Устройство для программного управления Советский патент 1989 года по МПК G05B19/18 G05B19/414 

2Г 20

(Л С

мяти, в которых хранятся подпрограм- мы управления. Устройство содержит блок 1 памяти, счетчик 2 адреса команд управления, счетчик 3 адреса служебных команд, счетчик А тактов.

регистр 5, мультиплексор 6. Новыми в устройстве являются счетчик 4 тактов, мультиплексор 6, генератор 7 кон стант, триггер пуска, триггер режима. 4 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах АСУТП в качестве локального программного контролера. Цель изобретения - уменьшение объема блока памяти. Сущность изобретения состоит в организации функционирования блока памяти таким образом, что считывание команд подпрограмм управления осуществляется одними и теми же сигналами, содержащими адрес ячеек блока памяти, в которых хранятся подпрограммы управления. Устройство содержит блок 1 памяти, счетчик 2 адреса команд управления, счетчик 3 адреса служебных команд, счетчик 4 тактов, регистр 5, мультиплексор 6. Новыми в устройстве являются счетчик 4 тактов, мультиплексор 6, генератор 7 констант, триггер пуска, триггер режима. 4 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах АСУТП в качестве локального програм-г много контроллера.

Сущность изобретения состоит в уменьшении объема блока памяти путем организации его функционирования таким образом, что считывание команд подпрограмм управления осуществляется одними и теми же сигналами, содержащими адрес ячеек блока памяти, в которых хранятся ППУ.

Сущность новой дисциплины функцио- нирования состоит в исключении многократного хранения подпрограмм уп- равления в блок памяти; хранении служебных команд, связывающих ППУ в программе управления, в .специальной области блока памяти и считывании их после выполнения ППУ.

При многократном хранении ППУ в блоке памяти программа управления описывалась следующим выражением:

, , СК,| ,ГШУ ,СК,. . ., Ш1У,СКр,КР .

При новой организации функционирования обеспечивается возможность однократного хранения ППУ в блоке памяти и реализуется программа управления вида: .I

ПУ () Ш1У,СК,()/,

КР.

J

После считывания очередной служебной команды, множество которых хрнится в отдельной области блока памяти, на вход блока памяти поступает адрес ячеек памяти, хранящих ППУ, и начинается считывание команд управления. После выполнения ППУ счетчик адреса команд управления обнуляется и после окончания такта служебной команды начинает вьщачу адресов, аналогичных прежним. Процесс продолжается пока не будет считано m подпрограмм ППУ, после чего устройство прекращае работу.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы его работы; на фиг. 4 - структура программы управления и ее размещение в блоке памяти известного и предлагаемого устройств.

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 памяти с выходами 1.1 - 1.4 соответственно микроопераций, кода длины микротакта, Конец работы и Конец программы, счетчик 2 адреса команд управления, счетчик 3 адреса служебных ком анд, счетчик 4 тактов, регистр 5, мультиплексор 6, генератор 7 констант генератор 8 импульсов с первым и вторым выходами 8.1 и 8.2, триггер 9 пуска, триггер 10 управления, триггер 11 режима, первый - пятый элементы И 12 - 16, элемент ИПИ 17, одно- вибратор 18, входы 19.1 и 19.2 начального адреса соответственно команд угфавления и служебных кйманд, вхо- ,1ды 20 и 21 соответственно пуска и останова, выход 22 з правления.

Вход 20 пуска устройства соединен через одновибратор 18 с единичным входом триггера 9 пуска и синхровхо- дами счетчиков 2 и 3 адреса команд управления и адреса служебных команд соответственно. Выход триггера 9 пуска соединен с входом генератора 8 импульсов, выход 8.1 которого соединен с синхровходом регистра 5 и входом счетчика 4 тактов, выход 8.2 - с первыми входами элементов И 12 и 13, с нулевым входом триггера 10 управления. Входы 19.1 начального адреса команд управления и 19.2 начального адреса служебных команд соединены с информационными входами счетчиков 2 и 3 соответственно. Выход триггера 10 управления соединен с вторыми входами элементов И 12 и 13, выходы которых соединены со счетными входами счетчиков 2 и 3 соответственно.

