DE2735258B2

DE2735258B2 - Nahtstellenkopplungsschaltkreis

Info

Publication number: DE2735258B2
Application number: DE2735258A
Authority: DE
Inventors: Paul Stephen Cincinnati Ohio Borzcik; Frank William Letchworth Hesford
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1976-08-17
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2735258A1; JPS60681B2; US4200936A; JPS5324986A; DE2735258C3; GB1546291A

Description

sen. Wahrend dieser Unterbrechungen, die dem einzigen Zweck der Informationsübertragung dienen, ist der normale Betrieb des Rechners unterbrochen.

Weiterhin kann bei einer synchronen Arbeitsweise des Nahtstellenkopplungsschailtkreises auf unterschiedliehe Arbeitsgeschwindigkeiten verschiedener Maschinenfunktionsregler nicht eingegangen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Nahtstellenkopplungsschalikreis der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei größerer i" Flexibilität Unterbrechungen bzw. Unterbrechungsprogranime vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenieil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der i"'· Erfindung sind den Unteransptüchen zu entnehmen.

Der Nahtstellenkopplungsschaltkreis der Erfindung arbeitet demnach asynchron imit dem Maschinenfunktionsregler und der Slriirrvorrirhliing. iinrl vu;ir in einem Zwei-Richtungsbetrieb und direkt. Durch die '^f| asynchrone Betriebsweise werden Unterbrechungsroutinen vermieden und der Aufwand für Zeitsteuerschal-Hingen in dem programmierbaren Maschinenfunktionsregler und der Steuervorrichtung reduziert. Ein direktes Arbeiten wird insofern erreicht, als eine Dekodierstufe - > nicht mehr erforderlich ist. Alle Kontaktinformationen werden zyklisch und kontinuierlich zwischen beiden Enden des Nahtstellenkopplungsschaltkreises für die Verwendung durch die Steuervorrichtung und den Maschinenfunktionsregler übertragen. Die übertragene ^!0 Information beeinflußt auch nicht den normalen Betrieb der Steuervorrichtung oder des Maschinenfunktionsreglers, die unabhängig voneinander arbeiten und lediglich von der jeweils anderen Stufe erzeugte Kontaktinformationen verwenden. i'>

Der asynchrone und bidirektionale Betrieb des Nahtstellenkopplungsschaltkreises ermöglicht, daß die Datenübertragung ohne Unterbrechung des normalen Arbeitszyklus des programmierbaren Maschinenfunktionsreglcrs oder der Steuervorrichtung auftritt. ·»<>

Da die Steuervorrichtung und der Maschinenfunktionsregler die Zustände ihrer Eingangs- und Ausgangssignale in Abhängigkeit vom Betrieb der Maschine kontinuierlich ändern, versorgt der Nahtstellenkopplungsschaltkreis die Steuervorrichtung und den pro- ⁴~> grammierbaren Maschinenfunktionsregler ständig mit den aktuellsten Daten.

Ein weiterer Vorteil der kontinuierlichen Betriebsweise des Nahtstellenkopplungsschaltkreises liegt darin, daß während der Datenübertragung aufgetretene ""' Fehler bei einem darauffolgenden Übertragungszyklus korrigiert werden können. Je nach Datenübertragungszykluszeit besteht sogar eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein Fehler korrigiert wird, bevor die Daten von der Steuervorrichtung oder dem Regler benutzt wurden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines pro- *>o grammierbaren Maschinenfunktionsreglers und eines Nahtstellenkopplungsschaltkreises für die Verbindung des Maschinenfunktionsreglers mit der Steuervorrichtung;

Fig. 2a und 2b wenn sie an der angegebenen ^fe5 Verbindungslinie aneinandergelegt werden, ein detailliertes Blockschaltbild des Nahtstellenkopplungsschaltkreises:

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Nahtstellenkopplungsschaltkreises, der in Zuordnung zu einer festverdrahteten numerischen Steuereinheit verwendet werden kann; und

Fig.4 ein detailliertes Blockschaltbild, eines zweiten Ausführungsbeispieles des Nahtstellenkopplungsschaltkreises, der in Zuordnung mit einer numerischen Computer-Steuereinrichtung verwendet werden kann.

Fig. I zeigt ein allgemeines Blockschaltbild eines programmierbaren Maschinenfunktionsreglers und eines Nahtstellenkopplungsschaltkreises für die Verbindung des Maschinenfunktionsreglers mit einer Steuervorrichtung. Die funktionell Operation bzw. Betriebsweise einer Maschine 10 wird durch den Regler Il gesteuert, der aus einem logischen Prozessor 12, einem wahlweisen Datenprozessor 14, Kopplungsschaltungcn 20 und 22 und einer Sammelschiene 16 besteht. Der funktionell Betrieb der Maschine kann schematisch durch ein Kettenleiter- oder Relaisdiagramm wiedergegeben werden. Unter Verwendung dieses Diagramms, in Verbindung mit einer Programmeinheit 18, kann das Programm erstellt werden, leder Schritt im Programm enthält ts pisch eine Vorrichtungsadresse und eine zugeordnete logische Funktion. Die Kombination dieser zwei Informationsteile wird als ein Speicherwort definiert. Der grundlegende Regler besteht aus dem logischen Prozessor 12, einer Eingangskopplungselektronik 70 und einer Ausgangskopplungselektronik 22. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden Blöcke von Vorrichtungsadressen zugeteilt und voraus zu geordnet, und zwar entsprechend den vorhandenen Vorrichtungen, z. B. externen Wicklungen, externen Kontakteingängen, Zeitsteuerstufen usw. Unter Verwendung der Programmeinheit 18 wählt daher ein Programmierer eine Startspeicherstelle aus und arbeitet sich durch das Kettenleiter-Diagramm seriell entlang jeder Zeile hindurch. Jedes Speicherwort enthält daher ein Element-Definition, z. B. keine Operation, Ausgang, Eingang, einem diesem Element zugeordnete Vorrichtungsadresse, wenn anwendbar, und andere erforderliche, funktionell Informationen hinsichtlich des Zustandes der adressierten Vorrichtung, z. B. normalerweise offener oder normalerweise geschlossener Kontaktzustand. Nachdem das Programm vervollständigt ist, kann die Programmeinheit 18 dazu verwendet werden, um das Programm in den Speicher 24 des logischen Prozessors 12 über eine Programmsammeischiene 26 zu übertragen. Eine Zeitsteuerschaltung 28 arbeitet derart, daß sie kontinuierlich den Speicher 24 abtastet.

Wenn jedes Speicherwort gelesen ist. wird die Vorrichtungsadresse auf eine Kontakt-SammelscHene 16 über eine Kontaktadressen-Sammelschiene 30 übertragen. Wenn die Vorrichtungsadresse ein Eingangselement wiedergibt, so spricht die Eingangskopplungselektronik 20 auf die Vorrichtungsadresse auf der Kontaktadressen-Sammelschiene 30 an und erregt eine Schaltung in dieser, die so geschaltet ist, daß sie den Zustand einer entsprechenden Eingangsvorrichtung empfängt, die an der Maschine 10 gelegen ist. Der Zustand dieser adressierten Eingangsvorrichtung wird auf einer Kontaktzustandsleitung 32 über die Kontakt-Sammelschiene 16 zu einer logischen Schaltung 34 in den logischen Prozessor 12 übertragen. Die logische Schaltung 34 arbeitet so, daß sie ermittelt, ob der tatsächliche Kontaktzustand mit dem programmierten Kontaktzustand übereinstimmt oder nicht. Solange eine Obereinstimmung zwischen den programmierten und den tatsächlichen Bedingungen vorhanden ist, bleibt die

logische Schaltung in einem gesetzten Zustand. Wenn jedoch die programmierten und tatsächlichen Bedingungen nicht übereinstimmen, so wird die logische Schaltung zurückgesetzt.

