregående udførelsesformer, frembringer 10 adresseinformation som udtryk for indholdene i den følgende operant (i dette tilfælde, indgangstallet 01) på adresselinier AO-15 (et adressesignal på adresselinien A10 er "0"), og modtager et signal på datalinien D12. Det indre register 33 har imidlertid intet at gøre med denne 15 behandling.

Derefter læser den centrale behandlingsenhed 3 maskinkoden ANDAX. Eftersom indholdene i det indre register 33 og efterfølgende operant, d.v.s. 0402 (udtrykt ved hexa-20 decimal) udgør adresseinformation som tidligere beskre vet, frembringes et inversionssignal på "1" på adresselinien A10 i adresselinierne A0 til A15. Denne adresselinie A10 svarer til inversionskodebiten for det indre register 33, og dette inversionssignal styrer det logiske inver-25 sionskredsløb, således at inversionssluseporten 82 tjener til at invertere et indgangssignal, og det inverterede indgangssignal sendes til den centrale behandlingsenhed 3. Og de tidligere indhold sammenlægges med det foreliggende indgangssignal ved den centrale behandlingsenhed 3.

30 På denne måde udføres behandlingen af den centrale behandlingsenhed sekventielt ved store hastigheder i overensstemmelse med det i bruger RAM 5 oplagrede sekvensprogram. Når den sidste behandling er udført, vender behand-35 lingen tilbage til start og gentager samme program.

10

DK 163749 B

Eftersom inversionskoden i denne udførelsesform er anbragt i det foranderlige indre register 33 og modifikationskoden er tilvejebragt til CPU maskinkoden i bruger RAM 5, kan let logisk inversion af indgangs/udgangssigna-5 let sikres og et stort antal sekvensprogrammer kan oplagres i bruger RAM 5. F.eks. for 1K byte som i de foregående udførelsesformer kan kapaciteten af brugeren RAM beregnes som, 10 1024 : 2 = 512 (program tal) som er 1,5 gange programtallet i de foregående udførelsesformer. Det er klart, at der i den første udførelsesform kræves 3 byte per instruktionsord og kapaciteten af 15 bruger RAM 5 for 1K byte beregnes som 1024 : 3 * 341 (program tal).

1 denne udførelsesform er invertionskoden indrettet ved 20 et blO for det indre register 33 og den tilsvarende adresselinie A10 anvendes, men arrangementet med inversionskoden kan bestemmes efter ønske i overensstemmelse med systemkonstruktionen.

25 Det logiske inversionskredsløb er tilpasset for indgangssignalet i denne udførelsesform, men kan naturligvis tilpasses for udgangssignalet på en tilsvarende måde.

Som det er blevet beskrevet kan den foreliggende opfin-30 delse nedsætte tiden for behandling af b-kontakten i sekvenskredsløbet ved at anvende et forenklet logisk inversionskredsløb 8 og den optionale adresselinie (inversionskodebit) til at styre det logiske inversionskredsløb for derved at forøge operationshastigheden.

35

Claims (8)

1. Programmerbart sekvensstyreorgan omfattende: indgangs-5 organer (2, 21, 22), som er forbundet til et antal indgangsanordninger (1) til at modtage indgangssignaler, udgangsorganer (6), som er forbundet med mindst én udgangsanordning og afgiver et udgangssignal til denne, 10 en hukommelse (5) til at oplagre programmerede sekvensda-taer og tilhørende indgangstal, en central behandlingsenhed (3), som er forbundet med hu-15 kommeisen (5), indgangsorganerne (2, 21, 22) og udgangsorganerne (6) for at udføre logiske operationer på indgangssignaler, som modtages fra en indgangsanordning (1) via indgangsorganerne (2, 21, 22) på basis af de programmerede sekvensdataer, som er oplagret i hukommelsen (5) 20 og for at afgive resultaterne af den logiske operation til udgangsorganerne (6), hvorhos der findes flere adresseledninger (Ao_ig) til at bære indgangstallene, hvilken centrale behandlingsenhed (3) successivt læser et instruktionsord og et tilhørende indgangstal fra hukommel-25 sen (5), udfører instruktionsordet og tilfører indgangstallet til adresseledningerne for derved at afgive adressesignaler til indgangsorganerne (2, 21, 22) for at vælge et indgangssignal fra en adresseret indgangsanordning (1), kendetegnet ved, at 30 logiske inverteringskredsløb (8) er forbundet imellem indgangsorganerne (2, 21, 22) og den centrale behand lingsenhed (3) for logisk invertering af valgte indgangssignaler fra indgangsorganerne (2, 21, 22) før tilførsel 35 af de valgte indgangssignaler til den centrale behandlingsenhed (3), hvilke instruktionsord er i form af maskinkoder, og de tilhørende indgangstal danner adresser DK 163749 B af respektive indgangsanordninger (1) og indeholder logiske inverteringsinstruktioner til selektivt at invertere indgangssignalerne fra indgangsanordninger (1) ved hjælp af indgangstallene, og 5 at de logiske inverteringskredsløb (8) reagerer på et signal på en forudbestemt adresseledning (A^q) fra den centrale behandlingsenhed (3), hvorhos den centrale behandlingsenhed (3) successivt læser et instruktionsord og 10 et tilhørende indgangstal fra hukommelsen (5) og direkte udfører instruktionsordet og tilfører den logiske inver-teringskonstruktion i indgangstallet til det logiske in-verteringskredsløb (8) gennem den forudbestemte adresseledning (A10), hvilket logiske inverteringskredsløb (8) 15 logisk inverterer eller ikke inverterer det adresserede indgangssignal i afhængighed af den logiske inverterings-instruktion.

