DE3202498A1 - Stored-program control - Google Patents
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Abstract
Description
SPeicherprogrammierbare SteuerungProgrammable logic controller
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer speicherprogrammierbaren Steuerung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Speicherprogrammierbare Steuerungen sind seit langem bekannt und beispielsweise in der Zeitschrift VDI-Z 123 (1981) Nr. 9, Seite 345ff beschrieben. Bedingt durch die serielle Abarbeitung der Ein- und Ausgangs signale und der damit verbundenen Zyklus zeit lassen sich bei speicherprogrammierten Steuerungen kurzzeitig anstehende Eingangs signale logisch nicht exakt miteinander verknüpfen. Entsprechend schnelle Ausgangsbefehle lassen sich ebenfalls nicht bilden. Zeitkritische Steuerungen können daher mit speicherprogrammierbaren Steuerungen nicht realisiert werden. Solche zeitkritischen Steuerungsprobleme werden auch weiterhin hardware-mäßig gelöst. Es sind dann zusätzlich festverdrahtete Logikbausteine erforderlich, die die Verknüpfung der verschiedenen Eingangsgrößen ermöglichen. Diese festverdrahteten Logikbausteine passen vom Aufbau her nicht in das Konzept einer speicherprogrammierbaren Steuerung, da sie nicht flexibel sind. Während bei einem neuen Steuerungsproblem die Anpassung der speichprogrammierbaren Steuerung software-mäßig erfolgen kann, müssen die festverdrahteten Logikfunktionen jedesmal neu aufgebaut und verdrahtet werden. Dies ist insbesondere bei häufigen Änderungen teuer, kosten- und zeitintensiv.PRIOR ART The invention is based on a programmable logic device Control according to the genre of the main claim. Programmable logic controllers have long been known and, for example, in the magazine VDI-Z 123 (1981) No. 9, page 345ff. Due to the serial processing of the input and output signals and the associated cycle time can be stored with memory-programmed Controls briefly pending input signals logically not exactly with one another link. Correspondingly fast output commands cannot be generated either. Time-critical controls can therefore with programmable logic controls cannot be realized. Such time-critical control problems will continue to exist hardware-wise solved. Hard-wired logic modules are then also required, which enable the various input variables to be linked. These hardwired In terms of structure, logic modules do not fit into the Concept one programmable logic controllers as they are not flexible. While with one new control problem the adaptation of the programmable logic controller in terms of software can take place, the hardwired logic functions must be rebuilt each time and wired. This is expensive, especially with frequent changes, and time consuming.
VOrteile der Erfindung Die. erfindungsgemäße speicherprogrammierbare Steuerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß aus einer gegebenen Vielzahl von Schalt gliedern mittels Datenworten eine Vielzahl von logischen Verknüpfungen erzeugt werden können. Dadurch können auch Steuerungen errichtet werden, bei denen Echtzeitprobleme eine Rolle spielen. Es lassen sich eine Vielzahl von logischen Verknüpfungen herstellen,'wobei die Zahl im wesentlichen durch die Zahl der zur Verfügung stehenden Schaltglieder beschränkt ist. Durch die Verwendung unterschiedlicher Datenwörter ist eine große Flexibilität gegeben, so daß die speicherprogrammierbare Steuerung ohne weitere Veränderungen in einer Vielzahl von Fällen auch für zeitkritische Steuervorgänge einsetzbar ist.ADVANTAGES OF THE INVENTION The. programmable memory according to the invention Control with the characterizing features of the main claim has on the other hand the advantage that from a given plurality of switching members by means of data words a large number of logical links can be created. This allows controls can also be set up in which real-time problems play a role. A large number of logical connections can be established, with the number essentially limited by the number of switching elements available is. The use of different data words allows great flexibility given so that the programmable logic controller without further changes can also be used for time-critical control processes in a large number of cases.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen speicherprogrammierbaren Steuerung möglich. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden in einem zusätzlichen Baustein verschiedene elektronische Schaltglieder gruppenweise fest miteinander verknüpft. Mittels eines Datenwortes kann mindestens eine Gruppe der Schaltglieder ausgewählt werden. Dies ist ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung, das bei geringerem Aufwand eine relativ hohe Flexibilität der Steuerung ermöglicht.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the programmable logic memory specified in the main claim Control possible. In a further advantageous embodiment, in one additional module, various electronic switching elements are fixed in groups linked together. At least one group of the Switching elements are selected. This is a particularly simple one Embodiment of the invention, the relatively high with little effort Flexibility of the control allows.
