JPS6172303A - シーケンス論理演算制御方法 - Google Patents

シーケンス論理演算制御方法

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JPS6172303A
JPS6172303A JP19255984A JP19255984A JPS6172303A JP S6172303 A JPS6172303 A JP S6172303A JP 19255984 A JP19255984 A JP 19255984A JP 19255984 A JP19255984 A JP 19255984A JP S6172303 A JPS6172303 A JP S6172303A
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は論理シーケンス制御に係シ、特にそのシーケン
スの高速処理方法および装置に関する。
〔発明の背景〕
汎用ディジタル計算機は語単位の処理をしているから、
例えば同一語中の第1番目のビットと第2番目のビット
の論理和を演算するような場合は次のように処理する。
対象となるデータ語を一部レジスタに記憶し、次にデー
タ語をシフトして第2番目のビットを第1査目のビット
位置に合わせた後に、先にレジスタに記憶していた内容
との論理和をとるという処理が必要である。
また1ビットごとにアドレス付けをし、演算は1ビット
のアキュムレータで行なうように構成している例もある
。ところがこの方法では同時に処理できるデータは1ビ
ットでおって、その処理速度には自ずと限界がある。さ
らにシーケンス制御で頻繁に発生するいわゆるカッコ演
算(例えば出力01は入カニ1と工2のORと入力I3
と■4(DOR,とのAND、01=(11+I2) 
・(I3+I4)にはメタ。ツクメモリを用意するか、
ワーキングメモリを用意する必要があり処理が複雑にな
るとともに処理速度の低下をもたらすおそれがある。さ
らにそれぞれのビットに対応して専用p rocess
orを設けた場合については日本国特許出願公開公報特
開昭55−116141 、特開昭54−124646
  などがある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は計算機によるシーケンスプログラム処理
の〜】連化をはかることにある。
〔発明の&安〕
本発明はラダーシーケンス回路を構成する1列1行の構
成要素のうちi列をあらかじめ定められた複数列ごとに
分割し、分割された列について順次行単位にビット情報
を1台の中央処理装置で並列処理することに特徴がある
具体例にはシーケンスラダー回路の並列処理においてビ
ット情報の列間演算手段を設け、列間接続演算をおこな
うこと、シーケンスプログラムの7     命令語の
一部のビットを列間接続の有無の識別ビットに割当てて
プログラム命令語を構成すること、である。そして中央
処理装置を、入力データの任意のビットの論理反転をお
こなうことができる論理反転手段と、該反転された信号
とアキュムレータの内容とを入力して論理積演算をおこ
なう論理積演算手段と、該論理積演算手段の出力信号と
記憶されているプログラムのオペコードの内容によシ各
隣接カラムビット間の演算をおこなうビット情報の列間
演算手段と、該演算結果をラッチするアキュムレータと
、該アキュムレータの内容を出力するドライバとから構
成したことにある。
〔発明の実施例〕
はじめに第1図、第2図を用いてプログラマプルシーケ
ンスコントローラトラダーシーケンスの概要を説明する
第1図において1は中央処理装置、2はタイマ装置、3
はプロセス入出力装置(PIlo)を示している。P 
 Iloは入力情報2000t−取込むとともにプロセ
ス側のアクチェエータ2001に操作信号を出力する。
そして中央処理装置1とのデータの伝送はバス100で
行なうように構成されている。
一部2図はラダーシーケンスの例を示したものである。
Ill、112・・・等は入力を表わし、01゜03・
・・等は出力を表わす。この様な表記法はプログラマブ
ルコントローラでは極く標準的なものであり、入力はリ
レーの接点に、出力はリレーの励磁コイルに、入出力間
の接続はリレー間の配線に対応している。また、入力の
記号には斜線のあるものと無いものの2徳類あるが、斜
線のあるものは、いわゆるB接点、すなわち入力が0”
のとき導通、入力が′1′のとき非導通となることを表
わし、入力に斜線の無いものは、いわゆるA接点、すな
わち入力が1″のとき導通、”0”のとき非導通となる
ことを表わしている。言葉を変えれば、入力に斜線があ
る場合は、その入力の論理反転をとるということになる
第2図の例で具体的に説明すると、例えば出力01示”
1”となるφ件は、I11又はI21が導通しかつ、1
12.IO2共尋通となるときであり、Ill、112
はA接点、I21.IO’2けB接点でめるから、論理
