KR910002318B1 - Logic interpreter with pipe-line architecture - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 래더로직 다이어그램도.1 is a ladder logic diagram.
제2도는 본 발명에 따른 회로도.2 is a circuit diagram according to the present invention.
제3도는 제2도의 동작 타이밍도.3 is an operation timing diagram of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 프로그램 카운터 12 : 클럭제어기10: program counter 12: clock controller
14 : 인스트럭션 메모리 16 : 업퍼 어드레스 메모리14: instruction memory 16: upper address memory
18 : 로우 어드레스 메모리 20 : 업퍼 펑션 메모리18: row address memory 20: upper function memory
22 : 로우 펑션 메모리 24 : 인스트럭션 래치22: low function memory 24: instruction latch
26 : 업퍼 어드레스 래치 28 : 로우 어드레스 래치26: upper address latch 28: row address latch
30 : 업퍼 펑션 래치 32 : 로우 펑션 래치30: upper function latch 32: low function latch
34 : 스토어로직 36 : 업퍼 데이터 메모리34: Store Logic 36: Upper Data Memory
38 : 로우 데이터 메모리 40 : 업퍼 프리데이터 래치38: low data memory 40: upper predata latch
42 : 로우 프리데이터 래치 44 : 제1디코더42: low predata latch 44: first decoder
46 : 제2디코더 48 : 업퍼 펑션코드 래치46: 2nd decoder 48: upper function code latch
50 : 로우 펑션코드 래치 52 : 업퍼 프리숄버50: Low function code latch 52: Upper free shoulder
54 : 로우 프리숄버 56 : 데이터 래치54: low presever 56: data latch
58 : 숄버 60 : 리트래치58: shoulder 60: Lee Trach
본 발명은 프로그램 로직 콘트롤러(Program Logic Controller)의 래더로직(Ladder Logic) 해석회로에 관한 것으로, 특히 파이프라인의 구조를 가지는 래더로직 해석회로에 관한 것이다. 일반적으로 PLC(Program Logic Controller)는 공자자동화(FA)의 산업분야에 많이 적용되고 있는 기술이다. 시퀸스 제어시스템에 있어 시퀸스 제어내용의 간단한 변경이나 수정은 메이커측의 전문기술자만이 할수 있도록 되어 있었으며, 하드웨어의 소정 부분을 직접 사용자의 요구대로 수정 및 변경시, 변경 및 수정의 복잡성 때문에 메이커측과 사용자측에서는 하드웨어를 변경하지 않고도 현장에서 간단하게 변경할수 있는 방법이 없을까하는 욕구에 의해 큰 관심의 대상이 되어 왔었다. 상기 여망에 의해 l969년 미국 GM(Gereral Motors)사에서 처음 프로그램어블 콘트롤러를 탄생시켰다. 상기 GM사의 PLC와 일반적인 개요 및 기술은 "가남사"발행 "프로그램어블 콘트롤러입문"의 12페이지 부터 구체적으로 상세히 기술되어 있다.The present invention relates to a ladder logic analysis circuit of a program logic controller, and more particularly, to a ladder logic analysis circuit having a pipeline structure. In general, PLC (Program Logic Controller) is a technology that is widely applied in the industrial field of Confucius Automation (FA). In the sequence control system, only the expert of the maker side can make simple changes or modifications to the contents of the sequence control system. On the user side, there has been a great deal of interest due to the need for simple changes in the field without changing the hardware. In 1969, GM (Gereral Motors) was born the first programmable controller. The general PLC and general technology of the GM company are described in detail from page 12 of the "Introduction to the Programmable Controller" issued by "Ganam Corporation".
