DE3808135A1 - Stored-program control system - Google Patents

Stored-program control system

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DE3808135A1
DE3808135A1 DE19883808135 DE3808135A DE3808135A1 DE 3808135 A1 DE3808135 A1 DE 3808135A1 DE 19883808135 DE19883808135 DE 19883808135 DE 3808135 A DE3808135 A DE 3808135A DE 3808135 A1 DE3808135 A1 DE 3808135A1
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Peter Dipl Ing Abendroth
Helmut Dipl Ing Sassenbach
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Eaton Industries GmbH
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Kloeckner Moeller Elektrizitaets GmbH
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Abstract

The stored-program control system is an integral part of the personal computer. The stored-program control unit (1) is on a plug-in module (30), and is plugged directly into the PC bus (20). Data is exchanged with the PC processor (41) via the interface (7). The stored-program control unit (1) reads information via an autonomous interface unit (10) from the decentralised input units (18), which are connected in a decentralised manner to the field bus (21), and processes it according to the application program which is stored in the freely programmable memory area (5). Control commands are sent via the interface unit (10) to the output units (19), which are connected to the field bus (21). The plug-in module (30) thus represents a stored-program control system which is completely independent of the PC processor (41). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein speicherprogrammierbares Steue­ rungssystem, insbesondere vorgesehen als integraler Bestand­ teil eines Personal-Computers, bestehend aus den Einzelkompo­ nenten, Mikrocontroller oder Mikroprozessor, Datenspeicher, freiprogrammierbarer Speicherbereich für das Anwenderprogramm und den Interfaceelementen, wobei alle Komponenten mit einem Bussystem untereinander verbunden sind.The invention relates to a programmable logic controller system, in particular provided as an integral stock part of a personal computer, consisting of the individual compo components, microcontrollers or microprocessors, data storage, freely programmable memory area for the user program and the interface elements, all components with a Bus system are interconnected.

Mit dem Personal-Computer werden in der Automatisie­ rungstechnik vielfältige Aufgaben bewältigt. Er dient als Darstellungsanzeige in verfahrenstechnischen Abläufen und bei Vorgängen in der Meß- und Regeltechnik wie auch als Program­ miergerät für SPS-Einheiten. Üblich sind, Koppelbaugruppen zur Ankopplung von Peripherieeinheiten in serieller oder par­ alleler Form, sowie Ein- und Ausgabebaugruppen, die direkt auf den PC-BUS gesteckt werden. Eine Steuerungs-, Regelungs-, Meß-, oder Berechnungsaufgabe wird hierbei immer vom PC- Prozessor ausgeführt. Neben diesen Aufgaben muß der PC-Pro­ zessor MMI-Interfacefunktionen in Form von Tastaturabfrage, Tastaturauswertung, Bildverarbeitung und Plattenzugriff durchführen. Diese Funktionen nehmen den größten Teil des Prozessor-Zyklus in Anspruch. Für die Verarbeitung des Pro­ gramms und der I/O's bleibt nur ein geringer Zeitbereich zur Verfügung. Die vielfach im Tasking-Verfahren arbeitenden Betriebssysteme erlauben daher nicht, Steuerungsverarbeitung im Echtzeitbetrieb durchzuführen. Derart schnelle und konti­ nuierlich verlaufende SPS-Funktionen sind nicht realisierbar.The personal computer is used in automation a variety of tasks. It serves as Display in process engineering processes and at Processes in measurement and control technology as well as a program Lubrication device for PLC units. Coupling modules are common for connecting peripheral units in serial or par alleler form, as well as input and output modules that directly be plugged onto the PC-BUS. A control, regulation, The measurement or calculation task is always carried out by the PC Processor running. In addition to these tasks, the PC-Pro processor MMI interface functions in the form of keyboard queries, Keyboard evaluation, image processing and disk access carry out. These functions take up most of the Processor cycle in use. For processing the Pro gramms and the I / O's only a small time range remains Available. Those who often work in the tasking process Operating systems therefore do not allow control processing  perform in real time. So fast and continuous Correct PLC functions cannot be implemented.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Vorteile einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit den Vorteilen eines Personal-Computers zu kombinieren, wobei einerseits sämtliche PC-Aggregate, wie Grafik, Massenspeicher, LAN usw. voll im gesamten Kompaktsystem genutzt werden können und par­ allel zum PC-Prozessor, und von ihm völlig unabhängig, ein autarkes speicherprogrammierbares Steuerungssystem in den Personal-Computer integriert ist, welches von diesem Perso­ nal-Computer programmierbar ist und die Durchführung der Pro­ zeßsteuerung, mit den über einen Feldbus an den Personal-Com­ puter ankoppelbaren Peripherieeinheiten, im Echtzeitbetrieb durchführt.The invention therefore has as its object the advantages a programmable logic controller with the advantages to combine a personal computer, one hand all PC aggregates, such as graphics, mass storage, LAN etc. can be used fully in the entire compact system and par allel to the PC processor, and completely independent of it Autonomous programmable logic control system in the Personal computer is integrated, which of this person nal computer is programmable and the implementation of the pro time control, with which via a fieldbus to the Personal-Com peripheral units that can be connected to the computer, in real time carries out.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing Features of the main claim solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims 2 to 8 specified.

