DE10043741A1

DE10043741A1 - Programmierbare Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE10043741A1
Application number: DE2000143741
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Yokokawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: JP3538358B2; JP2001228903A; US6898262B1; DE10043741B4

Abstract

Eine Ausgabeperiode einer Pulsfolge, die durch einen Pulserzeugungsabschnitt (2) erzeugt wird, wird durch einen Pulsteilungsabschnitt (3) geteilt, und ein Signal, das eine Periode hat, welche ein Vielfaches der Periode eines Ausgabepulses ist, wird aus dem Pulsteilungsabschnitt (3) ausgegeben. Dieses Signal wird einer CPU (1) als Unterbrechungsanforderungssignal eingegeben. Folglich kann die CPU (1) eine Unterbrechungsverarbeitung mit einer Periode durchführen, welche ein Vielfaches der Periode des Ausgabepulses ist. Durch die Unterbrechungsverarbeitung wird die Zahl der auszugebenden Pulse gesteuert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine programmierbare Steuereinrichtung bzw. einen programmierbaren Controller, welcher Pulse hoher Geschwindigkeit ausgibt, um eine gesteuerte Vorrichtung zu steuern, um eine Positionierungssteuerung gemäß einem Benutzerprogramm durchzuführen.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Struktur eines herkömmlichen programmierbaren Controllers zeigt.

In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine zentrale Verarbeitungseinheit (welche im folgenden als eine CPU bezeichnet wird, von englisch: central processing unit), welche jeden Abschnitt des programmierbaren Controllers steuert, und die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Pulserzeugungsabschnitt zur Erzeugung einer Pulsfolge mit einem von der CPU eingestellten Zyklus bzw. einer eingestellten Periode.

Die Fig. 4A und 4B sind Flussdiagramme, welche den Betrieb des herkömmlichen programmierbaren Controllers zeigen. Fig. 4A zeigt eine Hauptverarbeitung, und Fig. 4B zeigt eine Unterbrechungs-Verarbeitung bzw. Interrupt-Verarbeitung.

In der in Fig. 4A gezeigten Hauptverarbeitung stellt die CPU 1 zunächst im Schritt S1 einen Ausgangspulszyklus bzw. eine Ausgangspulsperiode des Pulserzeugungsabschnitts 2 ein, und stellt im Schritt S2 eine Restpulszahl ein, welche für eine Ausgangspulszahl bezeichnend ist. Dann wird im Schritt S3 ein Unterbrechungsfreigabezustand (interrupt enable state) eingestellt, um eine Unterbrechung zu ermöglichen, und im Schritt S4 wird die Pulsausgabe begonnen. Im Schritt S5 wird die Pulsausgabe für die Restpulszahl durchgeführt. Wenn die Pulsausgabe abgeschlossen ist, wird im Schritt S6 ein Unterbrechungsabschaltzustand (interrupt disable state) eingestellt. Damit ist die Hauptverarbeitung beendet.

Jedes Mal, dass im Schritt S5 ein Puls ausgegeben wird, wird die in Fig. 4B gezeigte Unterbrechungsverarbeitung durchgeführt. Im Schritt S11 wird die Zahl eins von der Restpulszahl abgezogen. Wenn die Restpulszahl null erreicht ist, wird im Schritt S13 eine Verarbeitung zum Anhalten der Pulsausgabe durchgeführt. Damit ist die Unterbrechungsverarbeitung beendet. Wenn im Schritt S12 die Restpulszahl nicht null beträgt, wird die Unterbrechungsverarbeitung beendet und die Steuerung kehrt zur Hauptverarbeitung zurück. Durch die Hauptverarbeitung wird die Pulsausgabe im Schritt S5 nacheinander durchgeführt.

Der herkömmliche programmierbare Controller umfasst eine CPU 1 zur Steuerung jedes Abschnitts und einen Pulserzeugungsabschnitt 2 zur Erzeugung einer Pulsfolge, die einen von der CPU 1 eingestellten Zyklus bzw. Periode hat, wie in Fig. 3 gezeigt, und wird von einer Steuereinrichtung gesteuert, um eine Unterbrechungsverarbeitung für jede Pulsausgabe durchzuführen, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt. Die Steuereinrichtung zieht nacheinander die Zahl eins von der Restpulszahl für jeden Ausgangspuls ab, und führt die Verarbeitung zur Unterbrechung des Pulses durch, wenn die Restpulszahl null erreicht.

