DE3928998A1 - Speicherprogrammierbare steuerung - Google Patents
Speicherprogrammierbare steuerungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine speicherprogrammierbare Steuerung mit
einer Masterbaugruppe, die über einen parallelen Bus mit Slavebaugruppen
verbunden ist.
Speicherprogrammierbare Steuerungen bestehen im allgemeinen aus einer Reihe
von Baugruppen, denen im Rahmen der Steuerungsaufgabe verschiedene
Funktionen zugeordnet sind. Die einzelnen Baugruppen sind häufig
zentralgesteuert in einem Baugruppenträger angeordnet und über einen
parallelen Bus miteinander verbunden. Die zentrale Baugruppe, die den
Datenaustausch mit den anderen Baugruppen steuert, wird auch als
Masterbaugruppe bezeichnet, während die anderen, mit der zentralen Baugruppe
über den Bus verbundenen Baugruppen als Slavebaugruppen bezeichnet werden.
Der parallele Bus ist für eine bidirektionale Übertragung ausgebildet und
enthält Daten-, Adreß- und Steuerleitungen. Die Slavebaugruppen sind im
allgemeinen mit dem Prozeß, d. h. mit den Geräten und Anlagenteilen
verbunden, die gesteuert werden.
Fällt die Masterbaugruppe z. B. infolge einer Störung aus, dann können, wenn
die einzelnen Slavebaugruppen nicht autonom die mit ihnen verbundenen
Geräte, Anlagenteile oder Maschinen zumindest für eine begrenzte Zeit
steuern können, kritische Prozeßzustände auftreten. Ein autonomer Betrieb
einzelner Slavebaugruppen ist zumindest dann nicht möglich, wenn einzelne
Slavebaugruppen für die gesamte speicherprogrammierbare Steuerung wichtige
Funktionen ausüben, indem sie z. B. Speicher enthalten, die mehr als zwei
Baugruppen zugeordnet sind.
Bei manchen kritischen Prozeßzuständen kann es vorkommen, daß der
Datentransfer auf dem parallelen Bus nicht ausreicht, um den Prozeß in der
richtigen Weise zu beeinflussen. Prinzipiell könnte eine
speicherprogrammierbare Steuerung mit einer schnelleren Datentransferate
eingesetzt werden, deren höhere Geschwindigkeit durch eine größere
Datenbreite und/oder Adreßbreite auf dem Bus in Verbindung mit Prozessoren
entsprechender Anzahl von parallelen Daten- und Adreßausgängen gesteigert
wird. Wenn derartige kritische Prozeßzustände nur selten vorkommen und
Ausnahmefälle bilden, ist die Verwendung einer in der Leistung an diese
Ausnahmefälle angepaßten speicherprogrammierbaren Steuerung kostspielig.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine
speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Masterbaugruppe, die über einen
parallelen Bus mit Slavebaugruppen verbunden ist, derart weiterzuentwickeln,
daß zwischen den Slavebaugruppen unabhängig vom parallelen Bus ein
Informationsaustausch mit möglichst geringem Aufwand möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Slavebaugruppen
untereinander über einen seriellen Bus miteinander verbunden sind, daß eine
Slavebaugruppe als Masterbaugruppe für die Datenübertragung auf dem
seriellen Bus ausgebildet ist, und daß die Slavebaugruppen des seriellen
Busses über ein vorgegebenes Signal auf dem seriellen Bus von der
Masterbaugruppe sind.
Der serielle Bus arbeitet bei dieser Anordnung z. B dann, wenn eine
Slavebaugruppe den Betrieb benötigt. Eine solche Anforderung kann z. B.
erzeugt werden, wenn keine Datenübertragung zwischen den Slavebaugruppen
und der Masterbaugruppe des parallelen Busses innerhalb einer vorgegebenen
Zeit stattfindet.
Dies kann ein Kennzeichen dafür sein, daß die Masterbaugruppe des zentralen
Busses ausgefallen oder überlastet ist. Vorzugsweise weist der serielle Bus
eine Leitung und eine Masseleitung für die Übertragung zwischen der
Masterbaugruppe und den Slavebaugruppen auf. Die Masterbaugruppe sendet
Telegramme bzw. Nachrichtenrahmen zu den Slavebaugruppen. Jeder Rahmen
enthält vorzugsweise eine Adresse, Funktionskennzeichnungsbits, Daten,
Statusbits und Datensicherungsbits. Die adressierte Slavebaugruppe sendet
auf der zweiten Leitung zur Masterbaugruppe.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.
Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild eines speicherprogrammierbaren
Steuergeräts, das auch als SPS bezeichnet wird und das eine zentrale
Baugruppe, die als SPS-Masterbaugruppe 1 bezeichnet ist, und weitere
Baugruppen enthält, die in Bezug auf die SPS-Masterbaugruppe 1
Slavebaugruppen 2, 3, 8 sind und von denen nur zwei dargestellt sind. Es
können auch mehr Slavebaugruppen vorgesehen sein. Die SPS-Masterbaugruppe 1
und die Slavebaugruppen 2 und 3 sind gemeinsam an einen parallelen Bus 4 angeschlossen, der Steuerleitungen 5, Adreßleitungen 6 und Datenleitungen 7
enthält. Diese Leitungen sind aus Übersichtlichkeitsgründen jeweils nur
einmal dargestellt.
In Bezug auf den parallelen Bus 4 haben die Slavebaugruppen 2, 3, 8 nur
Slaveverhalten. Alle Slavebaugruppen 2, 3, 8 sind noch mit einem seriellen
Bus 9 verbunden, der eine Leitung 10 und eine Masseleitung 11, d. h. eine an
Masse gelegte Leitung 11 aufweist.
Eine Slavebaugruppe, nämlich die Slavebaugruppe 8 ist so eingestellt, daß
sie für den Datentransfer auf dem seriellen Bus 9 die Masterfunktion ausübt,
d. h. alle Übertragungen auf dem seriellen Bus laufen unter Steuerung und
Kontrolle der Slavebaugruppe 8 ab, die deshalb im folgenden Slave- und
Masterbaugruppe 8 bezeichnet wird. Die Leitung 10 und die Masseleitung 11
sind für die bidirektionale Übertragungsrichtung zwischen Slave- und
Masterbaugruppen vorgesehen. Die einzelnen Baugruppen weisen insbesondere
alle Prozessoren auf. Die Slavebaugruppen 2, 3 und die Master- und
Slavebaugruppen 8 sind über beipielsweise parallele Ein- und Ausgänge mit
nicht näher dargestellten Geräten, Maschinen- oder Anlagenteilen verbunden,
die von der speicherprogrammierten Steuerung im Rahmen der vorgegebenen
Steuerungsaufgabe überwacht oder betätigt werden.
Mit dem seriellen Bus 9 können die Slavebaugruppen und die Slave- und
Masterbaugruppe 8 miteinander gekoppelt werden. Die einzelnen Baugruppen
sind vorzugsweise gleich ausgebildet und enthalten die gleiche
Betriebssoftware bzw. Betriebsfirmware in bezug auf den Bus 9. Das
Busprotokoll ist so aufgebaut, daß der Datenverkehr immer unter Kontrolle
einer Baugruppe abläuft. Damit jede Baugruppe bei Bedarf diese
Buskontrollfunktion ausüben kann, ist die dafür erforderliche Soft- bzw.
Firmware in den Slavegruppen 2, 3 und der Slave- und Masterbaugruppe 8
vorhanden. Die Einstellung der Masterfunktion oder der Slavefunktion erfolgt
insbesondere verdrahtungsmäßig über Brücken bzw. Schaltelemente 13, die an
der auf der jeweiligen Baugruppe angebracht sind.
Durch Schließen der Brücke bzw. des Schaltelements 13 wird die jeweilige
Baugruppe so eingestellt, daß sie die Masterfunktion für den seriellen Bus
9 ausübt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist das
Schaltelement 13 bei der Slave- und Masterbaugruppe 8 geschlossen, während
die Schaltelemente 13 bei den Slavebaugruppen 2 und 3 offen sind. Die
Slavebaugruppen 2, 3 werden nur aktiv, wenn sie von der Slave- und
Masterbaugruppe 8 zum Empfangen und Senden aufgefordert wurden.
Die Slave- und Masterbaugruppe übt die Busmasterfunktion für den seriellen
Bus 9 vorwiegend dann aus, wenn die SPS-Masterbaugruppe 1 gestört ist oder
den notwendigen Datentransfer über den parallelen Bus 4 nicht in der
notwendigen Zeit abwickeln kann. Ob die Masterbaugruppe 1 ausgefallen ist,
erkennt die Slave- und Masterbaugruppe 8 z. B. durch zyklische Übertragung
einer die einwandfreie Arbeitsweise der Slave- und Masterbaugruppe 8
anzeigenden Information. Bleibt diese aus, übernimmt die Slave- und
Masterbaugruppe 8 die Abwicklung der Übertragung über den seriellen Bus 9.
