DE3029246A1 - Anordnung zum steuern einer maschine oder einer anlage - Google Patents

Anordnung zum steuern einer maschine oder einer anlage

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DE3029246A1
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DE3029246A
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Jean-Piere Delemont Bern Voillat
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Willemin Machines SA
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Description

Anordnung zum Steuern einer Maschine oder einer Anlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Steuern einer Maschine oder einer Anlage, enthaltend einen Haupt-Modul und mehrere Tochter-Moduln, wobei der Haupt-Modul zur Steuerung der gesamten Anordnung vorgesehen ist und die Tochter-Moduln zur Steuerung von besonderen Funktionen vorgesehen sind.
Es sind schon derartige Anordnungen zur mehrfachen Verarbeitung (multi processing bzw. mehrfach Prozeßrechner) bekannt, in welchen jeder Tochter-Modul die Logik (software bzw. Rechenprogramm) entsprechend der auszuführenden Funktion aufweist und in welchen der Haupt-Modul die Logik (software bzw. Rechenprogramm) aufweist, welche ihm die Kommunikation mit allen Tochter-Moduln ermöglicht, um die Gesamtheit der Steueranordnung zu überwachen und zu steuern. Bei diesen bekannten Anordnungen ist es nicht möglich, einen Tochter-Modul eines neuen Typs hinzuzufügen, ohne hierbei die gesamte Logik (software) zu überprüfen und abzuändern. Darüberhinaus sind die bekannten Anordnungen zur mehrfachen Verarbeitung langsam , denn sooft ein Modul anrufen will, muß er zunächst einen Zentral-Speicher auffüllen und den angerufenen Modul benachrichtigen, daß er eine Nachricht für ihn hat, wobei der angerufene Modul den Speicher leert, welcher die erhaltenen Informationen verarbeitet, und dann seine Antwort gibt, indem er den Zentralspexcher
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von neuem auffüllt und den anrufenden Modul benachrichtigt, und so fort.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, welche einerseits in der Schwierigkeit, zur Anordnung einen neuen Tochter-Modul hinzuzufügen, wobei jedesmal der Operator die Haupt-Logik (Haupt-software) überprüfen und anpassen muß, und andererseits in der relativen Langsamkeit der Anordnung liegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Tochter-Modul Mittel aufweist, welche ihm die Einspeicherung desjenigen Anteils der Logik des Haupt-Moduls erlauben, dessen der Haupt-Modul bedarf, um mit ihm zu verkehren und um die erhaltenen Informationen zu verarbeiten.
Mit anderen Worten: Jeder Tochter-Modul stellt dem Haupt-Modul den Anteil der Logik zur Verfügung, welcher die Führung dieses Tochter-Moduls durch den Haupt-Modul erlaubt.
Die Zeichnung zeigt eine bekannte Anordnung zur mehrfachen Durchführung (multi processing bzw. Prozeßrechner) und als bevorzugtes Beispiel eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bekannten Prozeßrechners,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Prozeßrechners,
Fig. 3A, 3B gemeinsam ein Blockdiagramm eines Moduls der erfindungsgemäßen Anordnung,
+) (d.h. dem Tochter-Modul)
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ORlGiNAL INSPECTED
Fig. 4 ein Diagramm, welches verschiedene Signal darstellt, die in den Schaltkreisen auftreten, und
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Anordnung zum Steuern einer Werkzeugmaschine.
Das Blockdiagramm gemäß Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung zum Steuern einer Werkzeugmaschine oder einer Anlage, mit mehreren Tochter-Moduln (slave modul) 1, 2, 3, 4 Jeder dieser Tochter-Moduln dient zum Steuern eines bestimmten Organs der Werkzeugmaschine, beispielsweise in einer Fräsmaschine eines Antriebsmotors für einen Tisch in Richtung der X-Achse, einen Antriebsmotors für einen Tisch in Richtung der Y-Achse, eines Antriebsmotors der Spindel usw.. Jeder dieser Moduln 1 bis 4 enthält einen Tochter-Verarbeitungs-Schaltkreis 5, einen Tochter-Speicher 6 zum Speichern der zum Steuern des entsprechenden Organs geeigneten Daten und ein Eingangs-Ausgangs-Interface (Kopplungs-Anpaß-Einrichtung) zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Modul und dem entsprechenden Organ. Für die Herstellung der Synchronisation all dieser Tochter-Moduln enthält die Anordnung noch einen Haupt-Verarbeitungs-Schaltkreis 8, einen Zentral-Speicher 9 und ein Zentral-Eingabe-Ausgabe-Interface 10, wobei diese durch einen Zentral-Kanal'oder Zentral-Bus 11 verbunden sind. Jedesmals, wenn ein Tochter-Modul mit einem anderen Tochter-Modul den Verkehr aufnehmen will, muß zunächst der Zentral-Speicher angesteuert werden und der angerufene Modul benachrichtigt werden, daß eine Nachricht ansteht. Der angerufene Modul fragt den Speicher ab, analysiert die Informationen und gibt dann seine Antwort durch Rückfragen an den Zentral-Speicher, wobei der zunächst angerufene benachrichtigt wird usw. Es ist ersichtlich, daß eine derartige Verfahrensweise