Als Baustein findet vorteilhafterweise ein programmierbarer Logikbaustein (PLA oder FPLA) Verwendung. Dieser logische Baustein kann so programmiert werden, daß die wichtigsten Verknüpfungen im Baustein vorhanden sind.A programmable logic module is advantageously used as the module (PLA or FPLA) usage. This logic module can be programmed in such a way that that the most important links are available in the block.
Vorteilhaft ist es, wenn die Ein- und/oder Ausgänge über ein Koppelfeld schaltbar sind. Hiermit läßt sich die größte Flexibilität erzielen, da die Schalt glieder sowie die Ein- und Ausgänge des Bausteins in beliebiger Anordnung miteinander verbunden werden können. Weiterhin ist es günstig, daß der Baustein selbst eine Speichereinheit aufweist. Dadurch wird erreicht, daß die zur Programmierung des Bausteins erforderlichen Datenwörter nicht auf einem Speicherplatz der speicherprogrammierbaren Steuerung abgelegt werden müssen, sondern im B,austein selbst abgelegt werden können. In der speicherprogrammierbaren Steuerung müssen daher keine Speicherplätze für diesen zusätzlich verwendbaren Baustein vorgesehen sein.It is advantageous if the inputs and / or outputs via a switching matrix are switchable. This allows the greatest flexibility to be achieved, since the switching elements as well as the inputs and outputs of the module in any arrangement with one another can be connected. Furthermore, it is favorable that the module itself has a Having storage unit. This ensures that the programming of the Block not required data words on a memory location of the programmable Control must be stored, but can be stored in the B, austein itself. In the programmable logic controller there is therefore no need for any memory locations for this additionally usable module can be provided.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Anwendungsbeispiel für eine Steuerung nach der Erfindung, Figur 2 das Impulsdiagramm des Anwendungsbeispiels nach Figur 1, Figur 3 die logische Verknüpfung der Signale des Anwendungsbeispiels, Figur 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 5 eine detailierte Darstellung. des zusätzlichen Bausteins und Figur 6 eine detailierte Darstellung einer Variante des Bausteins.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show figure 1 shows an application example for a control according to the invention, FIG. 2 shows the pulse diagram of the application example according to Figure 1, Figure 3, the logical combination of the signals of the application example, Figure 4 shows an embodiment of the invention, Figure 5 a detailed representation. of the additional module and Figure 6 a detailed Representation of a variant of the block.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Bei speicherprogrammierbaren Steuerungen werden die Ein-und Ausgangssignale seriell abgearbeitet. Je nach Steuerungstyp, Speichergröße und Länge des Programms ergeben sich Zykluszeiten im Bereich von 5 bis 50 Millisekunden für einen Durchlauf der speicherprogrammierten Steuerung. Kurzzeitig anliegende Eingangssignale, die beispielsweise kleiner als 5 Millisekunden sind, lassen sich aber logisch nicht exakt miteinander verknüpfen. Entsprechend schneile Ausgangsbefehlte sind daher mit der speicherprogrammierbaren Steuerung nicht zu bilden.Description of the exemplary embodiments In the case of programmable logic devices Controls, the input and output signals are processed serially. Depending on the type of control, Memory size and length of the program result in cycle times in the range of 5 up to 50 milliseconds for one run of the stored-program control. Briefly pending input signals that are less than 5 milliseconds, for example, but cannot be linked with one another logically. Correspondingly snow Output commands are therefore not allowed with the programmable logic controller form.
Ein Beispiel, bei dem die Eingangs signale schnell erfaßt werden müssen, ist in Figur 1 dargestellt. Bei flexiblen Montageeinrichtungen muß des öfteren die richtige Lage von Teilen sichergestellt werden. Dies geschieht durch das Drehen eines Teils 3 durch einen Motor 1, wobei das Teil 3 mit dem Motor 1 über eine Welle 2 verbunden ist.An example in which the input signals must be detected quickly, is shown in FIG. In the case of flexible assembly equipment, the correct position of parts must be ensured. This is done by rotating of a part 3 by a motor 1, the part 3 to the motor 1 via a shaft 2 is connected.