Nach dem Abtasten eines Speicherwortes mit einer Vorrichtungsaclrcsse. die einer Ausgangswicklung entspricht, dekodiert die Kopplungsschaltung 22 die Vorr, 'itungsadresse. Jedesmal dann, wenn der logische Prozessor ein Ausgangselement in einem .Speicherwort dekodiert, wird auf einer Ausgangssteuerleitung 36 ein Ausgangssteuersignal erzeugt, welches ebenfalls zu einem Ausgabeanschluß übertragen wird. Wenn die logische Schaltung eine kontinuierliche Übereinstimmung zwischen den talsächlichen und den programmierten Bedingungen der Eingangsvorrichtungen festgestellt hat, wenn ein ein Ausgangselcment enthaltendes .Speicherwort decodiert wurde, erzeugt die logische Schaltung 34 ein Ausgangssignal in ihrem gesetzten /iiUant! auf rlpr AiKignngsziiu.iniklritiing IR Dip Ausgangskopplungselektronik 22 speichert den Zustand des Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Ausgangssteuersignal auf der Leitung 36. Wenn sich die Schaltung in ihrem gesetzten Zustand befindet, erregt das Ausgangssignal ein Element an der Maschine 10. welches der Vorrichtungsadresse entspricht, die durch die Ausgangskopplungselektronik 22 dekodiert wurde. Diese Vorrichtung bleibt erregt, bis die logische Schaltung 34 bestimmt, daß die Zustände der Eingangsvorrichtung, welche diesem Ausgangselemcnt zugeordnet sind, nicht den programmierten Zuständen entsprechen, so daß daher auf der Leitung 38 das Ausgangssignal entsprechend ihrem gesetzten Zustand erzeugt wird. Es wird daher der Betrieb bestimmter Elemente an der Maschine 10 als Funktion des Betriebszustandes anderer Elemente an der Maschine gesteuert. Es >-ei darauf hingewiesen, daß der logische Prozessor 12 nur die Fähigkeit hat, einfache, logische Entscheidungen zu treffen.

Wenn die Ausgabeeinrichtung an der Maschine in Abhängigkeit von einer arithmetischen Funktion gesteuert werden soll, kann ein Datenprozessor 14 wahlweise an die Kontakt-Sammelschiene 16 angeschlossen werden. Der Datenprozessor arbeitet asynchron zum logischen Prozessor und führt Programme arithmetischer Instruktionen aus. die von dem logischen Prozessor ausgewählt werden. Wenn das Programm Daten von der Maschine für die Durchführung benötigt, so können diese Daten von der Maschine 10 vermittels einer Datenkopplungselektronik 40 und der Daten-Sammelschiene 42 erhalten werden.

In vielen Situationen kann die Maschine 10 auch durch eine Steuervorrichtung 44 gesteuert werden. Die Steuervorrichtung kann die Form eines anderen programmierbaren Maschinenfunktionsreglers, eines auf Computerbasis aufgebauten Reglers oder einer festverdrahteten numerischen Steuereinheit haben usw. Wie an früherer Stelle erläutert wurde, kann die Steuervorrichtung Signale erzeugen, weiche direkt die Elemente an der Maschine steuern. Ein Beispiel dieses Signaltyps sind Maschinenachse-Positionssignale und Geschwindigkeitssignale. Darüber hinaus können bestimmte Signale, die an der Maschine erzeugt werden, direkt über Leitungen zur Steuervorrichtung zurückgeführt werden. Ein Beispiel für ein solches Signal ist ein Notabschaltsignal. Die Signale, die direkt zwischen der Steuervorrichtung 44 und der Maschine 10 über Draht übertragen werden, sind durch die Leitung 46 wiedergegeben. Es gibt jedoch eine große Zahl von

weiteren Signalen, die zwischen der Steuervorichtung 44 und del Maschine 10 laufen müssen. Allgemein betreffen diese Signale die Steuerung einer Maschinenfunktion und sie werden daher zum Maschinenfunktionsregler 11 geleitet. Typischerweise ist der Maschi· nenfunktionsregler allgemein in der Nähe der Maschine gelegen, während die Steuervorrichtung 44 entweder in der Nähe der Maschine oder entfernt von der Maschine gelegen sein kann. In beiden Fällen kann bei komplizierten Maschinen die Zahl der Maschinensteiiersignale bis zu mehreren hundert reichen.

I Im die Verdrahtung zwischen der Steuervorrichtung und der Maschine und Rauschprobleme der Steuervorrichtung zu reduzieren und um die Kopplungsschaltungen in der Steuervorrichtung zu vereinfachen und allgemein die Zuverlässigkeit der Nachrichtenverbindung zwischen der Steuervorrichtung und der Maschine relativ zu den Maschinensteuersignalen zu verbessern.

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Er besteht ai:s zwei im wesentlichen ähnlichen Elementen — einem Maschinenregler-Kopplungsschaltkreis 50 und einem Steuervorrichtungs-Kopplungsschaltkreis 52. Der Maschinenregler-Kopplungsschaltkrcis umfaßt einen Empfänger/Sender 54, einen Empfänger-Multiplexer 56 und einen Sender-Multiplexer 58. In ähnlicher Weise umfaßt der Steuervorrichtungs-Kopplungsschaltkreis 52 einen zweiten Empfänger/Sender 50. einen zweiten Empfänger-Multiplexer62 und einen zweiten Sender-Multiplexer 64. Zur Realisierung des Nahtstellenkopplungsschaltkreises 48 ist ein Block von Vorrichtungsadressen für die Übertragung von Maschinensteuersignalen zugeordnet. In Abhängigkeit von einer dieser Vorrichtungsadressen, welche ein Ausgangssignal auf ler Adressensammelschiene 30 wiedergibt, bewirkt der erste Sender-Multiplexer 58. daß der Zustand des Ausgangssignals auf der Leitung 38 zum ersten Empfänger/Sender 54 übertragen wird.

Das Ausgangssignal wird dann seriell über die Leitung 66 zum zweiten Empfänger/Sender 60, den zweiten Empfänger-Multiplexer 62 übertragen, steuert die Übertragung des Zustandes des Ausgangssignals vom zweiten Empfänger/Sender 60 zur Steuervorrichtung 44.

In ähnlicher Weise steuert der zweite Sender-Multiplexer 64 die Übertragung des Zustandes eines Eingangssignals von der Steuervorrichtung zum zweiten Empfänger/Sender 60. Dieses Signal wird seriell über die Leitung 67 zum ersten Empfänger/Sender 54 übertragen und in Abhängigkeit von der richtigen Eingangsadresse auf der Adressensammelschiene 30. überträgt der Empfänger-Multiplexer 56 den Zustand dei Eingangssignals auf der Leitung 32 zurück zum logischen Prozessor 12, und zwar über die Kontakt-Sainmelschiene 16. Anstelle der Verwendung der hunderten von Leitungen, die früher zwischen der Steuervorrichtung und dem Maschinenfunktionsregler gelegt werden mußten, lassen sich die Leitungen 66 und 67 durch zwei Leiterkabel realisieren. Darüber hinaus können die Kabel irgendeine Länge haben von einigen Metern bis mehreren hundert Metern. Es sei darauf hingewiesen, daß das System in zwei Richtungen arbeitet und daß das System direkt arbeitet, insofern, als keine speziellen Dekodierschaltungen erforderlich sind. Darüber hinaus arbeiten die Empfänger/Sender asynchron zueinander als auch asynchron zur Steuervorrich tung und zum Maschinenfunktionsregler,

Wenn man die F i g. 2a und 2b an der angegebenen Verbindungslinie aneinanderlegt, so zeigen sie die

Elemente, die erforderlich sind, um den Maschineniegler-Nahtstellenkopplungsschaltkreis 50 zu realisieren. In Fig. 2b besteht der Empfänger/Sender 69 aus einem universellen, asynchronen Empfänger/Sender 68 (im folgenden UART genannt; universal asynchronous ^ receiver/transmitter), der im Handel erhällich ist, einem Serien-Parallelwandler 70 und einem Parallel-Serienwandler 72. D .r erste Empfänger/Sender 56 besteht aus einem Sendesignalspeicher 74 in der Speicherstufe mit direktem Zugriff 76 (im folgenden RAM genannt; in Random access memory) dem Sendeadressen-Multiplexer 80 (vgl. F i g. 2a), dem Kontaktadressen-Multiplexer 82, dem Sendeadressen-Generator 84, dem Kontaktadressen-Generator 86, dem Plattenadressenwähler 88 und aus Abschnitten der Synchronisations- und Zeitsteuerregeleinrichtung 90. Der erste Sender-Multiplexer 58 besteht aus einem Empfangssignalspeicher 92 in der Stufe RAM76, einem Empfangsadressen-Multiplexer und einem Empfangsadressen-Generator 96.