Выход счетчика 2 соединен с первым информационным входом DO мультиплек51

сора 6. Выходы счетчика 3 и генератора 7 констант соединены с вторым информационным входом D1 мультиплексора 6, выход которого соединен с входом блока 1 памяти. Выход 1.1 блока памяти соединен с информационным входом регистра 5, выход которого является выходом устройства. Выход 1.2 блока 1 соединен с информационным входом счетчика 4 тактов, выход которого соединен с единичным входом триггера 10 управления, первыми входами элементов И 14 и 16. Выход 1.3 Конец работы блока 1 соединен с вторым входом элемента И 16, выход которого соединен с первым входом элмента IITM 17. Выход 1.4 Конец программы блока 1 соединен с инверсным входом элемента И 12, третьим /входом элемента И 13 и с вторым входом элемента И,14. Выход элемента И 14 соединен со счетным входом триггера 11 режима, с первым входом элемента И 15.

Выход триггера 11 режима соединен с адресным входом мультиплексора 6, с вторым входом элемента И 15, выход которого соединен с входом обнуления счетчика 2 адреса команд управления. Вход останова устройства соединен с вторым входом элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с установочным входом триггера 9 пуска. На фиг. 2-4 использованы обозначения, введенные на фиг. 1.

Назначение основных-элементов устройства для программного управления.

Блок 1 памяти микрокоманд предназначен для хранения микрокоманд, реализуемых устройством. Он представляет собой запоминающее устройство статического типа, информация на выходе которого появляется после подачи адреса на его вход и сохраняется на выходе до снятия входного сигнала. На выходе 1.1 блока 1 памяти считываются сигналы микроопераций, на выходе

Счетчик 2 адреса команд управле- ни;я предназначен для хранения, приема и вьщачи адреса очередной команды 5 правления. Запись начального адреса в счетчик 2, поступающего на его D

Q 5 0 5

о

5

0

5

0

5

806

входы, осуществляется по заднему фронту импульса, поступающего на его синхровход с выхода одновибратора 18.

Счетчик 3 адреса служебных команд предназначен для приема, хранения и выдачи адреса служебной команды. Запись начального адреса служебной команды в счетчик 3 осуществляется по заднему фронту импульса, поступающего на его синхровход с выхода одновибратора 18. Счетчик 3 содержит лишь младшие разряды адреса служебных команд, считывание которых осуществляется по заднем фронту импульса, поступающего на его счетный вход с выхода элемента И 12.

Счетчик 4 тактов предназначен для приема и хранения кода длины микротакта, поступающего на его D-входы с выхода 1.2 блока памяти, и считывания согласно ему импульсов, поступающих на его синхровход с выхода 8.1 генератора 8 импульсов.

Регистр 5 предназначен для приема, хранения и выдачи кода микроопераций, поступающего на его D-входы с выхода 1.1 блока памяти. Запись кодов микроопераций осуществляется по заднему фронту импульса, поступающего на его синхровход с выхода 8.1 генератора В импульсов.

Мультиплексор 6 предназначен для коммутации адреса команд управления и адреса служебных команд, поступающих на его информационные входы DO и D1 от счетчика 2 адреса команд управления и счетчика 3 адреса служебных команд соответственно. Коммутация осуществляется по сигналу, поступающему на адресный вход мультиплексора 6 с выхода триггера 11 режима.

Генератор. 7 констант предназначен для формирования фиксированных старших разрядов адреса служебных команд с целью уменьшения разрядности счетчика 3. Генератор 7 задает номер страницы в блоке 1 памяти, где хранятся служебные команды.

Генератор 8 импульсов предназначен для формирования двух каналов последовательности импульсов t, и с его соответствующих выходов 8.1 и 8.2. Импульсы канала S j формируются с некоторой задержкой относительно импульсов канала , причем время задержки выбирается таким образом, чтобы время до поступления переднего фронта импульса канала было несколько больше времени срабатывания элемента И 14, триггера 11 режима, М5 льтиплексора 6 и блока 1 памяти. Этим обеспечивается срабатывание элемента И 12 для продвижения счетчика 2

Триггер 9 пуска предназначен для установления в рабочий режим генератора 8 импульсов. Триггер 9 управляется сигналом, поступающим с входа 20 пуска устройства Через одновибра- тор 18.