Im Stand der Technik sollte die CPU 1 für jede Pulsausgabe eine Unterbrechungsverarbeitung durchführen. Zum Beispiel beträgt in einem Fall, bei welchem ein Puls von 200 KHz ausgegeben wird, ein Unterbrechungszyklus bzw. eine Unterbrechungsperiode 5 µs. Daher ist es notwendig, eine Hochgeschwindigkeits-CPU zu verwenden, welche anwendbar ist auf eine Unterbrechungsverarbeitung mit einem Zyklus bzw. einer Periode von 5 µs. Eine CPU, welche anwendbar ist auf eine solche Hochgeschwindigkeitsverarbeitung, ist jedoch bei Verwendung eines allgemeinen Ein-Chip-Mikrocomputers teuer. Als Folge wird das Produkt teuerer.

Die Erfindung wurde gemacht, um dieses Problem zu lösen, und hat als Aufgabe die Schaffung eines programmierbaren Controllers, welcher kostengünstig ist und eine Hochgeschwindigkeits-Pulsausgabe bewirken kann.

Eine programmierbare Steuereinrichtung bzw. ein programmierbarer Controller nach der Erfindung umfasst einen Pulserzeugungsabschnitt zur Ausgabe einer Pulsfolge, die einen eingestellten Zyklus bzw. eine eingestellte Periode hat, einen Pulsteilungsabschnitt zur Teilung der Pulsfolge, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Teilungsverhältnis und zur Ausgabe eines Unterbrechungs-Anforderungssignals (interruption request signal), das einen Zyklus bzw. eine Periode hat, die n mal (n ist eine positive ganze Zahl) größer ist als der Zyklus der Pulsfolge, und eine zentrale Verarbeitungseinheit zur Durchführung einer Unterbrechungsverarbeitung ansprechend auf das Unterbrechungsanforderungssignal, das aus dem Pulsaufteilungsabschnitt ausgegeben wird, wodurch die Ausgabe des Pulserzeugungsabschnitts gesteuert wird.

Darüber hinaus stellt die zentrale Verarbeitungseinheit das für die Teilung des Pulsteilungsabschnitts zu verwendende Teilungsverhältnis ein, sie steuert die Zahl der Pulse, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt ausgegeben wird, und stellt das Teilungsverhältnis so ein, dass es gleich ist wie die Zahl an Pulsen, welche nicht ausgegeben worden sind, wenn die Zahl der Pulse, welche nicht ausgegeben worden sind, kleiner als 2n ist.

Ferner verändert die zentrale Verarbeitungseinheit das für die Teilung des Pulsteilungsabschnitts zu verwendende Teilungsverhältnis abhängig vom Zyklus bzw. der Periode der Pulsfolge, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt ausgegeben wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines programmierbaren Controllers nach einer ersten und zweiten Ausführung der Erfindung zeigt;

Fig. 2A und 2B sind Flussdiagramme, welche den Betrieb des programmierbaren Controllers nach der ersten und zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Struktur eines herkömmlichen programmierbaren Controllers zeigt; und

Fig. 4A und 4B sind Flussdiagramme, welche den Betrieb des herkömmlichen programmierbaren Controllers zeigen.

Erste Ausführung

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines programmierbaren Controllers nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine CPU zur Steuerung jedes Abschnitts in dem programmierbaren Controller, die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Pulserzeugungsabschnitt zur Erzeugung einer Pulsfolge mit einer von der CPU 1 eingestellten Periode, und die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Pulsteilungsabschnitt, um als Unterbrechungsanforderung an die CPU 1 ein Signal auszugeben, das erhalten wird durch Teilen einer Pulsausgabe aus dem Pulserzeugungsabschnitt 2 mit einem durch die CPU 1 eingestellten Teilungsverhältnis. Die Komponenten 1 bis 3 bilden den programmierbaren Controller. In der ersten Ausführung steuert die CPU 1 einen Ausgabepuls durch Steuermittel zur Durchführung einer Unterbrechungsverarbeitung für jede n-te Pulsausgabe.

Die Fig. 2A und 2B sind Flussdiagramme, welche den Betrieb des programmierbaren Controllers nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigen. Fig. 2A zeigt eine Hauptverarbeitung und Fig. 2B zeigt eine Unterbrechungsverarbeitung.

In der in Fig. 2A gezeigten Hauptverarbeitung werden die Schritte S1 und S2 auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Fig. 4A. Dann wird im Schritt S21 ein Pulsteilungsverhältnis n (n ist eine positive ganze Zahl) des Pulsteilungsabschnitts 3 eingestellt. Danach wird eine Verarbeitung in den Schritten S3 bis S6 auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Fig. 4A.