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langsam ist. Aber ein weiterer, sehr schwerwiegender Nachteil eines derartigen Systems liegt in der Tatsache, daß der Haupt-Schaltkreis 8, der Zentral-Speicher 9 und das Zentral-Interface 10 von Anfang an alle Möglichkeiten vorsehen müssen, welche von einer variablen Anzahl von Tochter-Moduln angeboten werden. Hierdurch wird eine Informationsspräche erforderlich, welche der Fähigkeit eines Operateurs bzw. Betreibers einer Werkzeugmaschine nicht entspricht und welche den Konstrukteur vor allem hindert, die Kapazität des Systems zu vergrößern oder zu verkleinern, ohne wesentliche Änderungen der Vorrichtung durchzuführen.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Anordnung enthält Tochter-Moduln 12, 13, 14 und einen Haupt-Modul 15, welche miteinander durch einen Verkehrskanal 16 und einen Haupt-Kanal 17 verbunden sind. Jeder Tochter-Modul enthält einen Tochter-Verarbeitungs-Schaltkreis 18, einen Tochter-Speicher 19 mit besonderer Funktion und ein Tochter-Eingangs-Ausgangs-Interface 20, wobei die drei genannten Teile grundsätzlich den Teilen 5, 6, 7 gemäß Fig. 1 entsprechen. Aber sie enthalten darüberhinaus einen Speicher 21 mit einer Zusatzlogik für den Verkehr mit dem Haupt-Modul 15. Wie der Name des Speichers 21 bereits zum Ausdruck bringt, ist er zum Aufnehmen des Anteils der Logik für den Verkehr bestimmt, welcher (Anteil) dem betreffenden Tochter-Modul zugehört. Der Haupt-Modul 15 enthält einen Haupt-Verarbeitungs-Schaltkreis 22, einen Speicher 23 mit einer Logik für den Verkehr zwischen den Moduln, wobei dieser Speicher für all die genannten Moduln gemeinsam vorgesehen ist, sowie einen Haupt-Eingangs-Ausgangs-Speicher 24. Folglich ist der Teil der Logik bzw. der software, welcher für alle Tochter-Moduln gemeinsam ist, in dem Haupt-
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Speicher enthalten, während der Teil der Logik bzw. der software, welcher dem einzelnen Tochter-Modul zugeordnet ist, in dem jeweiligen Tochter-Modul selbst enthalten ist. Wenn man daher, ausgehend von einer einfachen Anordnung mit wenigen Tochter-Moduln auf eine Anordnung mit weiteren Tochter-Moduln übergehen will, reicht es jedesmal aus, die Logik bzw. software für den zusätzlichen Verkehr in die ergänzten Tochter-Moduln einzufügen, welche der Haupt-Modul dann abfragen wird.
Die Fig. 3A und 3B zeigen gemeinsam ein Blockgiagramm eines Moduls, wobei die gestrichelt eingezeichneten Teile nur beim Haupt-Modul vorhanden sind, während die übrigen Teile sowohl beim Haupt-Modul als auch bei den Tochter-Moduln vorhanden sind.
Die Moduln enthalten einen Verarbeitungs-Schaltkreis 25 mit Mikroprozessor, einen logischen Schaltkreis 26 zur Unterbrechung, einen ROM-Speicher 27 (Lesespeicher), einen RAM-Speicher 28 (programmierbarer Lesespeicher) und einen Speicher 29 mit besonderer Funktion. Die genannten Elemente sind miteinander verbunden durch einen internen Adressen-Kanal 30a, einen internen Daten-Kanal 30b, einen internen Steuer-Kanal 30c und einen internen Unterbrecher-Kanal 30d. Die genannten Kanäle 30a bis 30d befinden sich innerhalb des Moduls und sind folglich in Fig. 2 nicht dargestellt. Der genannte Schaltkreis 29 mit besonderer Funktion macht das betrachtete Modul zu einem Organ zur Steuerung einer bestimmten Anordnung. Der Schaltkreis ist nichts anderes als ein interface zwischen dem Mikroprozessor des vorliegenden Moduls und dem Organ der bestimmten Anordnung .
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Der Speicher 21 (Pig. 2) mit Zusatz-Logik für den Verkehr mit dem Haupt-Modul besteht aus einem ROM-Speicher 31 (Fig. 3B), wobei ersichtlich ist, daß dieser mit einem Kodier-Miniatur-Schalter 32 und mit einem ersten Komparator 33a zusammenarbeitet, wobei ein zweiter Komparator 33b besonders für den jeweiligen intermodularen Verkehr vorgesehen ist. Die Elemente 31 und 33a der verschiedenen Moduln sind untereinander verbunden durch einen Haupt-Adressen-Kanal 34, einen Haupt-Daten-Kanal 35 und eine Speicher-Steuerleitung 36, wobei diese drei Elemente in Fig. 2 global durch den Kanal 17 dargestellt sind. Falls es sich bei dem dargestellten Moduln um einen Haupt-Modul handelt, ist es ersichtlich, daß seine internen Kanäle 30a, 30b, 30c über einen Betätigungs-Schaltkreis (Treiber) 37, über einen Kanal 38 und über eine Steuerleitung 39 mit den entsprechenden externen Kanälen 34, 35, 36 verbunden sind. Darüberhinaus ist ersichtlich, daß die Zusatz-Logik für den Verkehr mit dem Haupt-Modul in den letzteren übertragen werden kann, und zwar vom ROM-Speicher des Tochter-Moduls ausschließlich auf den Haupt-Prozessor, falls der Tochter-Modul beim Haupt-Modul Instruktionen abfragt. In der gleichen Weise kann der Haupt-Modul die Adressen und den Lesebefehl zum Lesen des Speichers über die Schaltkreise 37, den Haupt-Adressen-Kanal 34 und über die Leitungen 36, 39 mitteilen.
Zur Sicherstellung des direkten Verkehrs unter den Moduln enthält der Schaltkreis jedes Moduls zwei RS-flip-flop 40, 41, zwei Decodierer 42, 43, ein Tor 44 für zwei Richtungen (EinAusgabe) , ein Tor 45 für eine Richtung (Ausgabe), einen Test-Logik-Schaltkreis 46 und zwei Tore 47, 48 für drei Zustände (tristate), wobei mit letzterem vorab gefragt werden kann, ob eine Datenübertragung vorgenommen werden soll. Diese Elemente
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sind einerseits untereinander verbunden und andererseits mit den anderen Moduln verbunden über insgesamt sechs Steuerleitungen 49 bis 54, einen Daten-Kanal 55 für den Verkehr sowie einen Adressen-Kanal 56 für den Verkehr. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Elemente 49 bis 56 extern außerhalb der Moduln angeordnet und bilden im Ergebnis den Verkehrs-Daten-Kanal 16 entsprechend Fig. 2, um die direkte Verbindung der Tochter-Moduln untereinander herzustellen.