Die Kontrolle der richtigen Lage geschieht hier beispielsweise durch drei Bohrungen, durch die jeweils Lichtstrahlen LS1, LS2 und LS3 fallen müssen. Mittels einer Lichtschranke wird erkannt, ob sich die Bohrungen an der richtigen Stelle befinden. Das von den Empfängern der Lichtschranke abgegebene Signal ist in Figur 2 dargestellt. Nur wenn sowohl von der Lichtschranke 1 als auch von der Lichtschranke 2 und 3 ein Signal abgegeben wird, befindet sich das Teil in der richtigen Lage. Der Motor 1 muß dann abgeschaltet werden. Eine mögliche logische Verknüpfung, um dieses Ziel zu erreichen, zeigt Figur 3. Das Ausgangssignal der Lichtschranken 1 und 2 ist jeweils einem Eingang eines Und-Gliedes 5 zugeführt.The correct position is checked here, for example three holes through which light beams LS1, LS2 and LS3 must fall. A light barrier is used to detect whether the holes are in the right place Place. The signal emitted by the receivers of the light barrier is shown in FIG. Only if from light barrier 1 as well as from the If a signal is emitted from light barriers 2 and 3, the part is in the correct position Location. The motor 1 must then be switched off. A possible logical link, in order to achieve this goal, figure 3 shows the output signal of the light barriers 1 and 2 are each fed to an input of an AND element 5.
Der Ausgang des Und-Gliedes 5 steht mit einem Eingang eines Und-Gliedes 6 in Verbindung. Das Signal der Lichtschranke 3 führt zu einem weiteren Eingang des Und-Gliedes 6. Das Ausgangssignal des Und-Gliedes 6 dient zum Stoppen des Motors.The output of the AND element 5 is connected to an input of an AND element 6 in connection. The signal from light barrier 3 leads to another input of the AND element 6. The output signal the AND element 6 is used for Stop the engine.
Figur 4 zeigt nun das Beispiel einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit einem Zusatzbaustein. Mit 8 ist die bekannte speicherprogrammierbare Steuerung gekennzeichnet, während 9 den Baustein charakterisiert. Die speicherprogrammierbare Steuerung 8 steht mit dem Baustein 9 über eine Datenleitung 10 in Verbindung. Der Baustein 9 weist Eingänge 11 und Ausgänge 12 auf.FIG. 4 now shows the example of a programmable logic controller with an additional module. With 8 is the well-known programmable logic controller marked, while 9 characterizes the building block. The programmable The controller 8 is connected to the module 9 via a data line 10. Of the Module 9 has inputs 11 and outputs 12.
Der Baustein 9 ist im Detail in Figur 5 dargestellt. Der Baustein enthält mehrere Schaltglieder. Solche Schaltglie.-der sind das Und-Glied 14 und 15, das Oder-Glied 16 und die Treiberverstärker 18 bis 20. Je nach Größe und Ausstattung des Bausteins 9 können weitere Schaltglieder vorgesehen sein, beispielsweise Exclusiv-Oder-Glieder, NOR-Glieder oder Nand-Glieder. Auch Speicherbausteine, .wie Flip-Flops, können als Schaltglied ausgebildet sein.The module 9 is shown in detail in FIG. The building block contains several switching elements. Such switching elements are the AND element 14 and 15, the OR element 16 and the driver amplifiers 18 to 20. Depending on size and equipment of the module 9, further switching elements can be provided, for example exclusive-OR elements, NOR links or Nand links. Memory modules, such as flip-flops, can also be used as Be formed switching element.
Die Eingänge der Schaltglieder 14 bis 20 führen zu einem Koppelfeld 21 und bilden dort die Zeilen des Koppelfeldes 21. Die Spalten des Koppelfeldes 21 bilden zum einen Teil die Eingangsleitung 11 zum anderen Teil sind den Spalten die Ausgänge der Schaltglieder zugeführt. Die Spalten 1 bis 8 dienen im Ausführungsbeispiel als Eingangsleitungen, während die Spalten 20 bis 22 an die Ausgänge der Schaltglieder 14 bis 16 angeschlossen sind. Die Treiberverstärker 18 bis 20 sind nicht zu den Spalten des Koppelfeldes 21 rückgeführt. Die Ausgänge der Verstärker 18 bis 20 führen zu den Ausgangsleitungen 12.The inputs of the switching elements 14 to 20 lead to a switching matrix 21 and there form the lines of the switching matrix 21. The columns of the switching matrix 21 on the one hand form the input line 11 on the other hand are the columns the outputs of the switching elements are supplied. Columns 1 to 8 are used in the exemplary embodiment as input lines, while columns 20 to 22 to the outputs of the switching elements 14 to 16 are connected. The driver amplifiers 18 to 20 are not among the Columns of the switching matrix 21 returned. The outputs of the amplifiers 18 to 20 lead to the output lines 12.