Dabei sieht die Erfindung nach Anspruch 1 vor, daß sich die SPS-Einheit auf einer Steckbaugruppe befindet und integraler Bestandteil des Personal-Computers ist, indem die Steckbau­ gruppe direkt auf den PC-BUS aufgesteckt ist, wobei die SPS- Einheit mittels eines Koppelinterfaces mit dem Prozessor des Personal-Computers über den PC-BUS in serieller oder par­ alleler Form Status, Daten und Programme tauscht und völlig unabhängig von dem Prozessor des Personal-Computers ein autarkes speicherprogrammierbares Steuerungssystem darstellt, indem die SPS-Einheit mittels einer sich selbst verwaltenden Interfaceeinheit Daten und Informationen der dezentral an den Feldbus gekoppelten Eingangs- Ausgangseinheiten liest, ent­ sprechend des im freiprogrammierbaren Speicherbereich abge­ legten Anwenderprogramms verarbeitet und seine Steuerbefehle an die dezentral, an den Feldbus angekoppelten Eingangs-Aus­ gangseinheiten über die Interfaceeinheit sendet.The invention provides according to claim 1 that the PLC unit located on a plug-in module and integral Part of the personal computer is by the plug-in group is plugged directly onto the PC-BUS, the PLC Unit by means of a coupling interface with the processor of the Personal computers via the PC-BUS in serial or par alleler form exchanges status, data and programs and completely regardless of the processor of the personal computer represents autonomous programmable logic control system,  by the PLC unit using a self-managing Interface unit data and information of the decentralized to the Fieldbus coupled input-output units reads, ent speaking of in the freely programmable memory area put user program processed and its control commands to the decentralized input / output coupled to the fieldbus gear units via the interface unit.

Nach Anspruch 2 ist es für die Erfindung vorteilhaft, daß die Interfaceeinheit aus dem Dual-Port-Ram, dem Mikrocontroller, dem Datenspeicher, dem Speicher für das Betriebssystem­ programm des Interfaces und einem Interfacemodul, zur Ankopp­ lung an den Feldbus, besteht.According to claim 2, it is advantageous for the invention that the Interface unit from the dual-port ram, the microcontroller, the data storage, the memory for the operating system program of the interface and an interface module, for coupling to the fieldbus.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt nach Anspruch 3 darin, daß die Steckbaugruppe so ausgeführt ist, daß die Bau­ teilebestückung variabel ist, und dadurch die Funktion zum einen als intelligentes Interface mit autarker SPS-Einheit und zum anderen als reine intelligente Interfaceschaltung aktiviert ist, indem entweder das Dual-Port-Ram (11) oder das Dual-Port-Ram (12) als Bestückung vorgesehen ist und daß nach Anspruch 4 die Arbitrationsschaltung über die Steuerleitung das Dual-Port-Ram (11) aktiviert und somit die Steckbaugruppe als Interfaceeinheit zwischen Feldbusebene und PC-Ebene fungiert oder über die Steuerleitung das Dual-Port-Ram (12) aktiviert und somit die Steckbaugruppe als SPS-Einheit fun­ giert, die für den PC-Prozessor die Prozeßsteuerung, nach dem im Programmspeicher individuell eingegebenen Anwenderprogramm und den von dem asynchron ablaufenden Interfacezyklus, der Interfaceeinheit, dem Dual-Port-Ram (12) bereitgestellten Dateninformationen, durchführt. Another advantage of the invention according to claim 3 is that the plug-in module is designed so that the component parts are variable, and thereby the function is activated on the one hand as an intelligent interface with an autonomous PLC unit and on the other hand as a purely intelligent interface circuit by either the dual-port ram ( 11 ) or the dual-port ram ( 12 ) is provided as a component and that according to claim 4 the arbitration circuit activates the dual-port ram ( 11 ) via the control line and thus the plug-in module as an interface unit acts between the fieldbus level and the PC level or activates the dual-port ram ( 12 ) via the control line and thus the plug-in module functions as a PLC unit, which controls the process for the PC processor according to the user program individually entered in the program memory and the data information provided by the asynchronously running interface cycle, the interface unit, the dual-port ram ( 12 ).