종래는 주로 제1도 같은 래더 다이어그램 로직(ladder Diagram Logic)을 상기 "프르그램어블입문"의 139페이지에서 밝혔듯이 로우(ROW) 스케닝에 의해 제1도와 같이 소프트웨어(Software)로 로우(ROW) 해석방법을 수행해 왔었다. 그러나 상기와 같이 래더 다이어그램 로직을 소프트웨어로써 해석하는 방법은 하기와 같은 문제가 있어왔다. 대형 PLC인 경우에는 래더로직을 해석하는데 많은 시간이 소요되어 출력측의 기기를 원활히 제어할수 없는 문제가 발생한다. 즉 입력(Input)과 출력(Output)이 많은 PLC에서는 사용자의 이용프로그램도 많아지게 되어 래더로직이 복잡하게되며, 상기 복합하게 프로그램된 래더로직을 소프트웨어로 해석하는데는 제어가 문제시 된다. 예를들어 PLC의 임의의 출력단에 접속된 모터를 매 0.1초마다 제어하고저 하였을때 그 모터를 제어하는데 필요한 래더로직(Ladder Logic : program)을 소프트웨어로 해석하는데 입출력이 복합한 PLC에서는 0.1초 이상이 소요된다면 실제로는 모터가 프로그램에 의해서 제어를 받을수 없게된다. 따라서 소프트웨어적으로 래더로직을 해석하는 종래의 PLC는 주어진 입력을 받아서 래더로직을 해석한 다음 제어대상물로 출력하는 "스켄타임(SCAN Time)"이 길어지는 문제가 있었다.Conventionally, the ladder diagram logic as shown in FIG. 1 is mainly interpreted in software as shown in FIG. 1 by ROW scanning, as shown in page 139 of the "Introduction to Programmable". I've been doing it. However, the method of interpreting the ladder diagram logic by software as described above has the following problems. In case of large PLC, it takes a lot of time to analyze ladder logic, which causes a problem that the output device cannot be controlled smoothly. In other words, in PLCs having many inputs and outputs, the user's use programs become more complicated, and the ladder logic becomes complicated. In the software, the control of the complex programmed ladder logic becomes a problem. For example, when the motor connected to any output terminal of PLC is controlled every 0.1 seconds, the ladder logic (program) necessary to control the motor is analyzed by software. If this is taken, the motor will not actually be controlled by the program. Therefore, the conventional PLC that interprets the ladder logic in software has a problem in that the "SCAN Time" for receiving the given input and interpreting the ladder logic and then outputting it to the control object is long.
따라서 본 발명의 목적은 하드웨어로 래더로직의 정보를 해석하여 고속으로 제어대상물을 제어할수 있는 하드웨어 래더로직 해석회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a hardware ladder logic analysis circuit capable of controlling a control object at high speed by analyzing information of ladder logic with hardware.
본 발명의 또다른 목적은 파이프라인 구조를 가지어 최소의 스켄타임으로써 래더로직을 해석하는 회로를 제공함에 있다.It is a further object of the present invention to provide a circuit having a pipeline structure and analyzing ladder logic with a minimum scan time.
이하 본 발명에 목적을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the purpose of the present invention will be described in detail.