Die Stufe RAM76 wird gemeinsam verwendet, 2» derart, daß der Sendesignalspeicher 74 Maschinenausgangssteuersignale von der Kontakthauptleitung 76 enthält, die von dem logischen Prozessor 12 erzeugt werden, und der Empfangssignalspeicher 92 Maschineneingangssteuersignale enthält, die von der Steuer/or- 2^r> richtung erzeugt werden. Es gibt drei Betriebsarien, welche die Stufe RAM76 simultan aufweisen. Die höchste Prioritätsart spricht auf die Adressen auf der Kontakt-Sammelschiene an, um die Zustände der Ausgangssignale auf der Leitung 38 an geeigneten RAM-Stellen in dem Sendesignalspeicher 74 einzuladen. Zusätzlich bewirken diese Adressen, daß die Zustände der in RAM gespeicherten Signale zurück zur Kontakt-Sammelschiene über die Leitung 32 gesendet werden. Die nächsthöhere Prioritätsbetriebsart bewirkt, ιί daß die Zustände der Eingangssignale, welche von der Steuervorrichtung erzeugt wurden, vom UART6S zum Empfangssignalspeicher 92 von RAM 76 übertragen werden. Die niedrigste Prioritätsbetriebsart bewirkt, daß die Zustände der Ausgangssignale von dem Ό Sendesignalspeicher 74 zur Stufe LJART6& übertragen werden. Es sei darauf hineewiesen, daß die Kontaktsammeischiene aus einer Einzeldatenbit-Sammelschiene besteht; und daß daher die Ausgangssignale aus dem Regler und die Eingangssignale von der Steuervorrich- « tung lediglich Ein- oder Auszustände der Elemente wiedergeben, welche diesen Signalen zugeordnet sind. Demzufolge stellt jede Bitstelle in der Stufe RAM76 den Zustand von einem der Maschinensteuersignale dar.

Der Betriebszyklus mit höchster Priorität soll nun zuerst beschrieben werden. Es wurde an früherer Stelle erwähnt, daß ein bestimmter Block der Vorrichtungsadressen den Maschinensteuersignalen zugewiesen und vor-zugeordnet wird. Der Zweck des Schaltungsadressenwählers 88 (siehe Fig.2a) besteht darin, eine Schaltungsadresse vorzuziehen, welche einem bestimmten Block der zugewiesenen Adressen entspricht In dem Kontaktadressen-Generator 86 vergleicht eine Adressendekodier- und Vergleichsschaltung 98 die Vorrichtungsadresse auf der Adressensammelschiene 30 mit der ausgewählten Adresse von dem Schaltungswähler 88. Wenn die Vorrichtungsadresse aus einer der Adresse in dem Block der zugewiesenen Adressen besteht, gelangt zum Eingang eines Flip-Flops 100 ein Ausgangssignal. In der Synchronisations- und Zeitsteuerschaltung 90 in Fi g. 2b erzeugt είπε Taktquelle 102 ein Taktsignal auf der Leitung 104 und ein Haupttaktsignal auf der Leitung 106. Ein Zykluszähler 108 arbeitet in kontinuierlicher Weise, um vier Zykluszählschriue zu erzeugen. Gemäß F i g. 2a erzeugt beim Zählschritt I der Flip-Flop 100 ein mit MPC bezeichnetes Signal auf der Leitung 110. Das MPC-Signal gelangt zum Multiplexer-Steuereingang des Kontaktadressen-Multiplexer 82. Dadurch wird bewirkt, daß der Kontaktadressen-Multiplexer die Vorrichtungsadresse fortwährend auf der Adressensammelschiene 30 auswählt. Als nächstes leitet die Kontaktsammeischiene 16 den Zustand eines Ausgangssignals auf der Leitung 38 zum Eingang der Stufe RAM76. Demzufolge leitet die Kontaktsammeischiene 16 ein Steuerausgangssignal auf der Leitung 36 über das Gatter 112 und 114 zum [iinschreibeingang der Stufe RAM76. Dadurch wird bewirkt, daß der Zustand des Ausgangssignals auf der Leitung 38 in die Speicherstelle des Sendesignalspeichers 76 eingeladen wird, welche der Vorrichtungsadresse entspricht, die von dem Kontaktadressen-Multiplexer 82 ausgewählt wurde. Zusätzlich bewirkt diese Betriebsart, daß der Zustand irgendeiner RAM-Stelle zurück zur Kontakthauptleitung übertragen wird. Jedesmal, wenn der Sendesignalspeicher 74 durch den Kontaktadressen-Multiplexer 82 adressiert wird, wird der Zustand der adressierten Speicherstelle über die Leitung 32 zurück zur Kontakthauptleitung geleitet. Bei anderen Situationen kann der Empfangssignalspeicher 92 durch den Kontaktadressen-Muliplexer 82 adressiert werden; und der Zustand desselben wird über die Leitung 32 zurück zur Kontaktsammeischiene geleitet. In diesen Situationen werden jedoch auf den Leitungen 36 oder 38 keine Signale empfangen.

Die Betriebsart entsprechend der nächsthöheren Priorität besteht aus dem Empfangszyklus. Nachdem die Stufe UART6& ein Byte von Informationen empfangen hat, wird auf der Leitung 116 ein »Verfügbar«-Datensignal erzeugt. Wenn der Zykluszähler 108 auf der Leitung 118 ein Zählschritt-2-Signal erzeugt, so erzeugt ein UND-Glied 120 für den Flip-Flop 122 ein Taktsignal, der dann auf der Leitung 124· ein mit »RCY« bezeichnetes Signal erzeugt. Das RCY-Signal wird zum Multiplexer-Steuereingang des Multiplexers 134 übertragen, der die Adresse auswählt, die laufend von dem Empfangsadressenzähler 132 produziert wird. In Abhängigkeit vom nächsten Haupttaktimpuls erzeugt der Zykluszähler 108 ein Zählschritt-3-Signal auf der Leitung 126. Das ZähIschritt-3-Signal bewirkt, daß der Einschalteingang der Stufe RAM 76 das erste Bit des verfügbaren Informations-Bytes aus der Stufe LJART über den Parallel/Serienwandler 72 in die Speicherstelle lädt welche der vom Multiplexer 134 ausgewählten Adresse entspricht. Der vierte Zählschritt dient dazu, den Empfangsadressenzähler 132 zu inkrementieren, wodurch bewirkt wird, daß eine neue Adresse von dem Multiplexer 134 ausgewählt wird. Der Zykluszähler fährt mit seinem Betrieb fort und erzeugt sequentiell die vier Zählschritte, bis jedes Bit der verfügbaren Byte in den Empfangssignalspeicher 92 eingeladen ist. Wenn der Zähler einige Male durchgezählt hat, entsprechend der Zahl der Bits in dem Byte, erzeugt der Bit-Zähler 136 in der Zeitsteuerschaltung 90 eine Ausgangsgröße für den Flip-Flop 138. Beim nächsten Zählschritt 4 erzeugt der Flip-Flop 138 ein Byte-Signal auf der Leitung 140, welches den Flip-Flop 122 zurückstellt, wodurch das RCY-Signal auf der Leitung 124 beendet wird. Das Byte-Signal auf der Leitung 140 dient auch dazu, den Bit-Zähler 136 zurückzusetzen. Zusätzlich wird durch das Rückstellen des Flip-Fiops 122 in Abwesenheit von einem Fehlersignal auf der Leitung

144 von der Stufe LJART ein Oatenrückstellsignal auf der Leitung 142 erzeugt, und zwar für den Datenverfügbar-Rücks'elleingang der Stufe UART. Es sei darauf hingewiesen, daß, während der Zykluszählcr durch seine Zyklen zählt, um den Empfangssignalspeicher im laden, wenn zu irgendeinem Zeitpunkt ein Zählschritt I ein MPC-Signal auf der Leitung 110 erzeugt, die Betriebsweise des Empfangsadressenzählers verhindert wird, bis das MPC-Signal verschwindet, zu welchem Zeitpunkt der Betrieb des Empfangsadressenzählers wieder hergestellt wird. Mit jedem aufeinanderfolgenden Verfügbaren-Daten-Signal auf der Leitung 116 fahrt der Empfangsadressenzähler mit seinem Betrieb fön, bis alle Bytes eines vollen Informationsblocks von der Stufe UART68 zum Empfangssignalspeicher 92 übertragen sind.