Ebenso kann der Slave- und Masterbaugruppe 8 von der Masterbaugruppe 1
signalisiert werden, daß sie die Busmasterfunktioin für den Bus 9 übernehmen
soll.-
Die Slavebaugruppen 2, 3 sind nach der Initialisierung der
speicherprogrammierbaren Steuerung in der Lage, eine Slavefunktion sowohl
für den parallelen Bus 4 als den seriellen Bus 9 auszuüben.
Der Start eines Datenaustausches zwischen der Slave- und Masterbaugruppe 8
und den Slavebaugruppen 2, 3 wird durch ein Signal bestimmter Länge und mit
einem bestimmten Pegel angestoßen. Dieses Signal wird auch Break-Signal
genannt, das auf der Leitung 10 und der Masseleitung 11 erzeugt wird. Nach
dem Busprotokoll des seriellen Busses 9 enthält das auf das Break-Signal
folgende Telegramm zuerst eine Adresse, die z- B. 1 Byte umfaßt.
Das gesamte Telegramm hat folgende Aufbau:
Adresse: | |
1 Byte | |
Funktion: | 1 Byte |
Daten: | eine vorgegebene Zahl von Bytes |
Status: | 1 Byte |
Datensicherung: | 1 Byte. |
Mit der Funktion kann das Lesen oder Schreiben von Daten gesteuert werden-
Die adressierte Slavebaugruppe liest das gesamte ausgesendete Telegramm und
antwortet mit einem Telegramm, wenn das empfangene Telegramm vollständig
war. Das Antworttelegramm hat den gleichen Aufbau wie das Sendetelegramm.
Die Slave- und Masterbaugruppe führt Datentransfer nacheinander mit allen
Slavebaugruppen 2, 3 aus.
Wenn eine Slavebaugruppe 2, 3 auf ein an sie adressiertes Telegramm nicht
antwortet oder ein unvollständiges bzw. fehlerhaftes Telegramm zurücksendet,
dann bricht die Slave- und Masterbaugruppe die Übertragung ab und versucht
die Slavebaugruppe erneut durch ein Telegramm zum Antworten zu bringen. Ist
der erneute Versuch erfolglos, so wird eine Fehlerkennung im Status der
Master- und Slavebaugruppe 8 in der den Slavebaugruppen 2, 3 angeordneten
Datei gesetzt.
Es folgt ein erneuter Übertragungszyklus, in dem die Slave- und
Masterbaugruppe 8 versucht, mit der entsprechenden Slavebaugruppe Daten
auszutauschen, wobei die Fehlerkennung zurückgesetzt wird, wenn eine
fehlerfreie Übertragung stattgefunden hat. Wenn alle Slavebaugruppen ihre
Übertragungen beendet haben, werden die empfangenen Daten zur Aktualisierung
oder zum Aufbau eines Prozeßabbilds verwendet. Danach beginnt eine neue
Übertragungsprozedur.
Claims (6)
1. Speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Masterbaugruppe,
die über einen parallelen Bus mit Slavebaugruppen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Slavebaugruppen (2, 3) untereinander über einen seri
ellen Bus (9) miteinander verbunden sind, daß eine Slavebaugruppe
als Masterbaugruppe für die Datenübertragung auf dem seriellen
Bus (9) eingerichtet ist und daß die Slavebaugruppe (2, 3) des
seriellen Busses (9) über ein vorgegebenes Signal auf dem
seriellen Bus (9) von der Masterbaugruppe aktivierbar sind
2. Steuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der serielle Bus (9) eine Leitung (10) und eine Masseleitung
(11) für die Übertragung zwischen den Slavebaugruppen (2, 3) und
der Masterbaugruppe aufweist.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Slavebaugruppen (2, 3) mittels einer von Hand her
stellbaren Verbindung auf Masterbetrieb für den seriellen Bus
(9) einstellbar sind.
4. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf das vorgegebene Signal von der Masterbaugruppe ein
Telegramm ausgesendet wird, das mit einer Adresse für eine
Slavebaugruppe beginnt.
5. Steuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die adressierte Slavebaugruppe (2, 3) ein Telegramm zu der
Masterbaugruppe zurücksendet, die das Telegramm auf Richtigkeit
und Vollständigkeit überprüft und bei Unrichtigkeit und
Unvollständigkeit eine Fehlerkennung für die Slavebaugruppe
speichert.
6. Steuerung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Fehlerkennung die entsprechende Slavebaugruppe
durch ein neues Telegramm adressiert wird, und daß bei Empfang
eines richtigen und unvollständigen Telegramms in der
Masterbaugruppe die Fehlerkennung zurückgesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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DE3928998A1 true DE3928998A1 (de) | 1991-03-07 |
DE3928998C2 DE3928998C2 (de) | 1994-05-19 |
Family
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Family Applications (1)
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Legal Events
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