Zweckmäßigerweise dient, nach Anspruch 5, der Personal-Compu­ ter durch Wahl der PC-Software zum einen als Programmiergerät der SPS-Einheit, und zum anderen in der Prozeßphase als Dar­ stellungs- und Verwaltungseinheit, für die von der SPS-Ein­ heit ausgeführten Prozeßsteuerung.Advantageously, according to claim 5, the personal computer ter by choosing the PC software on the one hand as a programming device the PLC unit, and on the other hand in the process phase as Dar Positioning and administration unit for the PLC-Ein executed process control.

Nach Anspruch 6 ist es vorteilhaft, daß durch wählbaren Adreßvergleich der Arbitrationsschaltung weitere Steckbau­ gruppen auf den PC-BUS gesteckt werden können, wobei unter­ schiedliche Prozesse parallel ablaufen können und die Dar­ stellung dieser Prozesse von dem Personal-Computer durchge­ führt werden.According to claim 6, it is advantageous that by selectable Address comparison of the arbitration circuit further plug-in groups can be plugged onto the PC-BUS, whereby under different processes can run in parallel and the Dar provision of these processes by the personal computer leads.

Zweckdienlich für die Erfindung ist es nach Anspruch 7, daß die dezentral angeordneten Eingangs-Ausgangseinheiten sowohl eine direkte Eingangs-Ausgangsperipherie für die Prozeßsteue­ rung darstellen, als auch mit eigener Intelligenz eine Vor­ verarbeitung für die Prozeß-Steuerung durchführen können und nach Anspruch 8, daß die SPS-Einheit eine Prozessorkern aufweist, der einen, für die Datenwortverarbeitung zustän­ digen Mikrocontroller, und einen, für schnelle Steuerungsauf­ gaben geeigneten Bitprozessor aufweist.According to claim 7, it is expedient for the invention that the decentralized input-output units both direct input-output periphery for process control represent, as well as with their own intelligence can carry out processing for the process control and according to claim 8, that the PLC unit is a processor core has one that is responsible for data word processing microcontroller, and one for quick control gave suitable bit processor.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen speicherprogrammierbaren Steuerungssystems unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the Invention is according to programmable logic control system with reference took explained in more detail on the drawing. It shows

Fig. 1 die, nach der Erfindung, als integraler Bestandteil des Personal-Computers ausgeführte Steckbaugruppe, auf der sich die SPS-Einheit, und die Interfaceeinheit, zur Kopplung der PC-BUS-Ebene und der Feldbusebene, befindet. Fig. 1, according to the invention, designed as an integral part of the personal computer plug-in module, on which the PLC unit, and the interface unit, for coupling the PC-BUS level and the fieldbus level, is located.

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung der auf der Steck­ baugruppe befindlichen notwendigen Komponenten und deren Zusammenwirken zur Realisierung der Erfindung. Fig. 2 is a block diagram showing the necessary components located on the plug-in module and their interaction to implement the invention.

Fig. 3 eine beispielhafte Darstellung zur Verdeutlichung der zeitlichen Aufteilung eines Zyklusses der verschiedenen Pro­ zessoren, die sich innerhalb des Personal-Computers, zur Durchführung der Erfindung, befinden. Fig. 3 is an exemplary representation to illustrate the temporal distribution of a cycle of the various processors, which are located within the personal computer for implementing the invention.

Fig. 4 eine Skizze, aus welcher zu entnehmen ist, wie die Aufgabenverteilung der Prozessoren und wie die Anordnung der einzelnen Komponenten nach der Erfindung vorgesehen ist. Fig. 4 is a sketch from which it can be seen how the task distribution of the processors and how the arrangement of the individual components is provided according to the invention.

Fig. 1 zeigt die, nach der Erfindung, als integraler Bestand­ teil des Personal-Computers ausgeführte Steckbaugruppe 30, auf der sich die SPS-Einheit 1 und die Interfaceeinheit zur Ankopplung der PC-BUS-Ebene 20 und der Feldbusebene 21 befindet. Fig. 1 shows, according to the invention, as an integral part of the personal computer designed plug-in module 30 on which the PLC unit 1 and the interface unit for coupling the PC-BUS level 20 and the fieldbus level 21 is located.