Die Betriebsart entsprechend der niedrigsten Priori tat steuert die Übertragung der Signale aus dem 5>pnHesi^<Tna!sⁿC!cher 74 zur Stufe UARTfA. Wenn kein MPC- oder IICY-Signal vorhanden ist, so stellt das Sendepuffe.-egister-Leer-Signal (im folgenden mit »TBRE« bezeichnet; Transmit Buffer Register Empty) auf der Leitung 176 eine Eingangsgröße zum Flip-Flop 148 dar. Beim Zählschritt 2 des Zykluszählers erzeugt der Flip-Flop 148 ein mit »TCY« bezeichnetes Signal auf der Leitung 150. Dieses Signal wird zum Multiplexer-Steuereingang des Multiplexers 152 übertragen, der laufend die von dem Sendeadressenzähler 154 ausgegebene Adresse auswählt. Beim nächsten Zählschritt 3 gelangt der Serien/Parallelwandler 70 zum Betrieb, um die Inhalte der adressierten Speicherstelle zum geeigneten Eingang der Stufe UART(X zu übertragen. Beim Zählschritt 4 wird der Sendeadressenzähler inkrementiert und diese neue Adresse steht dem Multiplexer 152 zur Verfügung. Die Ladung der Stufe UART wird in dieser Weise fortgesetzt, und zwar mit jeder nachfolgenden Sequenz des Zykluszählers, bis der Bitzähler 136 eine Ausgangsgröße am Eingang des Flip-Flops 138 erzeugt. Beim nächsten Zählschritt 4 erzeugt der Flip-Flop 138 ein Byte-Signal, wodurch der Bitzähler und der Flip-Flop 148 zurückgestellt werden und weitere Zählschritt-3-SignaIe vom Sendeadressenzähler 154 und dem Serien/Parallelwandler 70 über das Gatter 156 gesperrt werden. Das Byte-Signal auf der Leitung 140 erzeugt auch ein Datensteuersignal auf der Leitung 143 für die Stufe UART. Diese ändert den Zustand des TBRE-Signals auf der Leitung 146, wodurch die Stufe UART daran gehindert wird, weitere Informationen anzunehmen. Wenn die Stufe UARTein weiteres Byte annehmen kann, erzeugt sie ein TBRE-Signal und der Sendeadressenzähier fährt mit seiner Zählung fort, um ein weiteres Informations-Byte der Stufe UA fiTzuzufuhren.

In Abhängigkeit vcm letzten Zählschritt des Sendeadressenzählers 154 oder mit anderen Worten, nachdem alle Bytes eines Informationsblocks von dem Sendesignalspeicher in die Stufe UART übertragen wurden, wird auf der Leitung 158 ein Verzögerungssignal erzeugt Dieses Verzögerungssignal dient dazu, ein Rückstellsignal vom Verzögerungszähler 160 zu entfernen, der dann bereit ist, auf eine Anzahl von Taktimpulsen auf der Leitung 104 anzusprechen. Nach einer ersten vorbestimmten Zahl der Taktimpulse erzeugt der Verzögerungszähler auf der Leitung 162 ein Rückstellsignal für den Rückstelleingang des Ser.deadressenzähiers 154, wodurch dieser für einen nachfolgenden Sendezyklus bereit gemacht wird. In ähnlicher Weise besitzt der Synchronisations-Zähler 164 einen

Takteingang, der auf die Taktimpulse auf der Leitung 104 anspricht und besitzt einen Rückstelleingang, der auf das »Verfügbar«-Datensignal auf der Leitung 116 anspricht. Nachdem ein weiterer Empfänger/Sender einen Informationsblock zum ers.en Empfänger/Sander 69 übertragen hat, gelangt der weiter» Empfänger/Sender in eine identische Verzögerungsbetriebsart, wie diese zuvor unter Hinweis auf den Verzögerungszähler 160 erläutert wurde. Dadurch wird eine Zeitverzögerung eingeführt, bevor das nächs'e Datensignal empfangen wird, welches gleich ist der ersten vorbestimmten Zahl von Taktimpulsen; daher ist der Svnchronisations-Zählcr 164 für eine Zählung frei. Nach einer /weiten vorbestimmten Zahl von Taktimpulsen die nahezu gleich ist der Hälfte der ersten vorbestimmten Zahl von Taktimpulsen, wird auf der Leitung 166 ein mit »sync« bezeichneter Impuls erzeugt, der zum Rückstelleingang des Empfangsadressenzählers 132

Zustand zurückgestellt wird. Um zusammenzufassen, arbeitet jeüer der Empfänger'Sender auf identische Weise. Nach jed^rn Zyklus eines Sendcadressenzählers, der einem der Empfänger/Sender-Zähler zugeordnet ist, entsteht eine Leersendezeit, die gleich ist der ers;en vorbestimmten Zei.periode; nach dieser Zeitperiode wird der Sendeadressenzähler zurückgestellt, fin Synchronisations-Zähler, der dem anderen Empfänger/ Sender zugeordnet ist. versucht, fortwährend die Lecr-Scndung festzustellen. Wenn er eine Leer-Sendungszeit feststellt, die gleich ist der zweiten vorbestimmten Zeitperiode, wird der Empfangsadressenzähler, welcher dem anderen Empfänger/Sender zugeordnet ist, rückgestellt. Obwohl daher die Empfänger/Sender auf einer asynchronen Grundlage laufen, wird der Empfangsadressen-Generator, der einem der Empfänger/Sender zugeordnet ist, rückgestellt, und zwar synchron mit dem Sendeadressen-Generator, der den anderen Empfänger/Sender zugeordnet ist.

Wie bereits an früherer Stelle erläutert würde, zeigen die F i g. 2a und 2b den Maschinenregler-Nahtstellenkopplungsschaltkreis 50 von Fig. 1. Wenn die Stf'crvorrichtung 44 aus einem anderen programmierba-en Maschinenfunktionsregler besteht, so würde der Steusrvorrichtungs-Nahtstellenkopplungsschahkreis Ό. lediglich ein Ebenbild der Elemente von den F i g. 2a und 2b darstellen. Mit anderen Worten, wurden die Empfänger/ Sender so arbeiten, um die Zustände der Maschinensteuersignale zwischen den Kontakthauptleitungen zu übertragen.

F i g. 3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Elemente eines Steuervorrichtungs-Nahtstellenkopplungsschaltkreises 52, wenn die Steuervorrichtung aus einer festverdrahteten numerischen Steuereinheit besteht. An den Empfänger/Sender 171 ist eine Empfangs-Multiplexerschaltung 62 angeschlossen (wie in F i g. 1 angegeben), die aus einem Sendeadressen-Generator 172 und einer Multiplexerschaltung 174 besteht, die in der Empfänger/Sender-Kopplungselektronik 170 enthalten ist. Weiter besteht ein Sendermultiplexer 64 (wie in F i g. 1 angegeben) aus einem Empfangsadressen-Generator 176 und einer Flip-Flop-Speichermatrix 178. die ebenfalls Teil der Empfänger/Sender-Kopplungselektronik 170 sind. Die numerische Steuereinheit enthält eine Eingabe/Ausgabe-Kopplungsschaltung (nicht gezeigt), die aus Speicherelementen besteht, welche den Zustand der Maschinensteuersignaie speichern. Die Zustände der Eingangssignale, die von der numerischen Steuereinheit erzeiist werden, eelaneen über die

Leitung 168 zum Multiplexer 174, Weiter werden die Zustände der Ausgangssigi.ale über die Leitung 180 von den Flip-Flop-Speicherelementen 178 zu der Eingabe/ Ausgabe-Kopplungsschaltung der numerischen Steuereinheit übertragen.