제2도는 본 발명에 따른 회로도로써, 소정 제어클럭에 의해 메모리의 억세스 어드레스를 제공하는 프로그램카운터(Program Counter)(10)와 소정 제어클럭을 발생하는 클럭제어기(12)와, 래더로직 프로그램(Ladder Logic Program)의 최종정보인 EOP(End of Program)과 EON(End of Network)등의 컬럼(Column) 공통의 인스트럭션(Instruction)과 컬럼내의 각노드 오아(OR)정보의 7비트 정보를 가지고 있으며 소정 제어에 의해 이를 억세스 출력하는 인스트럭션 메모리(Instruction Memory : 이하 IM이라함)(15)과, 컬럼의 각노드의 어드레스(예를들면 입력 어드레스, 출력 릴레이 어드레스 콘트롤 릴레이 어드레스)의 정보지정 어드레스중 짝수번지의 노드의 어드레스만을 저장하고 이를 상기 프로그램 카운터(10)의 출력 어드레스에 의해 억세스 출력하는 업퍼 어드레스 메모리(Upper Address Memory : 이하 AMu라함)(16) 및 홀수노드의 어드레스만을 저장하고 이를 상기 프로그램 카운터(10)의 출력어드레스에 의해 억세스 출력하는 로우어드레스 메모리(Low Address Memory : 이하 AM1이라함)(18)과, 각 컬럼의 오퍼레션(Operation)종류 예를들면 노드가 앤드(AND) 앤드날(AND NOT), 스토어(STORE), 스톱(STOP), 점프(JUMP) 및 불럭타임(Block type) 명령등의 어떠한 오퍼레이션을 수행할 것인지를 지정하는 정보중 각 컬럼의 짝수번째 노드의 정보만을 가지고 소정 어드레스에 의해 출력하는 업퍼 펑션메모리(Upper Function Memory : 이하 FMu라함)(20) 및 각 칼럼의 홀수번째 노드의 정보만을 가지고 소정 어드레스에 의해 출력하는 로우 펑션메모리(Low Function Memory : 이하 FM1이라함) (22)와, 상기 IM(15), AMu(16), AM1(18), FMu(20), FM1(22)의 각각의 출력단에 대응 접속되어 각각의 소정클럭에 의해 동기 출력하는 인스트럭션 래치(Instruction Latch : 이하 IL이라함)(24), 어드레스 래치업퍼(Upper Address Latch : ALu)(26), 어드래스 래치 로우(Low Address Lacth (AL1)(28), 펑션래치 업퍼(Upper Function Latch : 이하 FLu라함)(30), 펑션래치 로우(Low Function Latch : 이하 FLu라함)(32)와, 상기 FMu(20)과 FM1(22)의 출력정보를 입력하여 오아링하고 상기 결과를 제어신호로 제공하는 스토어로직(Store Logic)(34)과, 각 컬럼 각노드의 오퍼랜드 예를들면 입력릴레이 출력릴레이 콘트롤릴레이등의 데이터가 저장되는 메모리로서 입출력 프로세서로부터 받은 데이터를 저장하고 래더로직의 해석결과를 상기 AMu(16), AM1(18)의 어드레스에 의해 상기 입출력 프로세서로 출력하는 업퍼 데어터메모리(Upper Data Memory : 이하 DMu라함)(36) 및 로우데이터메모리(Low Data Memory : 이하 DM1라함(38)과, 상기 DMu(36)와 DM1(38)의 출력데이터를 클럭에 동기시켜 저장하는 업퍼 프리데이터래치(Upper Pre-Data Latch : 이하 PDLu라함)(40) 및 로우 프리데이터래치(Low Pre-Data Latch : 이하 PDL1이라함)(42)와, 상기 FMu(20)과 FM1(22)의 출력단에 대응 접속되여 상기 FMu(20)나 FM1(22)의 출력을 디코딩하여 펑션코드 예를들면 불럭타임(Block type : 타이머 시프트 레지스터등)의 정보를 출력하는 제1, 제2디코더(44)(46)와, 상기 제1, 제2디코더(44)(46)의 출력을 소정클럭에 의해 동기시키어 래치 출력하는 업퍼 펑션코드 래치(Upper Function Code Latch : 이하 FCLu라함)(48) 및 로우 펑션코드 래치(Low Function Code Latch : FCL1)(50)과, 상기 PDLu(40)라 FCLu(48)의 출력을 입력하여 현재 래더로직의 결과를 구하는 업퍼 프리숄버(Upper Pre So1ver : 이하 PSu라함)(52) 및 상기 PDL1(42)과 FCL1(50)의 출력을 입력하여 현재 리더로직의 결과를 구하는 로우 프리숄버(Low Pre So1ver : PS1)(54)과, 상기 PSu(52), PS1(52)의 오퍼레이션들의 수행한 컬럼의 임시결과를 저장래치하여 출력하는 데이터 래치(Data Latch : 이하 DL라함)(56)과, 상기 DL (56)의 출력과 상기 IL(24)의 출력으로 1컬럼의 오아 연산정보를 구하는 숄버(58)와, 상기 숄버(58)의 출력을 클럭에 의해 임시저장하는 리졀트 래치(Result Latch)로 구성된다.2 is a circuit diagram according to the present invention, a program counter 10 providing an access address of a memory by a predetermined control clock, a clock controller 12 generating a predetermined control clock, and a ladder logic program. It has 7-bit information of each column's common instruction such as End