Die internen Elemente sind zum Modul wie folgt untereinander verknüpft: Der Schaltkreis 25 empfängt ein Signal READY von den Ausgängen Q der flip-flops 40 und 44 über eine Leitung 57 und gibt selbst ein Signal STROBE an den Decodierer 42 über eine Leitung 58. Der letztere gibt ein Signal ACWR über eine Leitung 59 auf den Eingang S des flip-flops 41, ein Signal ACRD über eine Leitung 60 auf den Eingang S des flip-flops 40 und ein Signal ACT über eine Leitung 61 auf den Test-Schaltkreis 46. Signal CWR und CRD des Decodierers 43 gelangen über Leitungen 62, 64, 49 bzw. 63, 65, 50 zu den Eingängen R der flip-flops 40 und 41 der anderen Moduln. Der Test-Schaltkreis 46 erhält und/oder sendet über Leitungen 66, 67 oder 68 Signale CBUSY, SLI und SLO, welche in gleicher Weise auf die entsprechenden Eingänge der Schaltkreise sämtlicher Moduln gegeben werden, und zwar über die Leitungen der Kanäle 51, 52, 53 und über die sechste Leitung 54 des Steuer-Kanals, welcher ein Signal CINT über eine Leitung 69 von dem Tor 48 für drei Zustände (tri state) erhält. Bezüglich der Leitungen der Kanäle 52 und 53 sei darauf hingewiesen, daß es sich in Wirklichkeit um die gleiche Leitung handelt, in welcher die Eingänge 67 und Ausgänge 68 in Serie geschaltet sind. Das Eingangs-Signal SLI;
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das über die Leitung 52 erhalten wird, wird durch das Signal SLO des vorgeschalteten Moduls gebildet, und das Signal SLO, das von der Leitung 53 gegeben wird,· bildet das Signal SLI des nachgeschalteten Moduls. Die Signale CINT der Tore 48 sämtlicher Moduln werden auf den Komparator 33b der Moduln über eine Leitung 70 gegeben. Das Tor 47 für drei Zustände gibt ein Ausgangs-Signal CINT auf einen Kanal 71, welcher das Tor 44 mit dem externen Kanal 55 verbindet. Die beiden Tore 47 und 48 werden durch zwei Eingangs-Signale COST und RCT angesteuert, welche vom Test-Schaltkreis 46 bzw. vom Decodierer 43 über die Leitungen 72 bzw. 73 abgegeben werden. Das Signal COST wird ebenfalls über eine Leitung 74 dem Tor 45 und über eine Leitung 75 dem Decodierer 43 zugeführt, wobei der letztere ein Signal CEND über eine Leitung 76 dem Test-Schaltkreis 46 zuführt. Der Komparator 33a erzeugt ein Signal ICL, welches über eine Leitung 77 auf den Kanal 33 und über eine Leitung 78 auf den Kanal 71 gegeben wird, über eine Leitung 79 empfängt der Komparator 33a ein Signal MEMR und ein entsprechendes Signal über die Leitung 39, falls es sich um einen Haupt-Modul handelt.
Die Funktionsweise der Steueranordnung sei nachfolgend erläu- ^ tert:
Die Leitungen und internen Kanäle in den Moduln gewährleisten die Verbindung mit dem entsprechenden Schaltkreis 29 mit besonderer Funktion. Der Unterbrecher-Kanal 30d ermöglichst es, dem Schaltkreis 29 mit besonderer Funktion, den Schaltkreis 25 in seiner Arbeit zu unterbrechen, um eine wichtige Verbindung herzustellen. Der interne Adressen-Kanal 33a ermöglicht es dem Schaltkreis 25, in einem bestimmten Organ des Schaltkreises 29 zu schreiben oder zu lesen. Der Daten-Kanal 30b ver-
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mittelt die Daten-Worte des Verkehrs zwischen den Schaltkreisen 25 und 29. Der interne Steuer-Kanal 30c ermöglicht die Ausführung des Verkehrs zwischen den Schaltkreisen 25 und 29.
Die externen Kanäle und Leitungen ermöglichen die Kommunikation zwischen den Moduln. Die Leitungen 49 bis 54 ermöglichen die Steuerung der Anweisungen und des Verkehrs zwischen den Moduln. Der Adressen-Kanal 56 ermöglicht die übertragung der Verkehrs-Funktion des angerufenen Moduls und der Daten-Kanal 55 überträgt die Daten-Worte des Verkehrs zwischen den Moduln. Der Haupt-Adressen-Kanal 34 ermöglicht dem Haupt-Modul das Lesen seiner Logik (software), die in den Tochter-Moduln enthalten ist. Der Haupt-Daten-Kanal überträgt die Daten-Worte der Haupt-Logik (software) und die Leitung 36 öffnet im erforderlichen Augenblick den Speicher 31 zum Einlesen. Eine hier nicht dargestellte Nullsteli-Leitung ermöglicht, beim Einschalten der Maschine, die Anfangseinstellung sämtlicher Organe.