Eine Synchronisations- und Zeitsteuerschaltung 182 enthält eine Taktsignalquelle: 184, welche Haupttaktimpulse auf der Leitung 186 und Taktimpulse auf der Leitung 188 erzeugt. Der Zykluszähler 190 zählt kontinuierlich in Abhängigkeit von den Haupttaklimpulsen. Wenn die Stufe UART192 in dem zweiten Empfänger/Sender 171 ein Signal auf der Leitung 194 erzeugt, wenn der Zykluszähler 190 zurückgestellt ist und wenn der Sendeadressen-Generator 172 zurückgeuellt ist, erzeugt das Gatter 196 eine Ausgangsgröße für den Setz-Eingang des Flip-Flops 198, wodurch das Rücksetz-Signal vom Zykluszähler 190 entfernt wird. Beim nächsten Haupttaktimpuls erzeugt der Zykluszähler auf der Leitung 200 eine Ausgangsgröße, weiche eine weitere Einstellung des Flip-iFlops 198 verhindert Beim nächsten Taktimpuls erzeug* der Zykluszähler auf der Leitung 202 ein Ladesigna!. Das Ladesigna! dient als Steuergröße für die Stufe: UART, um über den Multiplexer 174 die Zustände eines Bytes des Eingangssignals in diese Stufe einzuladen, welches den Adressen am Steuereingang des Vielbit-Multiplexers 174 entspricht Beim nächsten Taktimpuls erzeugt der Zykluszähler 190 ein Inkrement-Signal auf der Leitung 204, um den Sendeadressenzähler 10t zu inkrementieren. Beim nächsten Taktimpuls erzeugt der Zykluszähler auf der Leitung 206 ein Rückstellsignal, um den Flip-Flop 198 zurückzustellen, wodurch der Zykluszähler selbst zurückgestellt wird. Wenn die Zustände an di:n Eingängen des Gatters 196 günstig sind, setzt der nächste Taktimpuls erneut den Flip-Flop 198. Nachdem der Sendeadressenzähler 2011 durch eine volle Zählung gelaufen ist, wodurch die Zustände alle Eingangssignale zum UART192 mehrfach ausgenutzt werden, wird auf der Leitung 208 ein mit »MIAX« bezeichnetes Signal erzeugt, welches jegliche Ausgangsgröße vom Gatter 196 sperrt und eine Eingangsgröße für das Gatter 210 vorsieht

Nachdem die Stufe L£4Ä7"alle Bytes eines Informationsblocks übertragen hat, erzeugt sie ein Senderegister- Leer-Signal auf der Leitung 212, wodurch das Gatter 210 veranlaßt wird, den Flip-Flop 214 zurückzustellen, so daß dadurch das Rückstellsignal vom Verzögerungszähler 216 entfernt wird. Der Zustand des Sendesignals auf der Leitung; 218 dient auch dazu, den Sendeadressenzähler 201 in seinem Rückstellzustand zu halten, wodurch jegliche weitere Übertragung durch die Stufe UARTverhindert wird. Der Verzögerungszähler 216 spricht auf die erste vorbestimmte Zahl von Taktimpulsen an, wonach er ein Signal am Setz-Eingang des Flip-Flops 214 erzeugt, so daß dadurch auf der Leitung 218 ein Sendesignal erzeugt wird. Dieses Signal stellt den VerzögerungszähUx 216 zurück und entfernt das Rückstellsignal vom !Sendeadressenzähler 201, wodurch dieser die Möglichkeit erhält, wieder bei einer Übertragung teilzunehmen. Wie an früherer Stelle beschrieben wurde, bedeutet die Verhinderung der Sendung der Stufe UARTUk die erste vorbestimmte Zahl an Taktimpulsen, daß ein »Verfügbar-Diilen«-Signal von dem ersten Empfänger/Sender 69 (siehe Fig. 2) nicht erzeugt wird, und daß daher die Zeitsteuerschallungcn 90 ein Synchronisations-Signal auf der Leitung 166 erzeugt, so daß dadurch der Empfangs-Adressenzähler 132 zurückgestellt wird.

Wenn die Stufe UA ft 7Ί 92 auf der Leitung 220 ein »Verfügbar-Daten«-Signal erzeugt, spricht der Flip-Flop 222 auf das Haupttaktsignal an, um auf der Leitung 224 über das Gatter 226 in Abwesenheit eines s Fehlersignals auf der Leitung 228 ein Datentaktsignal zu erzeugen. Das Datentaktsignal dient dazu, den Flip-Flop-Speicher 178 taktmäßig anzusteuern, um dadurch das Informations-Byte, welches von der Stufe UARl verfügbar ist, zu speichern. Bei den nächsten Haupttakt impulsen erzeugt der Flip-Flop 230 auf der Leitung 232 ein Datenrückstellsignal, welches dazu dient, den Empfangsadressenzähler 234 taktmäßig anzusteuern. Weiter gelangt das Datenrückstellsignal zum Datenrückstelleingang der Stufe UART. Nach weiteren zwei

is Haupttaktimpulsen wird das Datenrückstellsignal aul der Leitung 232 beendet und das System ist für weitere Daten bereit Wenn das nächste »Verfügbar-Daten«-Signal entsteht, überträgt das Datentaktsignal die Signale aus der Stufe UART in die Flip-Flop-Speicherstellen welche durch die neue Adresse vom Empfangsadressenzähler 234 definiert sind. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der erste Empfänger/Sender 69 einen vollständigen Sendezyklus ausgeführt hat, zu welchem Zeitpunkt eine Verzögerungsbetriebsart betreten wird Während der Verzögerungsbetriebsart werden keine »Verfügbar-Daten«-SignaIe auf der Leitung 220 erzeugt und der sync-Zähler 236 kann durch die zweite vorbestimmte Zahl von Taktimpulsen zählen. Wenn dies stattfindet, erzeugt er auf einer Leitung 238 eine Ausgangsgröße, die dazu dient, den Empfangsadressenzähler 234 zurückzustellen.

Fi.g.4 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Elemente des Steuervorrichtungs-Nahtstellenkoppjungsschaltkreises 52 (von Fig. 1), wenn die Steuervor- richtung 44 von einer numerischen Computer-Steuereinheit dargestellt ist. In diesem Fall besteht der Sender-Multiplexer 64 aus einem Sendeadressen-Generator 240 und einer Sendesignal-RAM-Stufc 242, die in der Empfänger/Sender-Kopplungselektronik 244 ent halten sind. In ähnlicher Weise besteht der Empfangs- multiplexer 62 aus einem Empfangsadressen-Generator 246, einem Empfangssignal-RAM-Speicher 248 und einer Vergleichsstufe 250.

Die Computer-Kopplungselektronik 252 stellt eine

Eingabe/Ausgabe-Kopplungsschaltung in der numerischen Computer-Steuereinheit dar, um die Maschinensteuersignale zwischen der Empfänger/Sender-Kopp lungselektronik 244 und dem Computer zu koppeln. Die Zustände der Eingangssignale, die von der numerischen Computer-Steuereinheit erzeugt werden, werden zu 8 Bits zu einem Zeitpunkt in einen FIFO-Speicher 254 (first-in first-out) in Abhängigkeit von einem Takteingangssigna! vom Computer auf der Leitung 25* eingeladen. Ein FIFO-Datenzähler 258 besitzt einen ersten Ausgang 260, der die gesamte Zahl von Bytes in dem FIFO-Speicher 254 wiedergibt. Dieses Signal in Kombination mit dem Eingangsbcreitschaftssignal von der Stufe 262 werden zurück zum Computer übertragen und bestimmen, wann das nächste Takteingangssignal auf der Leitung 256 erzeugt wird. Der FIFO-Datenzähler 258 erzeugt auch auf der Leitung 262 ein Signal welches anzeigt, daß der FIFO wenigstens f6 Informa» tions-Bylcs enthält. Der Sendeadressengenerator 24(1 besteht aus einem Sendeadressenzähler 264, einer

b5 RAM-F.ingangssteuereinhcit 266 und einer RAM-Aus· gangssteuereinheit 268. Der Sendesignal-RAM-Spcicher 242 besieht aus einem I6-Byte-Speicher. Es müssen daher wenigstens 16 Informalions-Bytes in dem