2. Sekvensstyreorgan ifølge krav 1, kendetegnet 20 ved, at den logiske inverteringsinstruktion er oplagret i hukommelsen (5) ved en bit-position for hvert indgangstal svarende til positionen for den forudbestemte adresseledning (A1q) i antallet af adresseledninger (AQ A^).

3. Sekvensstyreorgan ifølge krav 1, kendetegnet ved, at indgangsanordningerne (1) omfatter normalt sluttede relækontakter og normalt åbne relækontakter, at det logiske inverteringskredsløb (8) omfatter organer, som reagerer på de logiske interverteringsinstruktioner til 30 logisk at invertere indgangssignalet, som opnås fra en normalt sluttet kontakt og til uden ændring at lade indgangssignalet, som opnås fra en normalt åben kontakt, passere. 1

4. Sekvensstyreorgan ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det logiske inverteringskredsløb (8) omfatter et første portorgan (81), som er forbundet til indgangsorga- DK 163749 B nerne (2, 21, 22) for at transmittere et modtaget ind-gangssignal, et andet portorgan (82), som er forbundet til indgangsorganerne (2, 21, 22) for at invertere det modtagne indgangssignal, og et tredje portorgan (83), som 5 er forbundet til at modtage begge udgangssignalerne fra det første og det andet portorgan (81, 82) til den centrale behandlingsenhed (3), hvilket tredje portorgan (83) er tilvejebragt i form af en port, som kan bringes i én af tre forskellige tilstande "l", "0", eller "høj 10 impedans" som svar på signaler på mindst én anden forudbestemt adresseledning.

5. Sekvensstyreorgan ifølge krav 4, kendetegnet ved, at indgangsorganerne (2, 21, 22) omfatter en første 15 og en anden indgangssektion (21, 22), som hver udgør et datavælgerkredsløb (32), som aktiveres af adressesignaler på én eller flere adresseledninger fra den centrale behandlingsenhed (3) til at vælge indgangssignalet fra ét af indgangsanordningerne. 20

6. Sekvensstyreorgan ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det yderligere indeholder en første dekoder (32), som aktiveres af et adressesignal på en adresseledning fra den centrale behandlingsenhed (3) for at vælge én af 25 de to indgangssektioner (21, 22), en anden dekoder (31), som aktiveres af et andet adressesignal på en anden adresseledning fra den centrale behandlingsenhed for skiftevis at spærre hukommelsen (5) og den første dekoder (32) og for at spærre det logiske inverteringskredsløb 30 (8) på den samme tid, hvor den første dekoder (32) spær res, hvorhos den centrale behandlingsenhed (3) aktiverer den anden dekoder (31) til at vælge den første dekoder (32) og det tredje portorgan (83) og desuden aktiverer enten det første eller andet portorgan (81, 82), hvorved 35 et indgangssignal svarende til en adresseret indgangsanordning (1) sendes til den centrale behandlingsenhed (3) gennem den valgte første eller anden indgangssektion (21, DK 163749 B 22), den valgte af det første og andet portorgan (81, 82) og det tredje portorgan (83) under udførelsen af et fra hukommelsen (5) læst instruktionsord ved hjælp af den centrale behandlingsenhed (3). 5

7. Sekvensstyreorgan ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det tredje portorgan (83) bliver bragt i tilstandene "0" eller "1" for at sende indgiangssignalet til den centrale behandlingsenhed (3), når enten den første eller 10 den anden indgangssektion (21, 22) er valgt, og er bragt i tilstanden med "høj impedans" for at spærre indgangssignalet fra den centrale behandlingsenhed (3), når hukommelsen (5) læses.

8. Sekvensstyreorgan ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hukommelsen (5) er en bruger RAM. 20 25 30 35