Im Normalfall ist die Verbindung zwischen den Spalten und den Zeilen geöffnet. Durch ein Datenwort können nun beliebige Zeilen mit beliebigen Spalten verbunden werden.Usually the connection is between the columns and the rows opened. Any rows with any columns can now be created using a data word get connected.
Beispielsweise wird durch das Datenwort 0101 die Zeile 1 mit der Spalte 1 verbunden und durch das Datenwort 0322 die Zeile 3 mit der Spalte 22. Im Ausführungsbeispiel sind die Verbindungspunkte durch Kreise gekennzeichnet. Durch fünf Datenwörter ist die Schaltungsanordnung nach Figur 3 aufgebaut, wobei jedoch dort ein Treiberverstärker nicht eingezeichnet ist.For example, the data word 0101 results in line 1 with of column 1 and, through data word 0322, row 3 is connected to column 22. In the exemplary embodiment, the connection points are marked by circles. By The circuit arrangement according to FIG. 3 has five data words, but a driver amplifier is not shown there.
Durch entprechende Wahl der Datenworte können somit im Rahmen der zur.Verfügung stehenden Schaltglieder beliebige logische Verknüpfungen zur Lösung weiterer Probleme aufgebaut werden. Dieser Aufbau erfolgt im Rahmen der Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuerung 8.By appropriate choice of the data words can thus be in the context of available switching elements any logical links for the solution further problems are built up. This structure takes place in the context of programming the programmable logic controller 8.
Zur Ablage der Datenwörter muß in der speicherprogrammierbaren Steuerung 8 ein entsprechender Speicherbereich zur Verfügung gestellt sein, so daß die Datenwörter immer abrufbar sind. In der speicherprogrammierbaren Steuerung ist dabei dieser Teil des Datenspeichers anderweitig nicht verwendbar. Günstiger ist es, wenn der Baustein 9 einen eigenen kleinen Speicher aufweist. Dieser Speicher kann der Größe des Koppelfeldes angepaßt sein. In jedem Programmzyklus werden die Datenwörter einmal in den Baustein 9 eingelesen.To store the data words must be in the programmable logic controller 8 a corresponding memory area can be made available so that the data words are always available. This is in the programmable logic controller Part of the data memory cannot be used for any other purpose. It is cheaper if the Block 9 has its own small memory. This memory can be of size be adapted to the switching network. The data words are used once in each program cycle read into block 9.
Aufgrund dieser Datenwörter werden die Verbindungen im Baustein 9 geschaltet.Based on these data words, the connections in block 9 switched.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Gestaltung des Bausteins 9 ist in Figur 6 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind verschiedene Schaltgruppen fest verdrahtet.Another embodiment for the design of the building block 9 is shown in FIG. In this embodiment there are different vector groups hardwired.
Im Beispiel führen zwei Eingangssignale zu jeweils einem Eingang eines Und-Gliedes. 23 und der Ausgang des Und-Gliedes 23 zu einem Eingang eines Und-Gliedes 24. Ein weiterer Eingang 11 steht mit dem Und-Glied 24 in Verbindung.In the example, two input signals each lead to one input And link. 23 and the exit of the AND member 23 to an entrance of an AND member 24. Another input 11 is connected to the AND element 24.
Parallel dazu führen zwei Leitungen des Eingangs 11 zu jeweils einem Eingang des Und-Gliedes 25. Zwei weitere Leitungen des Eingangs 11 führen zu einem Und-Glied 27. Der Ausgang des Und-Gliedes 25 und des Und-Gledes 27 steht mit jeweils einem Eingang eines Oder-Gliedes 26 in Verbindung.In parallel, two lines of input 11 lead to one each Input of the AND element 25. Two more lines of input 11 lead to one AND element 27. The Exit of the AND member 25 and the AND member 27 is connected to one input of an OR element 26 in each case.