Die zusätzliche Logik (software) des Verkehrs mit dem Haupt-Modul, welche in jedem der Tochter-Moduln enthalten ist, ist in dem ROM-Speicher 31 enthalten; aus diesem Grund sind, falls der dargestellte Modul gemäß Fig. 3A und 3B ein Tochter-Modul sein soll, die gestrichelten Verbindungen wegzulassen, so daß der Speicher 31 über den externen Haupt-Daten-Kanal 35 gelesen wird. Der Speicher 31 antwortet auf einen Ruf, wenn die über den Haupt-Adressen-Kanal 34 übertragene Adresse der Adresse des angerufenen Moduls entspricht, welche in den Kodier-Minia-
tur-Schalter 32 eingeschrieben ist, wobei der Vergleich mittels des Komparators 33a durchgeführt wird. Der in den Miniatur-Schalter eingegebene Code ermöglicht somit die Unterscheidung jedes Moduls, sowohl für den Verkehr zwischen Haupt und
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Tochter als auch für einen Verkehr zwischen den Töchtern. Im Falle eines Haupt-Moduls sind der Kanal 38 und die Leitung 39 in Funktion und ebenso der Betätigungs-Schaltkreis (Treiber) 37; somit wird dieser das Haupt des Adressen-Kanals und daher auch von allen ROM-Speichern 31 sein.
Die Fig. 4 zeigt detailliert die Folge verschiedener Signale bei einem Verkehr zwischen Tochter-Moduln. Hierbei gilt
A falls die Leitung 51 für das Signal CBUSY (der Verkehr ist im Gange) im Moment des Anrufs frei ist,
B für den Fall, daß die Leitung zwar frei ist, jedoch gleichzeitig zwei Anrufe auftreten, und
C für den Fall, daß die Leitung im Moment des Anrufs besetzt ist.
-Maschine wird der Verkehr durch den Ver-
arbeitungsschaltkreis 25 angefordert, wobei der letztere an den Eingangs-Ausgangs-Decodierer 42 ein Lesesignal des Eingangs-Ausgangs (nicht dargestellt) über den Steuer-Kanal 30c abgibt. Mit dem am Anfang jedes Maschinentakts auftretenden Signal gibt der Decodierer 42 ein Signal ACT (Advance Conversation Test) auf die Leitung 61 und dieses erzeugt eine sofortige Antwort des Test-Logik-Schaltkreises 46.
Sofern die Leitung 51 nicht belegt ist (Fall A von Fig. 4) , befindet sich das Signal CBUSY (Conversation Busy) auf "1". Im nachfolgenden Anfangsmoment, in welchem die Leitung SLI (Security Line In) ebenso auf "1" liegt, fällt das Signal SBUSY auf 11O", aufgrund eines Befehls des Schaltkreises 46, um die Aufnahme des Verkehrs anzuzeigen, und das Signal SLO
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(Security Line Out) fällt ebenso auf "0" durch einen Befehl des Schaltkreises 46, um sicherzustellen, daß kein nachgeordneter Modul sich gleichzeitig in den Verkehr einschalten kann. Nunmehr bringt der Schaltkreis 46 das Signal COST (Conversation Start) der Leitung 72 gegen 11O", wodurch dem Verarbeitungs-Schaltkreis (Prozessor) 25 angezeigt wird, daß der Verkehr aufgenommen wurde, wie dies nachstehend im einzelnen dargelegt wird. Falls die Leitungen im Moment des Anrufs belegt sind (Fall C von Fig. 4), bewirkt das Signal ACT weder auf den Leitungen noch in dem Schaltkreis 46 irgendeine Änderung und das Signal COST bleibt auf "1", wodurch dem Schaltkreis angezeigt wird, daß der Verkehr nicht aufgenommen worden ist. Dieses Signal COST bleibt über die gesamte Dauer des Verkehrs erhalten, und seit seinem Erscheinen bewirkt es die Anwendung der Adresse des angerufenen Moduls auf den Adressen-Kanal 56, wobei es über die Leitung 74 auf das Tor 45 einwirkt. Somit ist das Tor 45 geöffnet, so daß man sofort eine Bestätigung des angerufenen Moduls erhält im Hinblick auf seine Fähigkeit, in Verkehr zu treten, zumal der letztere sich beispielsweise im Unterbrechungsverbot befinden kann. Einige Bruchteile von Mikrosekunden nach dem Auftreten des Signals ACT gibt der Decodierer ein Signal RCT (Read Conversation Test) auf die Leitung 73. Während dieses Signals speichert der Verarbeitungs-Schaltkreis 25 die anstehenden Informationen auf seinem eigenen Daten-Kanal 30b. Die Signale RCT haben gleichzeitig mehrere Funktionen:
1. Die Lieferung eines Signals CINT (Conversation Interrupt) zur Leitung 69 über das Tor 48. Der Wert des Signals CINT beträgt "0" und erzeugt in demjenigen Modul, welches auf die vom Tor 45 verlangte Adresse antwortet, eine Unterbrechungsanforderung. Somit erzeugt
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a) beim Erscheinen einer "O" auf der Leitung 70 des angerufenen Moduls,
b) falls der Komparator 33b die Gleichheit zwischen der einerseits vom Kanal 56 und andererseits vom Kodier-Miniatur-Schalter 32 empfangenen Adresse feststellt,
c) und schließlich dann, wenn der Schaltkreis 25 des angerufenen Moduls die Unterbrechung akzeptiert,
der Komparator 33b ein Signal ICL (Interrupt Conversation Line) vom Wert "0" auf den Leitungen 77 und 78. Hierdurch wird der Verarbeitungs-Schaltkreis 25 des angerufenen Moduls zur Unterbrechnung (Interrupt) gesetzt und Über den Kanal 55 die Betätigung für den Schaltkreis 25 des anrufenden Moduls bereitgestellt.
2. Beim öffnen des Tors 47 gibt das Signal RCT auf einen Teil des Kanals 55 die Bestätigung, daß der Verkehr aufgenommen ist.
3. Das Signal RCT, welches direkt vom Decodierer 43 zum Tor 44 für zwei Richtungen über einen Verbindungs-Kanal übertragen wird, bewirkt das öffnen des Tors 44 derart, daß in dem anrufenden Modul der Kanal 55 mit dem Kanal 30b verbunden wird.