式では 01=(111+I21)・112・IO2と表わすこ
とができる。
同様にして、出力03,05.Q6は 03=I30・I44+I4τ・IO305=I 58
・I42・l53 06=I43・(I44+I4τ)+I49と表わすこ
とができる。
上記から判るように、ラダーシーケンスは論理関数を電
気の流れによって表わすものであり、論理を直感として
とらえ易いという長所があり、シーケンス制御分野では
広く一般に用いられている。
本発明は、上記のようなラダー7−ケンスをラダーの各
要素と1対1に対応したプログラムにより、ラダーの複
数列を1ブロツクとして、各ブロックの上の段から順に
実行するものである。
すなわち第2図に示すようなラダーシーケンス回路の数
数列の並列処理をおこない、処理速度の向上をはかるこ
とのできるシーケンス制御用中央処理装置を構成するこ
とが本発明の特徴である。
以下の実施例では簡単のため、4列のラダーを並列実行
させる場合を説明する。
第3図は本発明の一実施例であるプログラマブルコント
ローラの中央処理装置1の構成を示す。
クロック発生部14から発生されたクロック信号206
はプログラムカウンタ130更新、アキュムレータ11
4のラッチパルス信号および入出力バスのタイミング信
号104として用いられる。
タイミングの詳細は後程述べることとして、以下制御の
流れを説明する。プログラムカウンタ13はプログラム
メモリ12のアドレス201を与えるカウンタであシ、
1つの演算ステップ毎に+1される。プログラムメモリ
12は実行すべきラダーシーケンスの情報をプログラム
として記憶しておく部分であシ、本実施例の場合は16
ピツトのデータ幅を有する。
ここで、第4図(A)〜(c)を用いてプログラムメモ
リ12の各ビットの意味を説明しておく。
イ      第4図(A)に示すように本実施例では
命令はコントロール部(cTL)、ifオペコード部(
OPI)、第2オペコード部(OF2)およびIOアド
レス部(IOADDR,)の4つの部分から構成されて
いる。各部分の意味は次の通シである。
CTL部:PO,Piの2ビットより成る。
POはシーケンススタートを示すビットである、シーケ
ンスの開始すなわちラダーシーケンスの電源母線の部分
に対応している。
Plは入出力の転送方向を制御するビットであり、リレ
ー接点を取り込む場合は0″、リレーコイルに出力する
場合は1″とする。
OPI部:P2〜P5の4ビットより成る。
P2〜P5はラダーシーケンスの入力接点がA接点かB
接点かを示すビットであシ、B接点の場合は1″とする
。該当入力が無い場合にはこの例ではA接点入力とみな
し、′0″とする。
OF2部:P6〜P8の3ビットより成る。
P6〜P8はラダーシーケンスの″OR接続”の有無を
示すビットであり、OR接続が有る場合(すなわち5h
ort  barあシ)“1”とする。
loADDR部二P9〜P15の7ビットよりなる。
P9〜P15は接点の入力番地およびコイルの出力番地
を示すビットであシ、第1図におけるタイマ装置2やプ
ロセス入出力装置3のアドレスを示す。
第2図の例について4カラムすなわちcot、1〜co
t、4の並列処理とし、プログラムステップa 、  
a + 1 、  a + 2 、  a + 3と、
a+4.a+5゜a+6.a+7の2つのグループの直
列処理とした例を第4図(c)に示す。第4図(B)は
16ピツトで一語を構成したときのプログラムステップ
a % a +4までのビット構成の例を示している。
すなわち第4図(c)は第2図のラダーシーケンスを4
列毎のブロックに分割したものである。各ブロック内を
関のように4段に分けてプログラムステップa、a+1
.・・・・・・、a+7としその情報をプログラムとし
てビットパターンに変更したのが第4図(B)である。
例えば、ステップaでは、シーケンスの開始であるから
PO=” 1″であシ、データは入力方向であるためP
1=“0″である。
また接点Ill、I21.I30.I41は各々P2(
cot、1)、P3(cot、2)、P4(coA、3
)、P5 (cot、4)に対応し、I21とI41が
B接点でりるためP3.P5=″l”となっている。さ
らに、工11とI21の間は″OR接続”されているた
めP6時”1″とし、I21とI30の間、I30とI
41の間に”OR接続” (5hort  bar )
は無いためP7゜P8叫″0”となっている。
また、第4図(B)は接点Ill、I21゜I30.I
41についてPl2−Isの4ビットをアドレスとして
割当てた場合を示している。
ここで第3図にもどって動作説明をおこなう。
入力反転部111は入力データ225のうちプログラム
メモリ12の出力信号すなわちP2〜5の値が′1″で
あればそれに対応するデータの論理反転をおこなう。
入力反転部111の出力220とアキュムレータの内容
223V!論理演算器117によυ論理積がtられる。
但し、シーケンスの開始部ではプログラムメモリ12の