Der Ausgang des Und-Gliedes 24 führt zu dem Eingang eines Verstärkers 28, während der Ausgang des Oder-Gliedes 26 zu einem Eingang eines Verstärker 29 führt. Die Ausgänge der Verstärker 28 und 29 sind parallel geschaltet und führen zur Ausgangsleitung 12. Schaltleitungen führen von einem Speicherglied 31 zu den Verstärkern 28 und 29. Weiterhin ist eine Schaltgruppe 30 erkennbar, die weitere logische Funktionsgruppen beinhaltet. Eine Datenleitung führt vom Speicherglied 31 zur Schaltgruppe 30. Bei dieser Ausgestaltung des Bausteins 9 sind verschiedene Funktionsgruppen fest vorgegeben. Durch die Und-Glieder 23 und 24 ist das bereits zuvor erörterte Problem logisch verknüpft.The output of the AND element 24 leads to the input of an amplifier 28, while the output of the OR element 26 to an input of an amplifier 29 leads. The outputs of the amplifiers 28 and 29 are connected in parallel and lead to the output line 12. Switching lines lead from a memory element 31 to the Amplifiers 28 and 29. Furthermore, a switching group 30 can be seen, the other contains logical function groups. A data line leads from the memory element 31 to the vector group 30. In this embodiment of the module 9 are different Function groups firmly specified. With the AND elements 23 and 24, that's already there previously discussed problem logically linked.
Durch die Schaltglieder 25 bis 27 ist eine weitere Funktion realisiert. Das Datenwort im Speicher 31 hat nunmehr die Funktion einen der Verstärker 28 oder 29 oder Verstärker in der Schaltgruppe 30 zu schalten. Soll beispielsweise das anfangs erörtere Problem gelöst werden, so ist Verstärker 28 durchzuschalten, während Verstärker 29 und weitere Verstärker.gesperrt sind. Dies kann wiederum durch ein Datenwort geschehen. Da ein Teil der Eingangs signale an parallele Gruppen geführt sind, muß verhindert werden, daß zwei Verstärker, hier beispielsweise 28 und 29 gleichzeitig geöffnet sind. Jedoch ist es auch möglich, mehrere Ausgänge zu belegen, wenn getrennte Eingangs- und Ausgangsleitungen vorhanden sind. So kann beispielsweise der Verstärker 28 und ein Durchgangsverstärker in der Schaltgruppe 30 eingeschaltet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar die Flexibilität der Verknüpfungen untereinander geringer, jedoch ist kein kostenspieliges Koppelfeld erforderlich und auch die Anzahl der Datenworte kann geringer und die Länge der Datenworte kleiner gehalten werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist daher insbesondere für kleinere speicherprogrammierbare Steuerungen geeignet, deren Anwendungsbereich durch die geringe Anzahl der Speicherplätze und durch die Art des Prozessors eingeengt ist.Another function is realized by the switching elements 25 to 27. The data word in the memory 31 now has the function of one of the amplifiers 28 or 29 or amplifier in switching group 30 to switch. For example, should this be done at the beginning If the problem discussed is solved, then amplifier 28 is to be switched through while amplifier 29 and other amplifiers are locked. This can in turn by means of a data word happen. Since some of the input signals are routed to parallel groups, must prevent two amplifiers, here for example 28 and 29, at the same time are open. However, it is also possible to use several outputs if they are separate There are input and output lines. For example, the amplifier 28 and a through amplifier in the switching group 30 must be switched on. With this one Embodiment, the flexibility of the links with each other is less, however, no costly switching network is required and neither is the number of Data words can be kept smaller and the length of the data words smaller. This Embodiment is therefore particularly programmable for smaller ones Controllers suitable, their area of application due to the small number of memory locations and is constrained by the type of processor.
Zur Realisierung eines Ausführungsbeispiels nach Figur 6 eignet sich insbesondere Ablaufsteuerungsbausteine wie Programmable Logic Arrays. Solche Bausteine sind beispielsweise unter der Bezeichnung IM5200 von der Firma Intersil im Handel erhältlich.To implement an embodiment according to Figure 6 is suitable in particular sequence control modules such as programmable logic arrays. Such building blocks are for example in the trade under the name IM5200 from the company Intersil available.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (5)
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0177261A2 (en) * | 1984-09-26 | 1986-04-09 | Xilinx, Inc. | Configurable logic array |
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1983
- 1983-01-25 JP JP58009468A patent/JPS58133039A/en active Pending
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| EP0177261A3 (en) * | 1984-09-26 | 1988-02-10 | Xilinx, Inc. | Configurable logic array |
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