Триггер 10 управления предназначен ЛгПя формирования сигнала управления, открывающего элементы И 12 и 13.

Триггер 11 служит для выбора режима работы устройством. При нулевом состоянии триггера 11 осуществляется считывание устройством команд управления, при единичном - служебных команд.

Элементы И 12 и 13 предназначены для формирования сигналов, постз паю- щих на счетные входы счетчиков 2 и 3 с целью изменения их состояния. При- чем на каждом конкретном такте программного управления на выходе только одного элемента Н 12 или 13 формируется единичный сигнал, чем обеспечивается изменение состояния только одного счетчика 2 или 3.

Элемент И 14 предназначен для формирования сигнала, определяющего режим работы устройства путем управления триггером 11 режима.

Элемент И 15 предназначен для формирования сигнала обнз ления счетчика 2 адреса команд управления. Этот сигнал формируется после считывания устройством каждой служебной команды.

Элемент И 16 предназначен для формирования сигнала, свидетельствз ющего об истечении времени выполнения программы управления. Это достигается тем, что импульс элемента И 16 формируется лишь после считывания счетчиком 4 тактов импульсов синхронизации согласно коду длины последнего микротакта программы управления, поступающего на его информационные входы.

Элемент 1ШИ 17 предназначен для формирования импульса, поступающего на установочный вход триггера 9 пуска Импульс формируется либо после выполнения программы управления сигналом, поступающим с выхода элемента U 16, либо после принудительной оста

.

c

5

0

0

0

0

5

5

НОБКИ работы устройства сигналом, поступающим с входа 21 останова.

Одновибратор 18 предназначен для формирования импульса, разрешающего запись в счетчик 2 адреса команд управления и в счетчик 3 адреса служебных команд начальных адресов команд управле шя и служебных команд соотве-тствашю, а также для установления в единичное состояние триггера 9 . Длительность формируемого импульса определяется надежным срабатыванием счетчиков 2 и 3. I

Устройство для программного З прав- ления работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы памяти устройства находятся в нулевом состоянии за исключением разряда блока 1 памяти, соответствующего выходу 1.3 Конец работы блока. Цепи установки исходного состояния З словно не показаны.

По сигналу Пуск с входа 20 устройства срабатывает одновибратор 18. Сформированный им импульс поступает на синхровходы счетчика 2 адреса команд управления и счетчик 3 адреса слз жебных команд. По заднему фронту этого импульса в счетчик 2 заносится адрес начальной команды управления, а в счетчик 3 - адрес микрокоманды, предшествующей начальной слз жебной команде. Поскольку информационный вход DO мультиплексора 6 открыт нулевым состоянием триггера 11 режима, то начальный адрес команды управления, поступающей на этот вход с выхода счетчика 2, ркоммутирован на вход блока 1 памяти. На выходе блока 1 памяти появляется первая команда управления .

По заднему фронту импульса с выхода одновибратора 18 триггер 9 пуска, переходит в единичное состояние, включ- чая при этом генератор 8 импульсов. Время опережения импульсов канала должно быть не менее времени срабатывания счетчик 2, мультиплексора 6 и блока 1 памяти;

Импульсы канала 3, поступают на синхровход счетчика 4 тактов. По заднему фронту первого импульса в per- гистр 5 заносится код микроопераций и на выходе устройства появляется управляющий сигнал, которьц все время подтверждается импульсами канала .

Согласно коду длины микротакта, поступающему на информационные входы счетчика 4 тактов, i-й импульс канала б , коммутируется на выход счетчика 4. Он устанавливает триггер 10 управления в единичное состояние, чем открывает элемент И 12. За счет нулевого состояния выхода Конец программы блока 1 памяти импульс канала . формирует на элементе И 12 сигнал, поступающир на счетный входы счетчика 2. По заднему фронту этого сигнала на выходе счетчика 2 появляется адрес следующей команды управления. ha выходе 21 устройства появляется новый управляющий сигнал. По заднему фронту импульса/ триггер 10 управления обнуляется. Таким .образом, считываются все микрокоманды программы управления. При появлении на выходе блока 1 памяти последней микрокоманды выход Конец программы блока переходит в единичное состояние. Импульс f, согласно коду длины микротакта, появившийся на выходе счетчика 4, переворачивает триггер 10 и формирует импульс на выходе элемента И 14, Этот импульс задним фронтом устанавливает в единицу триггер 11 режима и открывает вход D1 мультиплексора.6. Импульс Ъ через элемент И 13 поступает на счетный вход счетчика 3. На выходе счетчика 3 появляется адрес начальной служебной команды, который комментируется мультиплексором 6 на вход блока 1 памяти.