FIFO-Speicher 254 enthalten sein, um den Sendesignal-RAM-Speicher 242 voll zu laden. Wenn die Stufe FIFO auf der Leitung 270 ein Bereitschafts-Ausgangssignal erzeugt, erzeugt die RAM-Eingangssteuereinheit 266 auf der Leitung 272 ein Taktsignal, um das Einschreiben am Sendesignal-RAM-Speicher 242 taktmäßig zu steuern. Als nächste erzeugt die RAM-Eingangssteuereinheit 266 auf der Leitung 274 ein Taktausgangssignal, um den FIFO-Speicher 254 taktmäßig anzusteuern. Zusätzlich dient die RAM-Eingangssteuereinheit 266 dazu, den Sendeadressenzähler 264 zu inkrementieren, um dadurch den Sendesignal-RAM-Speicher 242 vollständig zu laden. Nachdem der Sendeadressenzähler 264 durch einen vollständigen Zyklus gezählt hat, erzeugt er auf der Leitung 276 ein mit LC bezeichnetes SignaL Es sei darauf hingewiesen, daß die Stufe RAM 242 nur von der Stufe FIFO während der Verzögerungszeit nach einem Sendezyklus der Stufe i/AÄTgeladen werden kann. Dies wird durch das Sendesignal auf der Leitung 278 erreicht Wenn keine Verzögerungsbetriebsart vorliegt, erzeugt die Stufe UART275 der Empfänger/Sender 245 ein Sendepufferregister-Leersignal auf der Leitung 280. In Abhängigkeit von diesem Signal erzeugt die RAM-Ausgangssteuereinheit 268 auf der Leitung 282 ein Ausgangssignal, und zwar für den Steuereingang der Stufe UART275. Dadurch wird bewirkt, daß die Ausgangszustände von S Eingangssignalen aus dem Sendesignal-RAM-Speicher 242 zur Stufe UART275 übertragen werden. Die RAM-Ausgangssteuereinheit 268 dient auch dazu, den Sendeadressenzähler 264 zu inkrementieren. Wenn das TBRE-Signal erneut auftritt, wird ein weiteres Byte von Signalen zur Stufe i/dfiTübertragen.

Nachdem alle Signale in dem Sendesignal-RAM-Speicher 242 zur Stufe UARTübertragen wurden und die Stufe UARTaiese Signale zum Sender/Empfänger 69 übertragen hat, erzeugt die Stufe UART ein Senderegister-Leer-Signal auf der Leitung 284. Dieses Signal bewirkt, daß das Gatter 286 ein Signal erzeugt, durch welches der Flip-Flop 288 zurückgestellt wird und das Sendesignal aus der Leitung 278 unwirksam gemacht wird. Dadurch wird auch das Rückstellsignal vom Verzögerungszähler 290 entfernt und dieser kann auf die erste vorbestimmte Zahl von Taktimpulsen auf der Leitung 292 von der Taktquelle 294 zählen. Gerade während dieser Zeit tritt die RAM-Eingangssteuereinheit 266 in Betrieb und lädt den Sendesignal-RAM-Speicher 242 vom FIFO-Speicher 254 her auf. Während der Verzögerungszeit wenn also das Sendesignal unwirksam gemacht ist, erzeugt der Zähler 164 ein Synchronisations-Signal auf der Leitung 166, um den Empfangsadressenzähler 132 in dem Empfangsmultiplexer 56 des Maschinenregler-Nahtstellenkopplungsschaltkreises 50 zurückzustellen.

Der Zykluszähler 296 in der Zeitsteuerschaltung 281 spricht auf die Taktsignale auf der Leitung 292 an Wenn die Stufe UART275 auf der Leitung 298 ein Datensignal erzeugt und wenn der Flip-Flop 300 zurückgestellt ist, so wird das Rückstellsignal von dem Zykluszähler 296 entfernt; und der Zykluszähler erzeugt auf der Leitung 302 ein Takt-1-Signal. Die Vergleichsstufe 250 vergleicht die Ausgangsgröße des Empfangssignal-RAM-Speichers 248 mit der laufenden Ausgangsgröße der Stufe UART275. Wenn die Ausgangsgrößen die gleichen sind, so hat die Stud- UART\ür den Computer keine neuen Informationen; dieser wird daher nicht unterbrochen. Wenn jedoch die Vcrgleichsstufe einen Unterschied zwischen der laufenden Ausgangsgröße der Stufe UARTund der früheren Ausgangsgröße der Stufe LMÄTfeststellt, wie dies durch die Ausgangsgröße des Empfangssignals-RAM-Speichers 248 wiedergegeben wird, so erzeugt die Vergleichsstufe 250 auf der Leitung 304 ein »Nichtvergleichssignal«. Dieses Signal in Verbindung mit dem Takt-1-Signal dient dazu, den Flip-Flop 306 zu setzen und ein »Nichtvergleichssignal« auf der Leitung 308 für den Computer zu erzeugen. Beim nächsten Taktimpuls auf der Leitung 292 erzeugt

ίο der Zykluszähler auf der Leitung 310 ein Takt-2-Signal. Das Takt-2-Signal dient dazu, die laufende Ausgangsgröße der Stufe UART in den Empfangssignal-RAM-Speicher 248 einzuschreiben und um auch ein Takteingangssignal für die Stufe FIFO312 in der Computer-Kopplungselektronik 252 zu erzeugen, so daß dadurch die laufende Ausgangsgröße der Stufe UART in dieser gespeichert wird. Beim nächsten Taktimpuls erzeugt der Zähler 296 auf der Leitung 314 ein Takt-3-Signal. Das Takt-3-Signal dient dazu, eine Rückstell-Dateneingangsgröße für die Siufe UARTTlS und eine Takteingangsgröße für den Empfangsadressenzähler 316 in dem Empfangsadressen-Generator 246 vorzusehen. Wenn zu diesem Zeitpunkt der FIFO-Speicher 312 kein Eingangsbereitsschaftssignal auf der Leitung 316 erzeugt hat, so erzeugt das Gatter 318 ein FIFO-Fehlersignal, welches zurück zum Computer gelangt.

Es sei an dieser Stelle hervorgehoben, daß, obwohl der FIFO-Speicher 312 geladen wird, der Computer asynchron auf der Leitung 320 in Abhängigkeit von einem Bereitschaftsausgangssignal auf der Leitung 322 ein Übertragungssignal erzeugt, um Daten vom FIFO-Speicher 312 zum Computer auszugeben. Da weiter der Empfangsadressenzähler nicht bis auf seinen maximalen Zählschritt gezählt hat, kann der Flip-Flop 300 nicht ein Rückstellsignal erzeugen. Nachdem daher das Takt-3-Signal das Datensignal auslöscht, wird der Zykluszähler 296 zurückgestellt Beim nächsten Auftreten des Datensignals, wird das Rückstellsignal vom Zykluszähler 296 entfernt, und dieser erzeugt eine weitere Folge von Taktimpulsen, die dazu dienen, das nächste Informationsbyte in den Empfangssignal-RAM-Speicher 248 und den FIFO-Speicher 312 taktmäßig einzulesen, und den Empfangsadressenzähler zu inkre mentieren.

Dieser Prozeß wird in dieser Weise fortgesetzt, bis der Empfangsadressenzähler seinen maximalen Zählschritt von 16 erreicht, zu welchem Zeitpunkt auf der Leitung 324 von dem Zähler ein Signal erzeugt wird, durch welches eine Eingangsgröße zum Flip-Flop 300 gelangt Beim nächsten Takt-3-Signal erzeugt der Flip-Flop 300 eine Ausgangsgröße, um den Flip-Flop 306 und den Zykluszähler 296 zurückzustellen. An dieser Stelle befindet sich Jer Empfänger/Sender 69 in einem Verzögerungszustand, und zwar für die erste vorbestimmte Zahl von Taktimpulsen. Der sync-Zähler 326 kann daher die zweite vorbestimmte Zahl von Taktimpulsen zählen, wodurch auf der Leitung 328 eine Ausgangsgröße erzeugt wird, um den Flip-Flop 300 zurückzustellen und um auf der Leitung 330 ein Rückstellsignal für die Rückstellung des FIFO-Speichers 312 vorzusehen. Es sei darauf hingewiesen, daß während des Empfangsbetriebszyklus wenn während des vollen Betriebszyklus die Vergleichsstufe auf der Leitung 304

*>"> kein Nichtvergleichssignal erzeugt, der Flip-Flop 306 niemals rückgestellt wird; es wird daher auf der Leitung 308 das Nichtvergleichssignal nicht erzeugt. Der Computer weiß daher, daß die laufenden Inhalte des

FIFO-Speichers312 ignoriert werden müssen.