Hierbei wird der wesentliche Vorteil der Erfindung verdeut­ licht, daß die Steckbaugruppe 30 ebenso wie andere Periphe­ riebaugruppen und wie die Prozessorbaugruppe 40 auf den PC- BUS 20 steckbar ist. Auf der Steckbaugruppe 30 befindet sich die SPS-Einheit 1 und die zur Ankopplung an die Feldbusebene notwendige Interfaceeinheit 10. Die Ankopplung erfolgt über einen Steckverbinder 31 an den Feldbus 21. Die Peripheriege­ räte 18, 19, die sich auf der Feldbusebene befinden und deren Prozeß von der speicherprogrammierbaren Steuerung durchge­ führt wird, können sowohl einfache Ein-Ausgabeeinheiten 18, 19 wie auch intelligente Steuereinheiten sein, die eine Vor­ verarbeitung für die Prozeßsteuerung darstellen können und oder ein autark arbeitendes Steuerungssystem mit eigenem Master-Slave-Verbund aufweisen. Die Kommunikation über die Feldbusebene wird von der intelligenten Interfaceeinheit 10 kontrolliert und protokolliert. Der PC-Prozessor 41 arbeitet unabhängig von der Prozeßsteuerung parallel zum Prozessorkern 9 der speicherprogrammierbaren Steuerung.Here, the essential advantage of the invention is made clear that the plug-in module 30 , like other peripheral modules, and how the processor module 40 can be plugged onto the PC-BUS 20 . The PLC unit 1 and the interface unit 10 required for coupling to the fieldbus level are located on the plug-in module 30 . The coupling takes place via a plug connector 31 to the field bus 21 . The periphery devices 18, 19 , which are located on the fieldbus level and whose process is carried out by the programmable logic controller, can be both simple input / output units 18, 19 and intelligent control units, which can represent pre-processing for process control and or or have a self-sufficient control system with its own master-slave network. The communication via the fieldbus level is checked and logged by the intelligent interface unit 10 . The PC processor 41 works independently of the process control in parallel to the processor core 9 of the programmable logic controller.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung der auf der Steckbaugruppe befindlichen, notwendigen Komponenten und deren Zusammenwirken zur Realisierung der Erfindung. Fig. 2 shows a block diagram to illustrate the necessary components located on the plug-in module and their interaction to implement the invention.