4. Schließlich speichert am Ende des Impulses des Signals RCT der anrufende Schaltkreis 25 die durch das Tor 44 übersendeten Informationen. Somit kann der Schaltkreis 25 sofort die beiden Teile der Bestätigungen interpretieren, wobei er im gleichen Moment feststellt, ob der Verkehr aufgenommen ist und ob der angerufene Verarbeitungs-Schaltkreis 25 für den Verkehr vorbereitet ist.
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Sofern hingegen, beim Durchgang des Impulses des Signals ACT, der Verkehr nicht aufgenommen werden konnte (Fälle B und C der Fig. 4), bleibt das Signal COST auf "1" und der Decodierer 43 kann das Signal RCT nicht erzeugen. In diesem Fall wird es keine ünterbrechungsanfrage geben und das Tor 43 bleibt geschlossen. Der anrufende Schaltkreis 25 wird nichtsdestoweniger das Tor 44 lesen, welches ihm jedoch nur die "1" liefert, und den Schluß ziehen, daß der Verkehr nicht aufgenommen worden ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die oben beschriebenen Vorgänge nur in einem Zyklus der Maschine ablaufen.
Es sei nunmehr angenommen, daß der Verkehr aufgenommen wurde. Dies bedeutet, daß nunmehr jeder der beiden Moduln das Programm zur Durchführung dieses Verkehrs ausführt: Der anrufende Modul, da er sich selbst so ausgewählt hat und der angerufene Modul, da er hierzu von der erhaltenen Unterbrechnungsanforderung bestimmt ist. Es ist ersichtlich, daß diese beiden Programme so beschaffen sein müssen, daß der gleiche Verkehr durchgeführt werden kann.
Zur Erläuterung der Vorgänge sei von folgerndem sehr einfachen Verkehr ausgegangen: Der anrufende Modul X sendet eine Information, auf welche er eine Antwort erwartet, zum angerufenen Modul Y.
Es sei zunächst der Modul X betrachtet: Er muß seine Nachricht absenden und tut dies über den Impuls des Signals ACWR auf der Leitung 60 und über den Impuls des Signals CWR auf der Leitung
62. Mit dem Auftreten des Signals ACWR wird über das flip-flop 41 der Schaltkreis 25 in eine Wartestellung gestellt, welche mit dem Auftreten des Impulses vom Signal CWR wirksam wird und
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wodurch das Tor 44 für zwei Richtungen in der Richtung X-Schaltkreis 25 nach außen geöffnet wird. Folglich gelangt die Nachricht in Richtung des Y-Schaltkreises 25.
Lassen wir nun den X-Schaltkreis 25 in Wartestellung und lenken wir die Aufmerksamkeit auf den Modul Y. Dieser weiß aufgrund seines den genannten Verkehr durchführenden Programms, daß er für die Nachricht des Moduls X öffnen muß. Dies wird erreicht durch die Impulse der Signale ACRD (Advanced Conversation Read) über die Leitung 60 und CRD (Conversation Read) über die Leitung 65. Das Signal ACRD stellt mit seinem Auftreten und über das flip-flop 40 den Schaltkreis 25 des Moduls Y in Wartestellung. Das Warten beginnt mit dem Auftreten des Impulses vom Signal CRD, welches das Tor 44 in der Richtung von außen zum Y-Schaltkreis 25 öffnet.
Nunmehr sind die beiden Verarbeitungs-Schaltkreise 25 in Wartestellung. Der Impuls des Signals CWR des X-Moduls, welches während der gesamten Wartestellung anwesend ist, wird über die externe Leitung 49 abgeschickt zu dem flip-flop 40 des Y-Moduls. Dieses flip-flop 40 hinderte den Y-Modul zu arbeiten, und dieser Impuls des Signals CWR, welches vom X-Modul ausgesandt ist, bringt den Ausgang Q des flip-flops 40 gegen "0" und ermöglicht es dem Y-Modul, weiter zu arbeiten. Ebenso gelangt der Impuls des Signals CRD, welches durch den Y-Modul ausgesendet wird und während der gesamten Wartestellung desselben ansteht, auf das flip-flop 41 des X-Moduls, wobei das genannte flip-flop diesen Modul am weiteren Arbeiten hinderte. Der Impuls des Signals CRD des Y-Moduls bewirkt, daß der X-Modul weiterarbeiten kann.
Unabhängig davon, ob einer der Verarbeitungsschaltkreise gegenüber dem anderen verzögert oder voraus ist, warten sie aufein-
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naohtrS^itoh geändert
ander, wenn ein Wort zu übergeben ist. Wenn dann die Schaltkreise 25 der beiden Moduln zum Senden bzw. zum Empfangen bereit sind, werden sie natürlich, die Nachricht übergeben.
Es sei zusammenfassend festgehalten, daß ein Selbstblockieren eines Schaltkreises 25 eintritt, sobald dieser ein Daten-Wort absenden oder empfangen will; er wird jedoch durch den anderen Schaltkreis 25 sogleich freigesetzt, wenn dieser zum Empfangen bzw. Absenden bereit ist.
einem einzigoi Zyklus der
Dies ermöglicht folglich mit oinar CloiohfeaktMaschine ein Daten-Wort umzusetzen, da ja jeder Schaltkreis 25 die durchgegebene Nachricht getrennt behandelt und sich in eine Position des Informations-Austauschs zurückstellt, ohne den Partner zu berücksichtigen, da ja in jedem Fall die Nachricht weitergegeben wird, sobald jeder seine kleine durchzuführende Arbeit beendet hat.
Der Verkehr wird beendet, sobald die Logik (software) des an-
j .» ^ -i ^ · »ι j.i-.j^j y. einem einzigen Zyklus der rufenden Moduls hierüber entscheidet, durch -Maschine, welche einen Impuls in einem Signal CEND (Conversation End) erzeugt.
Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel, wie eine erfindungsgemäße Anordnung bei einer programmgesteuerten Maschine angewendet werden kann, welche einen Wagen aufweist, der mittels zweier Motoren gesteuert wird, um auf irgendeinen Punkt der X- und Y-Koordinaten eingestellt zu werden und um dort verschiedene Operationen durchzuführen.
Die Anordnung enthält fünf in Einschüben angeordnete Moduln, von denen nur die Front-Tafeln dargestellt sind, welche die Interface für den Verkehr mit dem Operator tragen. Es handelt sich hierbei um:
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- ein Haupt-Modul 80 zum Durchführen des allgemeinen Programms ,
- ein Funktions-Modul 81, welcher zum Ein- oder Ausschalten verschiedener Funktionselemente/wie z.B. Gebläsen, Pumpen, Lampen, Relais etc. dient,
- zwei Moduln 82 und 83 zum Steuern von zwei Motoren entlang · der X-Achse bzw. Y-Achse,
- ein Kassetten-Modul 84, mit welchem das Lesen und die Verarbeitung von Informationen des Magnetbandes ermöglicht wird.
Die Front-Tafeln der Einschübe sind standardisiert in der Art, daß maximal sieben Anzeigeelemente am oberen Ende der Tafel angeordnet werden können und daß eine Tastatur von maximal 24 Steuertasten angeordnet werden kann, wobei diese Elemente dem Eingangs-Ausgangs-Interface 24 von Fig. 2 entsprechen. Die Anzeigeelemente 85 sind als LED ausgebildet, und zwar-mit sieben Segmenten, und die Steuertasten 86 enthalten eine Kontrolllampe 87 und eine ihrer Funktion entsprechende Aufschrift 88.
Der Haupt-Einschub 80 trägt eine numerisch ange'ordnete Tastatur von 10 Tasten, welche die Aufschriften 0 bis 9 aufweisen und welche beim Programmieren zur Eingabe einer Zahl in die Anordnung dienen. Die anderen Einschübe 81 bis 84 weisen keine numerische Tastatur auf.
In der nachfolgenden Beschreibung sind die Tasten durch die Aufschrift, welche sie tragen, bezeichnet. Beim Programmieren dienen sie:
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zum Einstellen einer bestimmten Schrittfolge.
SQ + 1 zum Weiterschalten eines Zählers der Schrittfolgen. SQ :> 1 zum Zurückschalten dieses Zählers.
Imp zur Eingabe eines Sprungs von einer Schrittfolge zur anderen.
CALL zur Eingabe wiederholbarer Unterprogramme in das Programm zur Bearbeitung eines Werkstückes, beispielsweise um eine Rechnung durchzuführen.
RET zum Verlassen eines wiederholbaren Unterprogramms, um in das Hauptprogramm zurückzukommen.
END zum Bezeichnen des Programm-Endes.
TEST zur Kontrolle der Abwicklung eines Programms in fiktiver Weise, ausschließlich durch Simulation der Anzeigen.
TEMP zur Einfügung einer Pause nach einer beendeten Schrittfolge vor Beginn der nächsten.
CLR zum Auslöschen des gesamten Inhalts einer Schrittfolge, beispielsweise um eine Korrektur durchzuführen.
CE zum Auslöschen nur des zuletzt eingegebenen Befehls.
Schließlich wird die Anzeige in zwei Gruppen unterteilt. Die eine ist mit OPER, bezeichnet und dient zum Anzeigen der Nummer
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/WSPECTED
-84-
der Operation JUMP, CALL, RET usw. Die andere Gruppe ist mit SEQUENCE bezeichnet und besitzt vier LED, mittels welchen die Nummer der Schrittfolge angezeigt wird, in welcher die Operation durchgeführt wird, welche durch die erste Gruppe bezeichnet ist.
Der Funktions-Einschub 81 enthält eine Gruppe von 16 Tasten mit den Aufschriften FO bis F15, welche die Nummer der von der Maschine auszuführenden Funktion aufweisen, eine Gruppe von zwei Tasten mit den Aufschriften IN bzw. OUT, eine mit IN/OUT bezeichnete Anzeige mit einem LED und eine mit FONCTION bezeichnete Anzeige mit zwei LED. Die Tasten ermöglichen es, das Programm einzugeben, wie nachstehend ausgeführt wird. Die Anzeige FONCTION bezeichnet die in der Ausführung befindliche Funktion und die Anzeige IN/OUT zeigt an, ob diese Funktion eingeschaltet oder ausgeschaltet ist.
Die zwei Einschübe 82, 83 (Motor X bzw. Y) dienen zum Steuern der beiden Motoren zur X- bzw. Y-Einstellung. Sie enthalten neun Tasten zum Eingeben des Motoren-Programms. Die neun Tasten haben die nachfolgenden Funktionen:
OR zur Zurücksteuerung in die Ausgangsstellung. +N zum Fortfahren um einen bestimmten Betrag. -N zum Rückfahren um einen bestimmten Betrag.
+CR zum Durchführen einer Korrektur des Werkzeugs in positiver Richtung.
-CR zum Durchführen einer Korrektur des Werkzeugs in negativer Richtung.
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VT zum Eingeben der Vorschubgeschwindigkeit. f
EXT-, EXT., EXT2 zur Beachtung von Koordinaten, die von einem anderen ftodul, beispielsweise dem Kassetten-Modul, gegeben sind.
Die einzige Anzeige mit sieben LED, welche mit VALEUR bezeichnet ist, zeigt den numerischen Wert der Operation an, welche gerade durchgeführt wird und welche durch den Haupt-Modul eingegeben wurde, beispielsweise den Wert der Vorschubgeschwindigkeit, einen Korrektur-Wert für die Korrektur des Werkzeugs, den Wert der Nummer +N oder -N usw.