出力POによりアキュムレータ出力を強制的に′l”と
し論理演算器出力221を入力220と同一の値とさせ
る。ビット間演算器113はプログラムメモリP6〜P
8が1″の場合、対応する隣接ビット間の論理和がとら
れその出力222はアキュムレータ114にクロックパ
ルス206と共にラッチされる。命令が出力命令のとき
は、アキュムレータ114の内容223は出力ゲート1
15を介して出方信号224としてデータバス102(
D)に出力される。
以上、各部の1す]御の流れを説明した。次に、第5図
のメイムチャートに従って、本実施例がラダーノーケン
ス通りの演算を行うことを示す。
T1ニブログラムステップaの命令を実行する。
データ出力ビットP1=”0″故■oアドレスP9〜P
15の内容(Ill、I21゜)         1
30.I41)が入力データ225として取り込まれる
入力反転ビットP2〜P5=(0,1゜0.1)である
から入力反転部111の出’jEf−夕220は(Il
l、I21.I30゜工41)となる。
さらに、スタートビットpo=” 1”故アキュムレー
タ出カ223は(1,1,1゜1)となり、論理演n器
117の出力221は(Ill、121.I30.I4
1)、l!:なる。
ビット間演算ビットP6〜P8=(1゜0.0)である
ため、ピット間演算器113の出力222は(111+
I;汀、■11+I21.I30.丁τ])となる。
この値は次のクロックの立上がシに同期してアキュムレ
ータ114に保持される。
T2ニブログラムステップa+1の命令を実行する。デ
ータ出力ビットP1=″′θ″故■0アドレスP9〜P
15の内容(112゜O”、135.l03)が入力デ
ータとして取り込まれる。
入力反転ビットP2〜P5=(0,0゜1.0)である
から入力反転部111の出力データ220は(112,
”0”、「B。
l03)となる。
さらに、スタートビットPO=” 1 ”故アキュムレ
ータ出カ223は前回イ直を保持しており(111+I
21.111+I21゜I30.I41)であう、論理
積演算器117の出力221は(112(I工1+I2
1  ン 、 ″ 0 ″ 、  I35  ・ 13
0. 103・I41)となる。
ビット間演算ビットP6〜P8=(0゜0.1)である
ため、ピット間演算器」13の出力222は(I12・
(I 11+I21)。
0、I35・I 30+I O3・「口。
I35・I30+IO3・「1ゴ)となる。
この値は次のクロックの立上が9に同期してアキュムレ
ータ114に保持される。
T3ニブログラムステップa+2の命令を実行する。I
2の場合と同様に考えるとビット間演W、器113の出
力222は(rT7・112−(111+I21)、”
O″。
(r了s・I30+IO3−I4了)。
”o’)となる。
この値は次のり覧ツクの立上がシに同期してアキュムレ
ータ114に保持される。
T4ニブログラムステップa+aの命令を実行する。デ
ータ出力ビットP1=″1”故IOアドレスP9〜P1
5にアキュムレータ114の値が出力される。
以上はプログラムステップa〜a+aステップの処理で
める。これは第4図(c)の左半分のラダー回路の処理
で、これに続くステップも同様である。
次に第3図の各部の構成要素について説明する。
第6図は入力反転部1110回路構成例を示す。
排他融理オロゲート500〜503によシ侮成され、入
力データ信号225と入力反転ピッ)P2〜5との排他
調理、11Iがとられる。
第7図は論理fit演算器117の構成であり、オープ
ンコレクタ形のNANDゲート510〜513によシ構
成されておシ、出力は寛仁のプルアップ抵抗514〜5
17を介してプルアップされている。VCCはコレクタ
電圧である。
第8図(A)はビット間演算器113の構成例であシ、
トランスファーゲート520〜522と反転ゲート52
3〜526によ多構成されている。
トランスファーv−ト5zo〜522のコントロールは
各々P6〜P8の信号によシ行われ、P6〜P8が1”
となるとアナログスイッチは導通するように構成されて
いる。この働きにより、ビット間のワイヤードオア論理
が成立し、所定の演算を行うことができる。
第8図(B)にトランスファゲートの構成例を示す。こ
れはFETを用いた場合の例である。
第9図はアキュムレータ114の構成例であシ、エツジ
トリガー型の7リツプフロツプ530と論理和ゲート5
31〜534から構成されている。
′      データ222はクロック206の立上が
シでラッチされ論理和ゲート531〜534に出力され
る。
スタートピッ)POが1”のときは論理和ゲート531
〜534に依シ出力223はオール″′1″となる。ス
タートビットPOが0″のときはフリップ70ツブ53
0の出力がそのまま出力223として現れる。
以上述べた実施例によると、ラダーシーケンスを並列的
に実行することができるので処理速度を向上させる効果
がある。