Код длины микротакта первой служебной команды появляется на выходе блока 1 памяти, на счетчик 4 поступают импульсы , , последний из которых коммутируется на выход счетчика. Сигнал, сформировавигайся на выходе элемента И 14, переворачивает триггер 11 в нулевое состояние. На выходе элемента Н 15 образуется импульс, обнуляющий содержимое счетчика 2. Эта нулевая информация, поступая на вход блока 1 памяти, обнуляет его выход 1.4 Конец программы. След тощий импульс & за счет единичного состояния триггера 10 и нулевого состояния выхода Конец программы блока 1 памяти через элемент И 12 увеличивает содержимое счетчика 2 на единицу. На вход блока 1 памяти поступает адрес начальной команды управления,

В дальнейшем этот процесс продолжается m раз, работа устройства происх;о- ;;,ит аналогично.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

По приходу в блок 1 памяти адреса последней служебной команды программы управления на выходе 1,3 Конец работы блока появляется единичный сигнал. По последнему импульсу , длины микротакта данной сл ткебной команды импульс с выхода счетчика 4 формирует на элементе П 16 сиг нал. Этот сигнал, пройдя через элемент ШШ 17, обнуляет счетчик 9 пуска. Устройство прекращает работу.

Формула изобретения

Устройство дщя программного управления, содержащее блок памяти, счетчик адреса команд управления счетчик адреса служебных команд, регистр, триггер управления, генератор импульсов, первый элемент И, элемент ИЛИ, одновибратор, причем первый выход генератора импульсов и выход триггера управления соединены с первым и вторым прямыми входами первого элемента И соответственно, выход которого соединен со счетным входом счетчика адреса команд управления, выход одно- вибратора соединен с синхровходом счетчика адреса команд управления, вход останова соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый выход блока памяти соединен с информационными входами регистра, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения за счет уменьшения объема блока памяти, оно дополнительно содержит счетчик тактов, мультиплексор, генератор констант, триггер пуска, триггер режима, второй - пятый элементы И, причем единичный вход триггера пуска через одновибратор соединен с входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с входом генератора импульсов, первый выход которого соединен с нулевым входом триггера управления, первым входом второго элемента И, второй выход - с синхровходом регистра и счетным входом счетчика тактов, первый и второй входы начального адреса устройства соединены с информац1 онны- ми входами счетчика адреса команд управления и счетчика адреса ных команд соответственно, выходы которых соединены соответственно с первым информационным входом и с группой младщих разрядов второго информационного входа м льтиплексора, выход триггера управления соединен с вторым входом второго элемента И, выход ко-

Toporo соединен со счетным входом счетчика адреса служебных команд, выход одновибратора соединен с синхро- входом счетчика адреса служебных команд, выход генератора констант и выход счетчика адреса служебных команд соединены с группой старших разрядов второго информационного входа мульти- плексора, выход которого соединен с входом блока памяти, второй выход бло ка памяти соединен с информационными входами счетчика тактов, выход которого соединен с единичным входом триг гера управления, с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выход Конец работы блока памяти соединен с вторым входом третьего эле мента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ШЩ, выход Конец программы блока памяти соединен с инверсным входом первого, третьим -входом второго и вторым входом четвертого элементов И, выход четвертого элемента И соединен со счетным входом триггера режима и первым входом пятого элемента И, выход триггера режима соединен с адресным входом мз льтиплексора и вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с входом обнуления счетчика адреса команд з правления, выход элемента Ш1И соединен с установочным входом триггера пуска, выход регистра является выходом устройства.

Фиг. 3

ППУ

i

Щ.

SL

СКт {.

фиг.