Der Kassetten-Einschub 84 ist ein üblicher Einschub, enthält jedoch darüberhinaus die Elektronik, um die Herstellung des Verkehrs zwischen den Einschüben untereinander und mit dem Haupt-Einschub zu ermöglichen.
Die Tafel enthält eine Mechanik zum Einschieben der Kassetten 89 und vier Tasten.
Die Kassette ist in Teilen registriert, welche alle am Ende ein Halte-Signal aufweisen. Diese Teile werden gemäß der Programmierung in vorgegebenen Schrittfolgen durch den Haupt-Modul angesteuert.
Das Steuerprogramm der Kassete wird durch die drei Tasten eingegeben, welche unten angeordnet sind und welche zu folgenden Funktionen dienen:
START zum Steuern des Lesens des ersten Teils mit einer vorgegebenen Schrittfolge.
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'■WAL fisfSPECTED
I ^zum Steuern des Lesens des nachfolgenden Teils.
REW zum Steuern des Rückspulens der Kassette.
Die mit EJECT bezeichnete Taste dient nicht zum Eingeben des Programms und trägt auch keine Kontrolleuchte. Sie dient einfach zum Auswerfen der Kassette.
Die Programmierung ist äußerst einfach. Es genügt, für jede in den Haupt-Einschub mittels der Tasten SQ, SQ + 1 oder SQ -1 eingegebene Schrittfolge, auf die Tochter-Einschübe diejenigen Befehle einzugeben, welche sie in der eingegebenen Schrittfolge betreffen.
Mit anderen Worten, für die Bearbeitung eines eingegebenen Werkstückes muß das letztere ebenso geprüft werden,wie dies zur Durchführung einer Arbeit auf einer konventionellen Maschine ein Mechaniker täte, und die von ihm gesprochenen Worte "Ich bringe zunächst den Wagen in eine bestimmte Stellung, bohre dann mit diesem Bohrer ein Loch, etc." dienen direkt zur Ausarbeitung des Programms, ohne auf irgendeine andere Sprache der Informatik übergehen zu müssen.
Das eingegebene Programm läuft in der nachfolgenden Weise ab:
Das Haupt-Einschub steuert den Ablauf der Schrittfolgen, aber nicht den Inhalb derselben. Er beginnt mit der Schrittfolge Null und schließt die folgenden an durch schrittweises Vorgehen oder auch in Sprüngen, gemäß dem Spiel der JUMP und CALL, ähnlich dem Lesen der Logik durch einen Rechner« Zu Beginn jeder Schrittfolge verteilt der Haupt-Einschub die auszuführende Arbeit und erwartet die Bestätigungen von den einzelnen arbeitenden Einschüben, um dann zur nächsten Schrittfolge weiterzugehen .
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Die Tochter-Einschübe führen nur die Arbeiten aus, die ihnen unter den vom Haupt-Einschub gesetzten Bedingungen zustehen, gemäß dem eingegebenen Programm.
Es ist ersichtlich, daß die Leistungsfähigkeit einer derartigen Anordnung außergewöhnlich groß ist im Hinblick auf ihre Kapazität und die -Vielfältigkeit der durchführbaren Arbeiten.
Zusammenfassend seien kurz die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch einmal genannt:
- Die Möglichkeit, Steuer-Anordnungen von unterschiedlicher Komplexität zusammenzustellen, durch Verwendung eines Standard-Materials (die gleiche Karte gemäß Fig. 3A und 3B) für sämtliche Einschübe und vor allem dadurch, daß jeder hinzugefügte Einschub selbst den Teil der Haupt-Logik enthält, welcher für seinen Verkehr mit dem Haupt-Einschub notwendig ist.
- Die direkte Verkehrs-Verbindung zwischen den Tochter-Einschüben, wodurch das Einschreiben und Ausschreiben eines Zentral-Speichers vermieden wird.
- Die große Einfachheit bei der Programmierung,' da für jede in den Haupt-Einschub eingegebene Schrittfolge die durchzuführenden Operationen in die Tochter-Einschübe eingegeben sind, welche zu ihrer Durchführung bestimmt sind.