Zusammenfassend schafft die Erfindung somit einen Nahtstellenkopplungsschaltkreis für eine serielle Übertragung von Einzel-Bit-Kontaktinformationen zwischen einem programmierbaren Maschinenfunktionsregler und einer anderen oder weiteren Steuervorrichtung, z. B. einem Computer, einer numerischen Steuereinheit, oder einem anderen Maschinenregler. Der Nahtstellenkopplungsschaltkreis ist aufgeteilt in einen Maschinenregler-Nahtstellenkopplungsschaltkreis und einen Steuervorrichtungs-Nahtstellenkopplungsschaltkreis. Der Maschinenregler-NahtstellenkopplungsschaJtkreis besteht aus einem ersten Empfänger/Sender, einem ersten Empfänger-Multiplexer und einem ersten Sender-MuItipIexer. Der erste Empfänger-Multiplexer steuert die Übertragung von Eingangssignalen, die von der Steuervorrichtung erzeugt wurden, vom ersten Empfänger/Sender zum Maschinenfunktionsregler. Der erste Sender-Multiplexer steuert die Übertragung der Ausgangssignale, die vom Maschinenfunktionsregler erzeugt werden, ζ jm ersten Empfänger/Sender.

Der Steuervorrichtungs-Nahtstellenkopplungsschaltkreis ist funktionsmäßig ähnlich dem Maschinenregler-Nahtstellenkopplungsschaltkreis und enthält einen zweiten Empfänger/Sender, einen zweiten Empfänger-Multiplexer und einen zweiten Sender-Multiplexer. Der zweite Empfänger-Multiplexer steuert die Übertragung von Ausgangssignalen vom zweiten Empfänger/Sender zur Steuervorrichtung; und der zweite Sender-Multiplexer steuert die Übertragung der von der Steuervorrichtung erzeugten Eingangssignale zum zweiten Empfänger/Sender. Die Steuervorrichtung, der Steuervorrichtungs-Nahtstellenkopplungsschaltkreis, der Maschinenregler-Nahtstellenkoppiangsschaltkreis und der Mais schinenfunktionsregler arbeiten zueinander alle asynchron. Die Kontaktkopplungselektronik ermöglicht es, daß Einzel-Bit-Kontaktinformationen seriell zwischen der Steuervorrichtung und dem programmierbaren Maschinenfunktionsregler auf zwei einfachen Zweileiter-Kabeln übertragen werden können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Nahtstellenkopplungsschaltkreis zur seriellen, zweiseitig gerichteten Übertragung von Eingangs- und Ausgangssignalen einer Steuervorrichtung für eine Maschine zwischen der Steuervorrichtung und einem programmierbaren, entfernt liegenden, der Maschine zugeordneten Maschinenfunktions-Regler, wobei dieser Regler mit einer Einzel-Bit-Sammelschiene verbunden ist, wobei der Nahtstellenkopplungsschaltkreis mit der Steuervorrichtung und der Sammelschiene verbunden ist und folgende Einrichtungen aufweist: einen ersten Empfänger/ Sender, der bei dem Regler gelegen ist und elektrisch mit ersten Sende- und Empfangs-Pufferspeichern verbunden ist und einen zweiten Empfänger/Sender, der bei der Steuervorrichtung gelegen ist und elektrisch mit zweiten Sende- und Empfangs-Pufferspeichern verbunden ist, dadurch gekenn-

a) der Regler (11) und die Steuervorrichtung (44) asynchron zueinander arbeiten;

b) der erste und der zweite Empfänger/Sender (54, 60) zueinander, zu dem Regler (11) und zu der Steuervorrichtung (44) synchron arbeiten, wobei die ersten Sende- und Empfangs-Pufferspeicher (74, 92) die Ausgangssignale während kontinuierlich auftretender Sende-Zyklen übertragen und die Eingangssignale empfangen, und wobei der zweite Empfänger/Sender (60) die Eingangssignale in kontinuierlich auftretenden Sende-Zyklen überträgt und die Ausgangssignale empfängt, wodurch die aktuellen Eingangs- und AusgangssigRs. e über wesentliche Entfernungen zwischen den ersten und zweiten Empfänger/Sendern (54, 60) übertragen werden;

c) daß ein erster Adressierschaltkreis (80, 82, 84, 86, 94, 96) vorgesehen ist, der auf die <o Sammelschiene (16) und den ersten Empfänger/ Sender (54) anspricht und mit den ersten Sende- und Empfangs-Pufferspeichern (74, 92) verbunden ist, zum Steuern der Übertragung von Eingangs- und Ausgangssignalen zwischen der Sammelschiene (16) und den ersten Sende- und Empfangs-Pufferspeichern (74,92);

d) daß eine erste Zeitsteuerschaltung (90) vorgesehen ist, die mit dem ersten Empfänger /Sender (54) und dem ersten Adressierschaltkreis (80,82, 84,86,94,96 verbunden ist, zur Synchronisation des Betriebes des ersten Empfänger/Senders und des ersten Adressierschaltkreises und zum Steuern des Beginns der Übertragungszyklen des ersten Empfänger/Senders unabhängig vom Betrieb des Reglers (11);

e) daß ein zweiter Adressierschaltkreis (172, 176) vorgesehen ist, der auf die Steuervorrichtung (44) und den zweiten Empfänger/Sender (60) anspricht und mit den zweiten Sende- und Empfangs-Pufferspeichern (174, (78) verbunden ist, zur Steuerung der Übertragung von Eingangs- und Ausgangssignalen zwischen der Steuervorrichtung (44) und den zweiten Sende- und Empfangs-Pufferspeiehern(174,178);und

f) daß cine zweite Zeitsteuerschaltung (182) vorgesehen ist, die mit dem /weiten Empfänger Sender (60) und dem /weiten Adressierschaltkreis (172, 176) verbunden ist, zum Synchronisieren des Betriebs des zweiten Empfänger/Senders (60) und des zweiten Adressierschaltkreises (172, 176) und zum Steuern des Beginns der Übertragungszyklen des zweiten Empfänger/Senders (60) unabhängig vom Betrieb der Steuervorrichtung (44).
2. Nahtstellenkopplungsschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) Kontaktadressensignale auf der Sammelschiene (l6) erzeugt, und daß die erste Adressierschaltung folgende Einrichtungen enthält:

a) Multiplexerschaltungen (80, 82, 94), die auf die Kontaktadressensignale ansprechen, um die Ausgangssignale in entsprechende Stellen in dem Sende-Pufferspeicher (74) einzuschreiben und um Eingangssignale aus den entsprechenden Stellen in dem Empfangs-Puffcrspeicher (92) auszulesen;

b) Adressengeneratoren (84, 96), die auf die erste Zeitsteuerschaluing (90) und den ersten Empfänger/Sender (54) ansprechen, um zyklisch erste Adressensignale zu erzeugen, die zum Sende-Pufferspeicher (74) gelangen, damit die Ausgangssignale aus diesem ausgelesen werden können und zweite Adresscnsignale zu empfangen, die rum Empfangs-Pufferspeicher (94) gelangen, um die Eingangssignale in diesen einschreiben zu können.
3. Nahtstellenkopplungsschaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die erste Adressierschaltung folgende Einrichtungen enthält:

a) einen Kontaktadressengenerator (86, 120) zum Liefern von Kontaktadressensignalen mit einem Prioritätswert, der größer ist als die ersten und zweiten Adressensignale; und

b) einen Empfangsadressengenerator (96, 120) zum Liefern von zweiten Adressensignalen mit einem Prioritätswert, der größer ist als derjenige der ersten Adressensignale.
4. Nahtstellenkopplungsschaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Empfänger/Sender (54) folgende Einrichtungen enthält:

a) einen Serien-Parallelwandler (70), der zwischen den Ausgang des SendePufferspeichers (74) und einen Eingang des ersten Empfänger/Senders (54) geschaltet ist; und

b) einen ParaHel/Serienwandler (72), der zwischen einen Eingang des Emplangs-Pufferspeichers (92) und einen Ausgang des ersten Empfänger/ Senders (54) geschaltet ist.
5. Nahtstellenkopplungsschaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitsteuerschaltung (90) einen ersten Schaltkreis (160) enthält, der auf die Erzeugung jedes Zyklus aller ersten Adressensignale anspricht, um die Einleitung eines weiteren Zyklus der ersten Adressensignale für eine erste vorbestimmte Zeitperiode zu verhindern.
6. Nahtstellenkopplungsschaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitsteuerschaltiing (90) einen zweiten Schaltkreis (164) enthält, der auf den ersten Empfänger/Sender (54) anspricht, um die Einleitung eines Zyklus der zweiten Adressensignalc für eine zweite vorbestimmte Zeitperiode in Abhängigkeit davon zu verhindern, daß der /weite Errpfanger/Sender (60)

die Sendung der Eingangssignale für eine erste vorbestimmte Zeitperiode verhindert