of Program (EOP) and End of Network (EON), which is the last information of Logic Program, and each node OR in the column. An even address of an instruction memory (hereinafter referred to as IM) 15 for accessing and outputting it under control, and an information designation address of an address (for example, an input address and an output relay address control relay address) of each node of a column; An upper address memory (hereinafter referred to as "Upper Address Memory") which stores only the address of a node of the node and accesses it by the output address of the program counter 10. A low address memory (AM1) 18 for storing only the addresses of 16 nodes and odd nodes and accessing them by the output address of the program counter 10, and Operation type For example, the node performs some operation such as AND AND AND NOT, STORE, STOP, JUMP and Block type instructions. Among the information specifying whether or not to be specified, only an upper function memory (hereinafter referred to as FMu) 20 which outputs only information of even-numbered nodes of each column and outputs by a predetermined address, and predetermined information only of odd-numbered nodes of each column Low function memory (hereinafter referred to as FM1) 22 outputted by an address, and each of the IM 15, AMu (16), AM1 (18), FMu (20), and FM1 (22). Synchronous output by each predetermined clock Instruction Latch (IL) (24), Address Latch (ALu) (26), Address Latch Low (AL1) (28), Function Latch Upper Function Latch: (hereinafter referred to as FLu) (30), Function Latch (hereinafter referred to as FLu) (32), and input the output information of the FMu (20) and FM1 (22) and ring the result Store Logic 34 provided as a control signal and operand of each node of each column, for example, input relay output relay, control memory, etc. are stored in the data received from the input / output processor and the ladder logic Upper data memory (hereinafter referred to as DMu) 36 and low data memory (hereinafter referred to as DM1) for outputting the analysis result to the input / output processor by the addresses of the AMu 16 and
제3도는 제1도의 동작타이밍 다이어그램으로써, k는 래더의 k번째 컬럼3 is an operation timing diagram of FIG. 1, where k is the kth column of the ladder.
i는 k번째 컬럼의 i번째 로우(row)로 표시한 것이고 F(k,j)는 k번째 컬럼 i번째 로우(row)의 펑션을 표시한 것이다.i denotes the i-th row of the k-th column and F (k, j) denotes the function of the i-th row of the k-th column.