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ORIGINAL INSPECTED
Bezugszeichenliste
module esclave 1/2,3,4 24
circuit de traitement esclave 5 25
memoire esclave 6 26
interface entree/sortie esclave 7 27
circuit de traitement maitre 8 28
msmoire generale 9 29
interface general entree/sortie 10 30a
bus general 11 30b
module esclave 12, ,13,14 30c
module maitre 15 3Od
bus de conversation 16 31
bus maitre 17 32
circuit de traitement esclave 18
msmoire esclave 19
interface entree/sortie esclave 20
memoire du logiciel additionel
de conversation 21
circuit de traitement maitre 22
memoire du logiciel de conversation 23
interface entree/sortie
microprocessor
circuit logique d1interruption
RCM, memoire morte
RAM, memoire vive
circuit de fonction specifique
bus d'adresses
bus de donnees
bus de commande
bus d1 interruption
BGM f memoire morte
mini- switch de codage
Tochter-Modul
Qtochter-Verarbeitungs-Schaltkreis Tochter-Speicher Tochter-Eingang/Ausgang-Interface Haupt-Verarbeitungs-Schaltkreis Zentral-Speicher Zentral-Eingang/Ausgang-Interface Zentral-Datenkanal Tochter-Modul HauptHVbdul Verkehrs-Datenkanal HauptHDatenkanal Tochter-Verarbeitungs-Schaltkreis Tochter-Speicher Tochter-Eingangs-Ausgangs-Interface
Speicher der Zusatzlogik
Haupi-Verarbeitungs-Schaltkreis Speicher der Logik für Verkehr Eingangs-Äusgangs-Interface Mikroprozessor logischer Schaltkreis zur Unterbrechung KQM-Speicher RAM-Speicher Schaltkreis mit besonderer Funktion Adressen-Kanal Daten-Kanal Steuer-Kanal Unterbrecher-Kanal BQM-Speicher Kodier-Miniatur-Schalter
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premier comparateur
second comparateur
bus d'adresses maitre bus de donnees maitre
ligne de canmande de memoire circuit d'actionnement ,(driver)
ligne de commanäe
flip-flop KS
decodeur
porte bidirectionelle
porte unidirectionelle circuit logique de test porte ä trois etats
ligne de cornmande
33a erster Komparator
33b zweiter Komparator
Haupt-Mressen-Kanal Haupt-Datenkanal Speicher-Steuerleitung Betätigungs-Schaltkreis (Treiber) Kanal
Steuerleitung
40,41 RS Flip-Flop
42,43 Dekodierer
Tor für zwei Richtungen Tor für eine Richtung Test-Logik-Schaltkreis
47,48 Tor für drei Zustände (tri state) 49,50,51
bus de donnees des conversation 55 bus d1adresses de conversation 56
ligne 60 -
bus 71
ligne 72 -
tiroir (modul) maitre 80
tiroir (modul) de commande 82,83
tiroir (modul) casette 84
element d'affichage 85
touche de commande 86
temoin 87
inscription 88
Steuerleitung
Daten-Kanal für den Verkehr
Adressen-Kanal für den Verkehr ) Leitung
Kanal
) Leitung
Haupt-(Modul)-Einschub
Steuer-(Modul)-Einschub
Kasetten- (Modul)-Einschub
Anzeigeelement
Steuer-Taste
Kontrolleuchte
Aufschrift
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    'Λ Λ Anordnung zum Steuern einer Maschine oder einer Anlage, enthaltend einen Haupt-Modul (15), mehrere Tochter-Moduln (12, 13, 14), wobei der Haupt-Modul zur Führung der Gesamtheit der Anordnung und die Tochter-Moduln zur Führung von besonderen Funktionen bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tochter-Modul (12, 13, 14) Mittel (21) aufweist, welche ihm die Einspeicherung desjenigen Anteils der Logik (software) des Haupt-Moduls erlauben, dessen der Haupt-Modul bedarf, um mit ihm (d.h. dem Tochter-Modul) zu verkehren und um die erhaltenen Informationen zu verarbeiten. ' *" '
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verkehrs-Kanal (16) vorgesehen ist, mit welchem der direkte, in zwei Richtungen ablaufende Verkehr zwischen beliebigen Moduln (12, 13, 14, 15) abgewickelt wird, und daß ein Haupt-Kanal (17) für die Verbindung zwischen dem Haupt-Modul (15) und den Tochter-Moduln (12, 13, 14) vorgesehen ist, damit der Haupt-Modul in jedem Tochter-Modul direkt den Teil der Logik (software) suchen kann, welcher in den genannten Mitteln (21) für den Verkehr mit ihm (d.h. dem Tochter-Modul) enthalten sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Tochter-Moduln (12, 13, 14) einen allen gemeinsamen Verarbeitungs-Schaltkreis (18), jeweils einen Funktions-Speicher (19) für den jeweiligen Tochter-Modul und jeweils ein Eingangs/Ausgangs-Interface (20), welches ebenfalls für jeden Tochter-Modul spezifisch ausgebildet ist, enthalten, und daß der Haupt-Modul einen Haupt-Verarbeitungs-Schaltkreis (22), einen Speicher (23) mit der Logik (software) für den gemeinsamen Verkehr mit allen Tochter-Moduln sowie ein Eingangs/Ausgangs/Interface (24) enthält.
    11
    ORiGlNAL INSPECTED
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Modul getrennt in einem Einschub angeordnet ist, welcher eine Fronttafel mit dem Eingangs/Ausgangs-Interface für den Verkehr mit dem Operator aufweist, daß die Fronttafel des Haupt-Moduls (80) mit einer Tastatur versehen ist, um - beim Eingeben des Programms - die Angaben bezüglich der Schrittfolgen dieses Programms einzugeben, daß eine Tastatur von zehn Tasten das Eingeben der numerischen Werte aller durch die Tochter-Moduln auszuführenden Operationen zu ermöglicht, daß eine Anzeige (OPER.) und eine Anzeige (SEQUENCE) beim Ablauf des Programms die Hauptoperation und die Nummer der ablaufenden Schrittfolge anzeigt, und daß wenigstens ein Teil der Tochter-Einschübe (81, 82, 83, 84) Tasten aufweist, um in das Programm die Operationen eingeben zu können, welche durch den Tochter-Einschub in der laufenden Schrittfolge durchgeführt werden müssen.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Tastatur für den Verkehr mit den Moduln vorgesehen ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Moduln enthält: einen als Mikroprozessor ausgebildeten Verarbeitungs-Schaltkreis (25), wenigstens einen Schaltkreis (29) mit besonderer Funktion, einen logischen Schaltkreis (26) zur Unterbrechnung, einen ROM-Speicher (27) und einen RAM-Speicher (28), welche durch einen internen Adressen-Kanal (3Oa) verbunden sind, einen internen Daten-Kanal (30b), einen internen Steuer-Kanal (30c), einen internen Unterbrecher-Kanal (30d) sowie einen zusätzlichen ROM-Speicher (31), welcher nur im Falle eines Haupt-Moduls durch einen zusätzlichen Kanal (38) mit dem internen Daten-Kanal (30b) verbunden ist und welcher, im Falle aller Moduln, mit einem externen Haupt-Adressen-Kanal (34) und mit
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    einem externen Haupt-Daten-Kanal (35) verbunden ist, um dem Haupt-Modul das Lesen des genannten Teils der Logik (software), welche in dem genannten ROM-Speicher (31) enthalten ist, zu ermöglichen.
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