Bei der in Fig. 2B gezeigten Unterbrechungsverarbeitung wird im Schritt S22 n von einer Restpulszahl abgezogen. Dann, wenn im Schritt S23 erfüllt ist, dass die Restpulszahl < 2n gilt, stellt die CPU 1 bei Schritt S24 das Pulsteilungsverhältnis n so ein, dass es gleich ist wie die Restpulszahl. Danach geht die Verarbeitung zum Schritt S12. Wenn im Schritt S23 nicht erfüllt ist, dass die Restpulszahl < 2n gilt, geht die Verarbeitung zum Schritt S12. Bei den Schritten S12 und S13 wird die gleiche Verarbeitung wie in Fig. 4B durchgeführt.

Bei der ersten Ausführung wird das Teilungsverhältnis n für den Pulsteilungsabschnitt 3 von der CPU 1 eingestellt. Folglich wird der Zyklus bzw. die Periode der Unterbrechungsverarbeitung so eingestellt, dass sie n-mal größer ist als jene der Pulsausgabe aus dem Pulserzeugungsabschnitt 2. Daher kann die Unterbrechungsverarbeitung durchgeführt werden von einer CPU, welche einen Durchsatz von 1/n hat im Vergleich mit dem Stand der Technik. Zum Beispiel, in dem Fall, bei dem ein Teilungsverhältnis von n = 100 eingestellt ist, wird eine Unterbrechungsperiode von 5 µs × 100 = 500 µs erhalten, um einen Puls von 200 KHz auszugeben. Somit ist es möglich, eine Unterbrechungsperiode zu erhalten, auf welche ein kostengünstiger Ein-Chip-Mikrocomputer ohne weiteres anwendbar ist.

Wenn die Unterbrechungsverarbeitung mit einer Periode durchgeführt wird, welche n-mal größer ist als die Periode des Ausgabepulses, kann die Restpulszahl bei der Unterbrechungsverarbeitung nur für jeden n-ten Puls überprüft werden. Folglich ist es nur möglich, einen Puls auszugeben, der eine Zahl hat, welche ein ganzzahliges Vielfaches von n ist. Bei der ersten Ausführung wird eine Gegenmaßnahme ergriffen. Genauer gesagt, wenn die Restpulszahl < 2n ist, bringt die CPU 1 den Pulsteilungsabschnitt 3 dazu, ein Teilungsverhältnis einzustellen, welches gleich der Restpulszahl ist, in der in den Schritten S23 und S24 der Fig. 2B gezeigten Unterbrechungsverarbeitung. Folglich, wenn die nächste Unterbrechung durchgeführt wird, erreicht die Pulszahl null, und die Pulsausgabe kann mit einer optionalen Pulszahl angehalten werden.

Während bei der ersten Ausführung die Pulsausgabe n mal durchgeführt für jede Unterbrechungsperiode nachdem die Pulsausgabe begonnen wird, und die Pulsausgabe in einer letzten Unterbrechungsperiode ein Bruchteil von Malen durchgeführt wird, welcher größer oder gleich n und kleiner 2n ist, kann eine Berechnung vor dem Beginn der Pulsausgabe durchgeführt werden, so dass der Puls in einer ersten Unterbrechungsperiode ein Bruchteil von Malen ausgegeben werden kann, und n male, was größer oder gleich 2 ist, bis zur letzten Unterbrechungsperiode.

Zweite Ausführung

In einer zweiten Ausführung wird die gleiche Struktur verwendet, welche in Fig. 1 veranschaulicht wurde, und es wird der gleiche Betrieb durchgeführt, wie in den Flussdiagrammen der Fig. 2A und 2B gezeigt.

Der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführung wird unten beschrieben.

Bei der ersten Ausführung hat das Teilungsverhältnis n einen vorbestimmten Wert. Wenn die Frequenz eines Ausgabepulses vergrößert wird, wird eine Unterbrechungsperiode für die CPU 1 proportional hierzu verkürzt. In diesem Fall wird die Belastung der CPU 1 vergrößert. Folglich, wenn die Periode eines auszugebenden Pulses erhöht wird, wird das Ansprechen der anderen Verarbeitungen als der Pulsausgabe des programmierbaren Controllers verschlechtert. Bei der zweiten Ausführung wird eine Gegenmaßnahme ergriffen. Genauer gesagt wird das Teilungsverhältnis n entsprechend der Ausgabe des Ausgabepulses verändert. Folglich, selbst wenn die Periode des Ausgabepulses verändert wird, wird eine konstante Unterbrechungsperiode für die CPU 1 aufrecht erhalten.