Die Erfindung betriff· allgemein das Gebiet der numerisch gesteuerten Arbeitsmaschinen und speziell einen Nahtsttilenkopplungsschaltkreis zur Kopplung von Maschinenkontakt-Informationen zwischen einem programmierbaren Maschinenfunktionsregler und einer Steuervorrichtung für die numerisch gesteuerte Arbeitsmaschine. Die Erfindung geht aus von einem Nahtstellenkopplungsschaltkreis zur seriellen, zweiseitig gerichteten Übertragung von Eingangs- und Ausgangssigna- is len einer Steuervorrichtung für eine Maschine zwischen der Steuervorrichtung und einem programmierbaren, entfernt liegenden, der Maschine zugeordneten Maschinenfunktions-Regler, wobei dieser Regler mit einer Einzel-Bit-Sammelschiene verbunden ist, wobei der Nahtsteiienküppiungssehaiikreis mit der Steuervorrichtung und der Sammelschiene verbünde« ist und folgende Einrichtungen aufweist: Einen erster Empfänger/Sender, der bei dem Regler gelegen ist und elektrisch mit ersten Sende- und Empfangs-Pufferspeiehern verbunden ist und einen zweiten Empfänger/Sender, der bei der Steuervorrichtung gelegen ist und elektrisch mit zweiten Sende- und Empfangs-Pufferspeichern verbunden ist. (Vgl. VDI-Richtlinie 3424, November 1972).

Seit dem Aufkommen numerischer Steuereinrichtungen stellt die Kopplungselektronik der numerischen Steuereinrichtung für die Maschine eine Quelle hoher Labor- und Materialkosten dar und ist mit Zuverlässigkeitsproblemen bei der numerischen Steuerung behaftet. Zusätzlich zu Schlitten-Steuerinformationen, d. h. zu elektrischen Signalen für die Steuerung der Verschiebung und der Geschwindigkeit von Maschinenschlitten, muß die numerische Steuerung mit der Maschine in Verbindung treten, um eine Reihe ihrer weiteren Funktionen zu steuern, z. B. die Werkzeugauswahl, die Spindelbewegungsrichtung und -geschwindigkeit, Kühlmittelauswahl, die zulässige Achsverschiebung und das Darüberhinausfahren usw. Diese Signale können von Gleichspannungs-Steuersignalwerten bis zu Standard-Wechselspannungswerten variiertn. Eine typische numerische Steuereinheit benötigt daher hunderte von Verbindungsdrähten zwischen ihr und der Maschine. Diese Verdrahtung ist vom materiellen und vom arbeitsmäßigen Standpunkt aus betrachtet kostspielig, und zwar erstens, wenn die Maschine von den Herstellern zusammengesetzt wird, jedesmal, wenn die Maschine für einen Transport oder andere Zwecke bewegt wird, erhöhen sich die Kosten, da die Verdrahtung getrennt und später wieder hergestellt werden muß. Zweitens führt das Vorhandensein der verschiedenen Maschinensteuersignale, von denen viele mit induktiven Lasten behaftet sind, in dem gleichen Steuerabschnitl oder Steuerkasten, beispielsweise den digitalen logischen Schaltungen, unvermeidlich zu Störsignalen und zu Zuverlässigkeitsproblemcn bei der numerischen Steuerung.

Zur Beseitigung dieser Probleme werden Nahtsteilenkopplungsschaltkreise (auch Kopplungsschaltung oder »interface« genannt) verwendet. Ein typisches Beispiel v> hierfür enthalt für jedes Maschinensteuersignal die Serienkombination aus r-nem optischen Isolator, einem Ausgangstreibertransistor, ein Miniaturrelais, einen pegelverschiebenden Verstärker und eine Hochspannungs-Digitalschalterstiife. Das Einbeziehen solcher Schaltungen für jedes der Maschinensteuersignale ist offensichtlich sehr kostspielig.

Die Verwendung einer direkten Verdrahtung der Maschine mit numerischen Steuereinrichtungen hat sich nicht geändert, bis programmierbare Maschinenfunktionsregler eingeführt wurden. Die Regler werden dazu verwendet, die Maschinenmagnetrelaisschaltungen zu ersetzen und die logischen Operationen auszuführen, die früher von den Relaisschaltungen ausgeführt wurden. Demzufolge wird die numerische Steuereinrichtung direkt mit dem Regler und der Maschine verdrahtet. Die Verwendung von programmierbaren Reglern mildert einige Probleme.

Der eingangs genannte, aus der VDI-Richilinie 3424 bekannte Nahtstellenkopplungssciialtkreis für programmierbare Maschinenfunktionsregler verbindet einen Fertigungsrechner über eine Sammelschiene mit dem Maschinenfunktionsregler. 7^< Anpassung der Daienüberlragungseinrichiungen an -iie numerische Steuerung ist eine Zwischenspeicherung der Steuerdaten vorgesehen. Nähere Einzelheiten über Aufbau und Arbeitsweise des Nahtstellenkopplungsschaltkreises sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Aus der DE-OS 25 19 194 ist ein rechnergesteuertes Regelsystem bekanntgeworden, bei dem zwischen einer Zentraleinheit und peripheren Geräten Abtast- und Speicherschaltkreise vorgesehen sind Zur Erhöhung der Abtastfrequenz der Abtast- und Speicherschaltkreise und zur Erhöhung der Speicherkapazität der Zentraleinheit ist ein Pufferspeicher vorgesehen, der durch die Zentraleinheit gesteuert wird, und folglich synchron mit der Zentraleinheit, d. h. von getaktet, arbeitet.

In der VDI-Richtlinie 3422 (März 1972) ist die Einordnung eines Nahtstellenkopplungsschaltkreises in eine numerisch gesteuerte Arbeitsmaschine ijezeigt. Eine Maschinensteuerung ist dort über eine Anpaßsteuerung und den Nahtstellenkopplungsschaltkreis dir Jet mit der numerischen Steuerung verbunden, wobei die Signalübermittlung zwischen der Maschinensteuerung und der numerischen Steuerung direkt von der numerischen Steuerung überwacht wird.

Aus der US-PS 38 10 104 ist ein Nahtstellenkopplungsschaltkreis bekanntgeworden, mit dem die Probleme einer umfangreichen Verdrahtung vermindert werden können. Dort soll ein idealer programmierbarer Regler die Fähigkeit besitzen, alle Maschinentypen zu steuern. Dies erfordert in dem Regler einen Speicherabschnitt, der ausreichend bemessen ist, um alle notwendigen Maschinensteuersignale zu speichern. Eine bestimmte Maschine kann jedoch beispielsweise nur ein Drittel oder die Hälfte der Gesamtzahl von Maschinensteuersignalen benötigen. Bei dem dort verwendeten Nahtstellenkopplungsschaltkreis der die Maschinensteuersignale empfängt und dekodiert, arbeiten der Nahtstellenkopplungsschaltkreis und der programmierte Maschinenfunkilonsregler synchron miteinander, was durch Synchronisationsschaltkreise sichergestellt ist. Der programmierbare Regler liefert ein Adrcßs'gnal für den Nahtstellenkopplungsschaltkreis und wartet auf die Rückgabe eines Wortes, das dieser Adresse entspricht.

Alle synchron mit dem Maschinenfunktionsregler und/oder der Steuc. "orrichtung arbeitenden Nahistellenkoppkmgsschaltkreise weisen jedoch den Nachteil auf. daß Unterbrechungsbefehlc oder Unterprogramme für die Intormationsübcrtraeunp vorhanden =.rin mik-