Im wesentlichen besteht die Steckbaugruppe aus den Funktions­ blöcken SPS-Einheit 1 und Interfaceeinheit 10. Das Zusammen­ wirken dieser Funktionsblöcke stellt ein autarkes speicher­ programmierbares Steuerungssystem zur Verfügung. Die Inter­ faceeinheit 10 besteht aus dem Mikrocontroller 14, ein Spei­ cher 13, vorteilhaft als ROM oder EPROM, für das Betriebssy­ stemprogramm der Interfaceeinheit 10, einem eigenen Datenpuf­ ferspeicher 15, dem Dual-Port-Ram 12 und dem Interfacemodul 16. Das Interfacemodul 16 stellt die über den Feldbus 21 angebotenen Peripheriedaten der dem Mikrocontroller 14 über den Interfacebus 23′ zur Verfügung. Dieser legt die Periphe­ riedaten im Dual-Port-Ram 12 und im Datenpufferspeicher 15 über den Interfacebus 23 ab. Das Interfaceprotokoll kontrol­ liert, nach dem im Speicher 13 befindlichen Betriebssystem­ programm, diese Daten ständig und in jedem Zyklus auf Über­ einstimmung mit den angebotenen Peripheriedaten. Die SPS- Einheit 1 besteht aus dem Prozessorkern 9, dem Betriebssys­ temspeicher 4, dem Speicher 5 für das Anwenderprogramm, und dem Datenspeicher 6. Den Prozessorkern 9 bilden der wortver­ arbeitende Mikrocontroller 2 und der für schnelle Steuerungs­ aufgaben besonders geeignete Bitprozessor 3. Verbunden sind diese Komponenten über den SPS-BUS 22. Das Dual-Port-Ram 12 ermöglicht einen vollkommenen asynchronen Datenaustausch von zwei Seiten auf beliebige Speicherzellen zwischen SPS-Einheit 1 und der Interfaceeinheit 10. Der Austausch von Daten und Status zwischen SPS-Einheit 1 und PC-Prozessor erfolgt über das Koppelinterface 7 und dem PC-BUS 20. Das Koppelin­ terface 7 kann vorteilhafterweise auch ein Dual-Port-Ram sein. Die Arbitrationsschaltung 8 aktiviert über einen Ver­ gleich der vom PC-Prozessor 41 angebotenen Adresse mit einer fest einstellbaren Adresse das Dual-Port-Ram 12 und das Koppelinterface 7 über die Steuerleitung 26. Ein besonderer Vorteil der Steckbaugruppe 30 ist es, daß sie bei einer Min­ derbestückung als reine intelligente Interfacekarte betrie­ ben werden kann. Dies ist dann der Fall, wenn Reaktionszeiten eine geringe Rolle spielen und somit die Informationsverar­ beitung und der Prozeßablauf durch den Personal-Computer übernommen werden sollen. In diesem Fall würde die Bautei­ lebestückung der SPS-Einheit 1 wie auch das Koppelinterface 7 und das Dual-Port-Ram 12 entfallen. Hierbei wird das Dual- Port-Ram 11 von der Arbitrationsschaltung 8 über die Steuerleitung 25 aktiviert. Die Informationsverarbeitung und die Prozeßsteuerung ist dabei nicht mehr an einer SPS-Sprache gebunden und kann vom Anwender frei gewählt werden, (z. B. Pascal, C, Basic usw.). Dadurch erhöht sich bekanntlich die Nutzungsmöglichkeit bestimmter Anwendungsbereiche. Dies ist allerdings nur ein nützlicher Nebeneffekt der Funktions- und Anwendungsmöglichkeit der Baugruppe 30. Der Erfindungsgedanke bezieht sich jedoch auf eine Maximalbestückung der Steckbau­ gruppe als speicherprogrammierbares Steuerungssystem. Dabei wird die Prozeßsteuerung von der SPS-Einheit 1 übernommen (AWL-Programm) und verarbeitet die Dateninformationen aus dem Dual-Port-Ram 12, die durch den asynchron ablaufenden Inter­ facezyklus bereitgestellt werden. Hierdurch werden sehr kurze Reaktionszeiten ermöglicht, die ausschließlich von der SPS-Zykluszeit und der Interfacezykluszeit abhängt. Die SPS- Zykluszeit wird von dem Umfang des Anwenderprogramms bestimmt und die Interfacezykluszeit durch die Anzahl der an den Feld­ bus angeschlossenen Eingangs-Ausgangseinheiten 18, 19. Die SPS-Programmerstellung und deren Austestung vom Anwen­ der/Programmierer erfolgt mit Hilfe des PC-Prozessors 41, indem die Benutzeroberfläche (Tastatur 51 und Bildschirm 50, Massenspeicher 52 etc.) für diese Zwecke genutzt wird. Ist die Programmerstellungsphase abgeschlossen, so läuft die SPS- Einheit 1 autark und der PC-Prozessor 41 kann andere Pro­ gramme ausführen, z. B. MMI, Prozeßleitsystem, Datenverwal­ tung usw.The plug-in module essentially consists of the function blocks PLC unit 1 and interface unit 10 . The interaction of these function blocks is provided by an autonomous programmable control system. The interface unit 10 consists of the microcontroller 14 , a memory 13 , advantageously as a ROM or EPROM, for the operating system program of the interface unit 10 , its own data buffer 15 , the dual-port RAM 12 and the interface module 16 . The interface module 16 provides the peripheral data offered via the fieldbus 21 to the microcontroller 14 via the interface bus 23 ' . This stores the peripheral data in the dual-port ram 12 and in the data buffer memory 15 via the interface bus 23 . The interface protocol controls, according to the operating system program in the memory 13 , this data constantly and in every cycle for compliance with the peripheral data offered. The PLC unit 1 consists of the processor core 9 , the operating system memory 4 , the memory 5 for the user program, and the data memory 6 . The processor core 9 is formed by the word-processing microcontroller 2 and the bit processor 3 which is particularly suitable for fast control tasks. These components are connected via the PLC BUS 22 . The dual-port ram 12 enables complete asynchronous data exchange from two sides to any memory cells between the PLC unit 1 and the interface unit 10 . Data and status are exchanged between the PLC unit 1 and the PC processor via the coupling interface 7 and the PC-BUS 20 . The Koppelin interface 7 can advantageously also be a dual-port ram. The arbitration circuit 8 activates the dual-port ram 12 and the coupling interface 7 via the control line 26 by comparing the address offered by the PC processor 41 with a permanently adjustable address. A particular advantage of the plug-in module 30 is that it can be operated as a purely intelligent interface card with a min configuration. This is the case when response times play a minor role and thus the information processing and the process flow are to be taken over by the personal computer. In this case, the component life of the PLC unit 1 as well as the coupling interface 7 and the dual-port ram 12 would be omitted. Here, the dual-port ram 11 is activated by the arbitration circuit 8 via the control line 25 . Information processing and process control are no longer bound to a PLC language and can be freely selected by the user (e.g. Pascal, C, Basic, etc.). As is known, this increases the possibility of using certain areas of application. However, this is only a useful side effect of the functionality and application possibility of the assembly 30 . However, the inventive concept relates to a maximum configuration of the plug-in assembly as a programmable logic control system. The process control is taken over by the PLC unit 1 (STL program) and processes the data information from the dual-port ram 12 , which are provided by the asynchronous interface cycle. This enables very short response times, which only depend on the PLC cycle time and the interface cycle time. The PLC cycle time is determined by the scope of the user program and the interface cycle time by the number of input / output units 18, 19 connected to the field bus. The PLC program creation and its testing by the user / programmer takes place with the help of the PC processor 41 by using the user interface (keyboard 51 and screen 50 , mass storage device 52 etc.) for these purposes. When the program creation phase is complete, the PLC unit 1 runs independently and the PC processor 41 can execute other programs, e.g. B. MMI, process control system, data management, etc.