이하 본 발명을 동작예를 첨부한 제1도와 제2도 및 제3도를 참조하여 설명한다. 제2도의 프로그램 카운터(10)에 클럭제어기(12)의 클럭 CLK가 입력되면 상기 프로그램 카운터(10)는 클럭이 4싸이클 입력될때마다 래더로직의 컬럼을 지정하기 위해 1씩 증가되는 PC(Program Counter)값을 출력하고, 클럭이 매싸이클 입력될때 마다 1씩 증가되는(Sub-Program Counter)값을 어드레스 신호로써 출력하게 된다. 따라서 제3도 T와 같은 위치의 첫번째 싸이클 동안에는 프로그램 카운터(Program Counter)(10)가 가지고 있는 어드레스 값을 어드레스버스(11)를 통해 IM(14), AMu(16), AM1(18), FMu(20), FM1(22)의 어드레스로 제공하여 인스트럭션 및 오퍼랜드 어드레스, 오퍼레이션을 페치한다. 이때 상기 IM(14)에는 상기 프로그램 카운터(10)의 PC값에 의해 제1도와 같은 래더로직의 컬럼노드(Column Node)의 데이터(제2도 k)를 IL(24)에 출력한다. 또한 제1도의 k컬럼의 짝수번지의 노드 i0,i2,i4,i6의 데이터 X00,Y00,Y01,Y00 정보를 가지는 AMu(16)와 홀수번지의 노드 il,i3,i5,i7 데이터 X01,X00,L01,X02 정보를 가지는 AM1(18)과, k컬럼의 짝수번지의 노드 i0,i2,i3,i6의 오퍼레이션 내용을 저장하고 있는 FMu(20)와 k컬럼의 홀수번지의 노드 i1,i3,i5,i7의 오퍼레이션 내용을 저장하고 있는 FM1(22)은 제3도의 T점을 기준으로제1싸이클 클럭동안에는 k컬럼의 각노드의 인스트럭션(In-Struction)과 오퍼랜드 어드레스(Operand Address) 및 오퍼레이션(Operation)들을 페치(fetch)한다. 이 단계에서 페치된 데이터들은, 각각의 ALu(26), AL1(28), FLu(30), FLu(32)에 입력된다. IM(14)의 출력을 제외한 나머지 데이터들은 각 클럭마다 하나씩 페치되므로 4클럭마다 1컬럼의 로우(Low)가 페치된다. 상기 IM(14)은 적당한 위상클럭(Phase clock)에 의하여 해석결과가 생성되기 직전에 하나씩 페치되므로 4클럭(c1ock)에 하나씩 생성된다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3 with operation examples. When the clock CLK of the clock controller 12 is input to the program counter 10 of FIG. 2, the program counter 10 is incremented by 1 to designate a column of ladder logic every 4 cycles of the clock. Value is output, and each time the clock is inputted, a sub-program counter value is incremented by 1 as an address signal. Therefore, during the first cycle at the position as shown in FIG. 3, the address values of the program counter 10 are transferred via the address bus 11 to the
제3도의 제2싸이클의 클럭이되면 상기 각 메모리로부터 출력되는 데이터들이 상기 ALu(16), AL1(18), FLu(20), FL1(22)의 래치에 제3도와 같이 저장된다. 또한 제1디코더(44)와 제2디코더(46)는 상기 FMu(20)와 FM1(22)에서 출력되는 각노드의 오퍼레이션을 디코딩하여 펑션코드를 FCLu(48), FCL1(50)에 저장된다. 제3도의 세번째 싸이클의 클럭이 되면 DMu(36), DM1(38)은 상기 ALu(29), AL1(28)의 어드레스버스(27)(29)를 통하여 지정된 어드레스의 데이터를 각각의 데이터버스(37)(39)를 통하여 PDLu(40)와 PDL1(42)에 제3도와 같이 저장한다. 네번째 싸이클의 클럭이 되면, 상기 세번째 싸이클 클럭단계에서 PDLu(40), PDL1(42), FCLu(48), FCL1(50)에 각각 저장된 데이터를 PSu(52), PS1(54)에서 입력하여 래더로직을 해석하며, 그결과를 DL(56)에 저장한다. 그리고 상기 DL(56)에 저장된 로직해석 결과 데이터와 IL(24)에 저장된 컬럼의 "오아(OR)" 정보를 숄버(58)에서 입력하여 하나컬럼에 대한 최종 결과를 리트래치(RL)(60)에 저장되며, 이는 1칼럼의 로직솔빙 정보로써 도시하지 않은 주제어부에 입력된다.When the clock of the second cycle of FIG. 3 is reached, data outputted from the respective memories are stored in the latches of the ALu 16, the
상술한 바와같이 본 발명은 어드레스정보, 데이터정보, 이전데이터의 정보, 오아 및 결과처리정보를 4개의 싸이클이 매싸이클마다 페치하여 처리함으로 고속으로 동작하는 로직해석회로를 손쉽게 구현할수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention has an advantage that a logic analysis circuit that operates at high speed can be easily implemented by fetching and processing address information, data information, previous data information, ora and result processing information every four cycles. .
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