Bei der zweiten Ausführung wird die konstante Unterbrechungsperiode für die CPU 1 unabhängig von einer Veränderung der Ausgabefrequenz aufrecht erhalten. Daher, selbst wenn die Ausgabepulsperiode vergrößert wird, wird das Ansprechen der anderen Verarbeitungen als die Pulsausgabe nicht verschlechtert.

Da die Erfindung die oben beschriebene Struktur hat, können die folgenden Wirkungen erzielt werden.

Der programmierbare Controller nach der Erfindung umfasst einen Pulserzeugungsabschnitt zur Ausgabe einer Pulsfolge, die eine eingestellte Periode hat bzw. einen eingestellten Zyklus hat, einen Pulsteilungsabschnitt zur Teilung der Pulsfolge, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Teilungsverhältnis, und zur Ausgabe eines Unterbrechungsanforderungssignals, das eine Periode bzw. einen Zyklus hat, welcher n mal (n ist eine positive ganze Zahl) größer ist als die Periode bzw. der Zyklus der Pulsfolge, und eine zentrale Verarbeitungseinheit zur Durchführung einer Unterbrechungsverarbeitung ansprechend auf das Unterbrechungsanforderungssignal, das aus dem Pulsteilungsabschnitt ausgegeben wird, wodurch die Ausgabe des Pulserzeugungsabschnitts gesteuert wird. Folglich kann der Zyklus bzw. die Periode der Unterbrechungsverarbeitung vergrößert werden, und eine zentrale Verarbeitungseinheit, welche einen niedrigen Durchsatz hat, kann bei der Unterbrechungsverarbeitung angewendet werden.

Darüber hinaus stellt die zentrale Verarbeitungseinheit ein Teilungsverhältnis ein, das für die Teilung des Pulsteilungsabschnitts zu verwenden ist, sie steuert die Zahl der Pulse, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt ausgegeben wird, und stellt das Teilungsverhältnis so ein, dass es gleich ist wie die Zahl an Pulsen, welche nicht ausgegeben wurden, wenn die Zahl der Pulse, welche nicht ausgegeben wurden, kleiner als 2n ist. Daher kann ein Puls, welcher nicht ausgegeben wurde, bei der letzten Unterbrechungsverarbeitung ausgegeben werden.

Ferner ändert die zentrale Verarbeitungseinheit das für die Teilung des Pulsteilungsabschnitts zu verwendende Teilungsverhältnis abhängig vom Zyklus bzw. der Periode der Pulsfolge, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt ausgegeben wird. Folglich kann eine Unterbrechungsverarbeitung durchgeführt werden, welche eine für die zentrale Verarbeitungseinheit geeignete Periode hat, unabhängig von der Periode eines auszugebenden Pulses.

Claims

1. Programmierbare Steuereinrichtung zur Steuerung einer gesteuerten Vorrichtung durch eine Pulsausgabe, umfassend:
einen Pulserzeugungsabschnitt (2) zur Ausgabe einer Pulsfolge, die eine eingestellte Periode hat,
einen Pulsteilungsabschnitt (3) zur Teilung der Pulsfolge, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt (2) ausgegeben wird, mit einem vorbestimmten Teilungsverhältnis, und zur Ausgabe eines Unterbrechungsanforderungssignals, das eine Periode hat, die n mal (n ist eine positive ganze Zahl) größer ist als die Periode der Pulsfolge, und
eine zentrale Verarbeitungseinheit (1) zur Durchführung einer Unterbrechungsverarbeitung (S22, S23, S24, S12, S13) ansprechend auf das Unterbrechungsanforderungssignal, das aus dem Pulsteilungsabschnitt (3) ausgegeben wird, um so die Ausgabe des Pulserzeugungsabschnitts (2) zu steuern.

2. Programmierbare Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Verarbeitungseinheit (1) ein Teilungsverhältnis einstellt, das für die Teilung des Pulsteilungsabschnitts (3) zu verwenden ist, die Zahl der aus dem Pulserzeugungsabschnitt (2) ausgegebenen Pulse steuert, und das Teilungsverhältnis so einstellt, dass es gleich ist wie die Zahl der Pulse, welche nicht ausgegeben worden sind, wenn die Zahl der Pulse, welche ausgegeben sind, kleiner als 2n ist.

3. Programmierbare Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Verarbeitungseinheit (1) das Teilungsverhältnis, das für die Teilung des Pulsteilungsabschnitts (3) zu verwenden ist, abhängig von der Periode der Pulsfolge, die aus dem Pulserzeugungsabschnitt (2) ausgegeben wird, verändert.