例えばnビットの演算器を用いた場付、1列3行のシー
ケンスラダー回路を実行するのに要する処理時間はn列
ごとに分割すればよいからCjX(ilo)]スステラ
となる。
一般には1列1行のラダーの全てに構成要素が存在する
わけではない。いまその1/2の数の入出力要素で構成
されているとすれば、平均的な1点当りの実行速度は TsXjX (ilo)/(jxi/2)となる。ただ
しTsは本演算器の1ステップ当りの処理速度である。
いまn=16、T s=1 (μ5elj)、i=51
2、j=8でその構成要素が約1/2とすると1点当り
の処理速度はlX5x[512/16)/(8X512
/2)=0.125μ式となシ、ビット毎の直列処理に
比較して約8倍の高速化がはかれる。
ハードウェア構成を考えても規則的に構成することがで
きるからLSI化にも好適である。また、システムエツ
ジニャが作成するシーケンスラダー情報と1対1に対応
したイメージでプログラムを作成することができるので
、シーケンスプログラムの保守がしやすいという効果も
ある。
第10図(A)、 CB)は本発明の他の実施例を示す
。第3図と異なる点はシーケンススタート信号Poとデ
ータ出力信号P1をプログラムメモリ12からではなく
プログラムカウンタ13から作成する点である。
これは、シーケンススタートから演算出力までのステッ
プ数を固定化する代シに、メモリのビット幅を2ビット
削減したものである。本例では、4ステツプおきにシー
ケンススタートがくり返される場合の例を示している。
制御部15は2t。
4デコーダで実現できる。
さらに 2 mステップおきにシーケンススタートがく
り返される場合はプログラムカウンタの下位nビットが
オール”0”のときPO=″1”、下位nビットがオー
ル″1″のトキP 1=”1”とするような論理を組め
ば良い。
このようにすることにより、プログラムメモリ各音を削
減できる。
第11図はさらに本発明の他の実施例で、前記他の実施
例と異なる点はデータメモリ16、入出力制御部17、
入出力管理テーブル18が追加された点である。演算部
11は、第3図の111゜117.113,114、お
よび115を1つのブロック11として示したものであ
る。
第12図は入出力制御部17の内部構成例を示す。入出
力制御部17は入出力管理テーブル18の内容に基づい
て、データメモリ16の内容をバス101,102を介
してプロセス入出力に転送したシ、プロセス入出力の内
容をデータメモリに転送し、プロセス入出力のビット位
置とラダーシーケンス上の入出力のビット位置を論理的
に切離し、プログラミングの自由度を高めるものである
第13図(A)は第12図の例に対応した入出力管理テ
ーブル18の内容を第13図(B)はデータメモリ16
の内容を示す。
この方式をとることによシ、入出力の変更がおきたとき
でも入出力管理テーブルのみの変更ですみシステム拡張
が容易になる。
〔発明の効果〕
本発明によればシーケンス論理演算を高速におこなうこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願発明のシーケンス制御の全体構成図、第2
図はリレーシーケンスラダー回路の説明図を、第3図は
本願発明に係るシーケンス制御用中央処理装置の実施例
を、第4図(A)は命令の構成を、第合図(B)は第2
図のシーケンスラダー回路の処理プログラムの例を、第
4図(c)はΔ    第2図のシーケンスラダー回路
を4列ごとに2つに分割した例を、第5図は第4図(c
)の処理の流れを示すタイムチャートを、第6図は入力
反転部の回転構成例を、第7図は論理積演算器の構成例
を、第8図(A)はビット間演算器の回路構成の例を、
第8図(B)はトランスファゲートの回路構成例を、第
9図はアキュムレータの回路構成例を、第10図(A)
は本発明の他の実施例を、第10図(B)はその制御部
の構成例を、酊11図は本発明のさらに他の実施例を、
第12図は入出力制御部の構成例を、第13図(A)は
第12図の例に対応した入出力管理テーブル18の内容
を、第13図(B)はデータメモリ16の内容の例を、
それぞれ示す。 1・・・処理装置、2・・・タイマ、3・・・プロセス
入出力装置、12・・・プログラムメモリ、13・・・
プログラムメモリタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、i列、j行の構成要素から取るラダーシーケンス回
    路のシーケンス制御処理をおこなう方法において (a)該i列、j行の構成要素のうち該j列をあらかじ
    め定めた複数の列ごとに分割し、 (b)該分割された列の行単位にシーケンスのスタート
    を示すビットとリレー接点情報を取り込むか、あるいは
    出力するかの識別をおこなうビットから成るコントロー
    ル部と、ラダーシーケンスの入力接点がA接点かB接点
    かを示す第1オペコード部と、隣接カラム間の接続の有