Auch der Einsatz mehrerer Steckbaugruppen 30 ist möglich, die durch einen wählbaren Adreßvergleich der Arbitrationsschal­ tung aktiviert werden können. Hierbei ist der Ablauf unter­ schiedlicher Prozesse möglich, deren Darstellung und Verwal­ tung von dem Personal-Computer durchgeführt wird.The use of several plug-in modules 30 is also possible, which can be activated by a selectable address comparison of the arbitration circuit. Here, the sequence is possible under different processes, the representation and management of which is carried out by the personal computer.

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Darstellung zur Ver­ deutlichung der zeitlichen Aufteilung eines Zyklusses der verschiedenen Prozessoren, die sich innerhalb des Personal- Computers, zur Durchführung der Erfindung, befinden. Fig. 3 shows an exemplary representation to illustrate the time distribution of a cycle of the various processors, which are located within the personal computer for implementing the invention.

Der PC-Prozessor 41 stellt nur einen geringen Teil seiner Zykluszeit für die Programmverarbeitung zur Verfügung. Hauptsächlich beschäftigt er sich mit Funktionen wie Bildauf­ bau, Tastaturabfrage und Plattenzugriff. Der PC-Prozessor benötigt eine Zykluszeit <100 ms und liegt typisch im Sekundenbereich. Die SPS-Zykluszeit setzt sich hauptsächlich aus dem Abarbeiten des Betriebssystems, des Anwenderprogramms und der Abfrage und Darstellung der I/O's zusammen. Sie ist <100 ms. Der typische Wert liegt zwischen 1 und 60 ms. Der Interfacezyklus liegt bei ungefähr 20 ms. Diese Zeit wird hauptsächlich für das Interfaceprotokoll und die Übergabe der Peripheriedaten an den SPS-Prozessor aufgebracht. Es ist leicht einsehbar, daß die Prozeßsteuerung durch die SPS-Ein­ heit 1 und die Interfaceeinheit 10 wesentlich schneller durchführbar ist, als mittels des PC-Prozessors 41.The PC processor 41 makes only a small part of its cycle time available for program processing. He mainly deals with functions such as screen layout, keyboard query and disk access. The PC processor requires a cycle time <100 ms and is typically in the range of seconds. The PLC cycle time mainly consists of processing the operating system, the user program and querying and displaying the I / Os. It is <100 ms. The typical value is between 1 and 60 ms. The interface cycle is approximately 20 ms. This time is mainly used for the interface protocol and the transfer of peripheral data to the PLC processor. It is easy to see that the process control by the PLC unit 1 and the interface unit 10 can be carried out much faster than by means of the PC processor 41 .

In Fig. 4 ist eine Skizze dargestellt, aus welcher zu entneh­ men ist, wie die Aufgabenverteilung der Prozessoren und wie die Anordnung der einzelnen Komponenten nach der Erfindung vorgesehen ist.In Fig. 4, a sketch is shown, from which it can be seen how the task distribution of the processors and how the arrangement of the individual components is provided according to the invention.

Hier wird verdeutlicht, daß der PC-Prozessor 41 lediglich die Bedienung und Datenverarbeitung ausführt. Er nimmt die Instruktionen der Tastatur 51 auf, führt den Bildaufbau für den Bildschirm 50 aus und verwaltet den Plattenzugriff auf den Massenspeicher 52. Der PC-Prozessor 41 korrespondiert mit der SPS-Einheit 1 , welche ihm ständig die für seine Datenver­ waltung und Prozeßdarstellung notwendigen Zustandsdaten mit­ teilt. Vollkommen unabhängig von der Funktion des PC-Prozes­ sors 41 arbeitet die SPS-Einheit 1 in Korrespondenz mit der intelligenten Interfaceeinheit 10. Dieser nach der Erfindung in den Personal-Computer integrierte Teil sorgt für die Ver­ arbeitung und Steuerung des Prozesses. Die zur Durchführung des Prozesses notwendigen Eingangs-Ausgangseinheiten 18, 19 sind dezentral in der Peripherieebene angeordnet und sind über den Feldbus 21 an den Personal-Computer angekoppelt. Der für die Erfindung bevorzugte Anwendungsfall findet sich beispielsweise bei PC- überwachten und SPS- gesteuerten Meß- und Prüfplätzen. Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet findet sich aber auch in der Automatisierungstechnik und bei überwa­ chungs- und protokollierungstechnischen Verfahrensabläufen.It is clarified here that the PC processor 41 only performs the operation and data processing. It takes up the instructions of the keyboard 51 , carries out the image construction for the screen 50 and manages the disk access to the mass storage device 52 . The PC processor 41 corresponds to the PLC unit 1 , which constantly informs it of the status data necessary for its data management and process representation. Completely independent of the function of the PC processor 41 , the PLC unit 1 works in correspondence with the intelligent interface unit 10 . This part integrated into the personal computer according to the invention takes care of the processing and control of the process. The input / output units 18, 19 required to carry out the process are arranged decentrally in the peripheral level and are coupled to the personal computer via the fieldbus 21 . The preferred application for the invention is found, for example, in PC-monitored and PLC-controlled measuring and testing stations. An advantageous area of application can also be found in automation technology and in monitoring and logging procedures.