    無を識別するビットから成る第2オペコード部と、入力
    接点および出力コイル、の番地を示す入出力アドレス部
    とから成る命令を記憶装置に記憶し、(c)該分割され
    た列の行単位に接点のON、OFFに対応したビット情
    報を取込み、 (d)該あらかじめ記憶されている命令にしたがつて順
    次行ごとにかつ該分割された列ごとに処理をおこなうこ
    と、 を特徴とするシーケンス論理演算制御方法。 2、前記特許請求の範囲第1項記載において、該第1オ
    ペコードにしたがつて入力信号のビットを反転した信号
    を、アキュムレータの内容との論理積演算をし、該論理
    積演算された信号と該記憶されている命令の第2オペコ
    ードによる論理和演算をし、その結果を前記アキュムレ
    ータにラッチするステップを含むことを特徴とするシー
    ケンス論理演算制御方法。 3、i列、J行の構成要素から成るラダーシーケンス回
    路のうち該j列をあらかじめ定た複数の列ごとに分割し
    該分割された列の行単位のON、OFF状態信号を入力
    データとし、あらかじめ記憶装置に記憶されている命令
    にしたがつて演算処理をおこないその結果を出力する中
    央処理装置において、 (a)演算処理命令をあらかじめ記憶し、読出しアドレ
    スに応じて当該命令を出力することができるプログラム
    メモリと、 (b)該入力データに対して該記憶装置から読出された
    命令の、当該入力データに対応する構成要素がA接点か
    B接点かの識別ビットから成る第1オペコードにより該
    入力データビットを反転させて出力するかそのままの信
    号を出力するかの処理をおこなう入力信号反転処理手段
    と、(c)該入力信号反転処理手段の出力信号とアキュ
    ムレータの内容とを入力信号とし論理積演算処理をおこ
    なう論理積演算手段と、 (d)該論理積演算手段の出力データの各ビットについ
    て、該読出された演算処理命令の、当該入力データに対
    応する構成要素の論理和(OR)接続の有無を識別する
    ビットから成る第2オペランドにより隣接カラムビット
    間の演算をおこなうカラムビット間演算手段と、 (e)該ビット間演算手段の出力信号をラッチするアキ
    ュムレータと から成ることを特徴とするシーケンス論理演算制御用処
    理装置 4、前記特許請求の範囲第3項の記載において、該入力
    信号反転処理手段を、当該命令の第1オペコード信号と
    該分割された列のON、OFF状態信号との排他的論理
    和手段で構成したことを特徴とするシーケンス論理演算
    制御用処理装置。 5、前記特許請求の範囲第3項記載において該論理積演
    算手段を、該反転処理手段の出力信号とアキュムレータ
    の信号を入力信号とするオープンコレクタ形のNAND
    ゲートで構成したことを特徴とするシーケンス論理演算
    制御用処理装置。 6、前記特許請求の範囲第3項の記載においてカラムビ
    ット間演算手段を、相隣り合うカラムのビット信号を入
    力信号とし該読出された命令の当該入力データに対応す
    る構成要素の論理和(OR)接続の有無を識別するビッ
    トから成る第2オペランドによりON、OFFするトラ
    ンスファゲートにより構成したことを特徴とするシーケ
    ンス論理演算制御用処理装置。 7、前記特許請求の範囲第3項記載においてプログラム
    メモリに記憶する命令の、シーケンスのスタートビット
    と入出力装置におけるデータの転送方向を決めるビット
    から成る制御部の信号を、該プログラムメモリから読出
    すアドレスを決めるためのプログラムカウンタの最小ビ
    ット(LSB)からの2ビットを入力信号とするNAN
    DゲートおよびANDゲートから成る制御手段(15)
    から得ることを特徴とするシーケンス論理演算制御用処
    理装置。 8、前記特許請求の範囲第3項記載において、入出力管
    埋テーブル(18)と、入出力制御部(17)と、デー
    タメモリ(16)とを設け、プログラムカウンタ(13
    )の出力ビットの一部をデータメモリのアドレス指定信
    号とすることを特徴とするシーケンス論理演算制御用処
    理装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63244104A (ja) * 1987-03-30 1988-10-11 Omron Tateisi Electronics Co プログラマブル・コントロ−ラの演算装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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