Ein Hauptmerkmal für den Anwender ist bei Nutzung der Erfin­ dung, die Vorteile von Personal-Computer und speicherprogram­ mierbarer Steuerung, ohne großen Aufwand und somit wirt­ schaftlich zu vereinen.A main feature for the user is when using the Erfin the advantages of personal computers and memory programs controllable, without much effort and thus hosts unite socially.

Claims (8)

1. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem, insbesondere vorgesehen als integrierbarer Bestandteil eines Personal-Com­ puters, bestehend aus den Einzelkomponenten, Mikrocontroller oder Mikroprozessor, Datenspeicher, freiprogrammierbarer Speicherbereich für das Anwenderprogramm und den Interface­ elementen, wobei alle Komponenten mit einem Bussystem unter­ einander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die SPS-Einheit ( 1 ) auf einer Steckbaugruppe (30) befindet und integraler Bestandteil des Personal-Computers ist, indem die Steckbaugruppe (30) direkt auf den PC-BUS (20) aufgesteckt ist, wobei die SPS-Einheit ( 1 ) mittels eines Koppelinterfaces (7) mit dem Prozessor (41) des Personal-Computers über den PC- BUS (20) in serieller oder paralleler Form Status, Daten und Programme tauscht und völlig unabhängig von dem Prozessor (41) des Personal-Computers ein autarkes speicherprogram­ mierbares Steuerungssystem darstellt, indem die SPS-Einheit ( 1 ) mittels einer sich selbst verwaltenden Interfaceeinheit (10) Daten und Informationen der dezentral an den Feldbus (21) gekoppelten Eingangseinheiten (18) liest, entsprechend des im freiprogrammierbaren Speicherbereich (5) abgelegten Anwenderprogramms verarbeitet und seine Steuerbefehle an die dezentral, an den Feldbus (21) angekoppelten Ausgangsein­ heiten (19) über die Interfaceeinheit (10) sendet. 1. Programmable logic control system, in particular provided as an integrable component of a personal computer, consisting of the individual components, microcontroller or microprocessor, data memory, freely programmable memory area for the user program and the interface elements, all components being connected to one another by a bus system, characterized in that that the PLC-unit (1) is located on a plug-in module (30) and an integral part of the personal computer is by the plug-in module (30) is plugged directly onto the PC bus (20), wherein the PLC unit ( 1 ) by means of a coupling interface ( 7 ) with the processor ( 41 ) of the personal computer via the PC-BUS ( 20 ) exchanges status, data and programs in serial or parallel form and completely independently of the processor ( 41 ) of the personal computer represents an autonomous programmable control system by the PLC unit ( 1 ) by means of a sic h self-managing interface unit ( 10 ) reads data and information from the input units ( 18 ) coupled decentrally to the fieldbus ( 21 ), processes them in accordance with the user program stored in the freely programmable memory area ( 5 ) and its control commands to the decentralized, coupled to the fieldbus ( 21 ) Output units ( 19 ) via the interface unit ( 10 ) sends. 2. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Interfaceeinheit (10) aus dem Dual-Port-Ram (11 oder 12), dem Mikrocontroller (14), dem Datenspeicher (15), dem Speicher (13) für das Betriebssys­ temprogramm der Interfaceeinheit (10) und einem Interface­ modul (16), zur Ankopplung an den Feldbus (21), besteht.2. Programmable logic control system according to claim 1, characterized in that the interface unit ( 10 ) from the dual-port ram ( 11 or 12 ), the microcontroller ( 14 ), the data memory ( 15 ), the memory ( 13 ) for the operating system temprogramm of the interface unit ( 10 ) and an interface module ( 16 ), for coupling to the fieldbus ( 21 ), exists. 3. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach den Ansprü­ chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckbaugruppe (30) so ausgeführt ist, daß die Bauteilebestückung variabel ist, und dadurch die Funktion der Interfaceeinheit (10) zum einen als intelligentes Interface mit autarker SPS-Einheit ( 1 ) und zum anderen als reines intelligentes Interface mit direkter Ankopplung an den PC-BUS (20) aktiviert ist, indem entweder das Dual-Port-Ram (11) oder das Dual-Port-Ram (12) als Bestückung vorgesehen ist.3. Programmable logic control system according to claims 1 and 2, characterized in that the plug-in module ( 30 ) is designed so that the component assembly is variable, and thereby the function of the interface unit ( 10 ) on the one hand as an intelligent interface with a self-sufficient PLC unit ( 1 ) and, on the other hand, as a pure intelligent interface with direct coupling to the PC-BUS ( 20 ) is activated by providing either the dual-port ram ( 11 ) or the dual-port ram ( 12 ) as components. 4. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach den Ansprü­ chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbitrations­ schaltung (8) über die Steuerleitung (25) das Dual-Port-Ram (11) aktiviert und somit die Steckbaugruppe (30) als Inter­ faceeinheit zwischen Feldbusebene und PC-Ebene fungiert oder über die Steuerleitung (26) das Dual-Port-Ram (12) aktiviert und somit die Steckbaugruppe (30) als autarkes speicher­ programmierbares Steuerungssystem fungiert, das für den PC- Prozessor (41) die Prozeßsteuerung, nach dem im Programm­ speicher (5) individuell eingegebenen Anwenderprogramm und den von dem asynchron ablaufenden Interfacezyklus, der Inter­ faceeinheit (10), dem Dual-Port-Ram (12), bereitgestellten Dateninformationen, durchführt. 4. Programmable logic control system according to claims 1 to 3, characterized in that the arbitration circuit ( 8 ) via the control line ( 25 ) activates the dual-port ram ( 11 ) and thus the plug-in module ( 30 ) as an interface unit between the fieldbus level and PC level functions or via the control line ( 26 ) the dual-port ram ( 12 ) is activated and thus the plug-in module ( 30 ) functions as an autonomous programmable control system which, for the PC processor ( 41 ), controls the process according to in the program memory ( 5 ) individually entered user program and the data information provided by the asynchronously running interface cycle, the interface unit ( 10 ), the dual-port ram ( 12 ). 5. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach den Ansprü­ chen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Personal-Compu­ ter durch Wahl der PC-Software zum einen als Programmiergerät der SPS-Einheit ( 1 ) dient, und zum anderen in der Prozeßphase als Darstellungseinheit, für die von der SPS-Einheit ( 1 ) aus­ geführten Prozeßsteuerung, dient.5. Programmable logic control system according to claims 1 to 4, characterized in that the personal computer by selection of the PC software serves on the one hand as a programming device for the PLC unit ( 1 ), and on the other hand in the process phase as a display unit for the process control performed by the PLC unit ( 1 ). 6. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach den Ansprü­ chen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch wählbaren Adreßvergleich der Arbitrationsschaltung (8) weitere Steck­ baugruppen (30) auf den PC-BUS (20) gesteckt werden können, wobei unterschiedliche Prozesse parallel ablaufen können und die Darstellung und Verwaltung dieser Prozesse von dem Perso­ nal-Computer durchgeführt wird.6. Programmable logic control system according to claims 1 to 5, characterized in that by plug-in address comparison of the arbitration circuit ( 8 ) further plug-in modules ( 30 ) can be plugged onto the PC-BUS ( 20 ), whereby different processes can run in parallel and the Representation and management of these processes is carried out by the personal computer. 7. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach den Ansprü­ chen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dezentral ange­ ordneten Eingangs-Ausgangseinheiten (18, 19) sowohl eine direkte Eingangs-Ausgangsperipherie für die Prozeßsteuerung darstellen, als auch mit eigener Intelligenz eine Vorverar­ beitung für die Prozeßsteuerung durchführen können.7. Programmable logic control system according to claims 1 to 6, characterized in that the decentrally arranged input-output units ( 18, 19 ) represent both a direct input-output periphery for process control, and with their own intelligence preprocessing for process control can perform. 8. Speicherprogrammierbares Steuerungssystem nach den Ansprü­ chen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die SPS-Einheit ( 1 ) einen Prozessorkern (9) aufweist, der einen, für die Daten­ wortverarbeitung zuständigen Mikrocontroller (2), und einen, für schnelle Steuerungsaufgaben geeigneten Bitprozessor (3) aufweist.8. Programmable logic control system according to claims 1 to 7, characterized in that the PLC unit ( 1 ) has a processor core ( 9 ) which has a microprocessor ( 2 ) responsible for data processing, and one suitable for fast control tasks Has bit processor ( 3 ).
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