DE1151050B

DE1151050B - Verfahren zur Steuerung des Ablaufs von durch technische Mittel beeinflussbaren Prozessen

Info

Publication number: DE1151050B
Application number: DEL42357A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Juergen Ehling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-06-29
Filing date: 1962-06-29
Publication date: 1963-07-04
Also published as: NL294711A; BE634271A

Description

Verf ahren .zur Steuerung des Ablaufs von durch technische Mittel beeinflÜßba,ren# Prozessen Die- Eifindung bezieht #sich auf'ein- V er-fahren zur Steuerung des Ablaufs von dürch technische Mittel beeinflußbaren Prozessen nach -einem voi-gegebenen Programm. mit Hilfe -eines Leitwerks sowie eines Prograninigebers, und Mitteln zum Treffen logischer Entscheidungen, Programmlogik genannt, durch die der Prozeß in Gang gesetzt, kontrolliert und stillgesetzt wird sowie das dazu. nötige technische Systdm in einem erwünschten - stationären Zustand erhalten oder' von einem in einen, anderen Betrieszustand übergeführt wird, wobei -'die Durchführung des Hauptprogramms zwecks Durchführungeines Unterprogramms selbsttätig unterbrochen werden kann, wenn der Zustand des technischen Systems oder- eines Teiles davon dies erfordert.
-, Die Steuerung des Ablaufs eines Prozesses -konzentriert sich entweder auf -die'-Kontrolle und. Erhaltung eines technischen Systems in einem erwünschten stationäreii. Zustand -oder die, überführung zwischen Betriebszuständen. Die Bewahrung - stationärer Z ustände ist-die primäre Aufgabe der konventionellen Regeleinrichtungen, welche- hingegen die Bewegung der technischen Anlage zwischen zwei- Betriebszuständen häufig nicht--zu- leisten vermögän. Gründe hierfür sind: Fest eingestellten Parametern der Regeleinrichtung stehen arbeitspunktabhän_£##äe Werte der Regelstrecki (Totzeiten, Zeitkonstanten, - - übertragungsmaße) gegenüber, so daß in gewissen Aibeitspunktbereichen die Regelung statisch oder dynamisch schlecht oder sogar instabil wird; bisweilen-sind die beherrschbaren Regelbereiche auch- durch die Meßfühler beschränkt. Im -Regelschema sind keine Mittel zur Beherrschung von solchen Zustandsgrößen vorgesehen, die> in stationären Betriebszuständen nur unkritische Werte -annehmen können, bei Zustandsänderungen hingegen bestimmend für die Art odef Änderungsgeschwindigkeit der Zustandsüberführung werden - können, wie beispielsweise Ankerströme stronnichtergeregelter Gleichstrommotoren oder Erwärmungs- und Abküh- lungsgeschwindigkeiten von Kesselrohren -oder Turbinengehäusen. Diese Fälle können grundsätzlich durch Verbesserung oder Erweiterung vorhandener analoger Regeleinrichtungen gelöst werden; in manchen Fällen ist jedoch auch die Verwendung eines übergeordneten Steuer- und Regelsysteras, wirtschaftlicher. Das Regelschema wird für gewisse Zustandsänderungen durch ein anderes mit geänderter Führungsgröße ersetzt. Beispielsweise- ist beim Anfahren eines Dampfkessels die Erwärmungsgeschwindigkeit der Rohrleitungen Führungsgröße für die Feuersteigerung, während im Betrieb das Feuer von der Last,i beispielsweise gekennzeichnet. -durch- den Fischdam pfdruck,-. gesteuert wird. Hier ist -in jedem Falle ein -übergeordnetes.. Steuergerät erforderlich, das- entweder nur die Umschaltung der Regelkreise im. geeigneten Zeitpunkt oder auch -einen-. Teil %der Regelungsaufgaben--beim Zustandsilbergang durchführt. - In -der Regelung müssen - Schalthandlungen einbezogen- werden, -wie etwa das An- --und Abu schalten von Mühlen oder- Brennern bei, einer -Kesselfeuerung, wobei.,außerdem eine Neuverteilung der Last auf die Brenner zu erfolgen hat; oder die Regelung entartet in reine Schalthandlungen#mit bloßer Außführungskontrolle, wie An- und-Abschalten von Motoren-#oder öffnen: und Schließen von, Ventilen mit Kontrolle der Stellung oder der Durchströmung. Dabei muß durch eine - unter Umständen sehr lange -- Kette, von -Schalthandlungen, ausgeführt nach Maßgabe, - übergeordneter Steueranweisungen und auf Grund logischer Entscheidungeni die Anlage; auf den,eigentlichen Betrieb vorbereitet und schrittweise in diesen übergeführt werden. Entsprechendes gilt für. die Außerbetriebsetzung-Der Einsatz von Rechengeräten für Zwecke der Automatisierung industrieller Prozesse ist in, einigen Fällen bereits durchgeführt worden. Die Flexibilität der Rechenautomaten beruht auf verschiedenen Prinzipien, deren jedes für sich einen gewissen Mindestaufwand erfordert und die naturgemäß nicht alle auf eine Ablaufsteuerang anwendbar sind. Diese Nachteile werden mit Hilfe des Verfahrens zur Steuerung des Ablaufs. von durch technische Mittel beeinflußbaren Prozessen nach, einem vorgegebenen Progr mit Hilfe eines Leitwerks sowie eines Programmgebers und Mtteln zum Treffen logischer Entscheidungen, Programmlogik genannt, durch die der Prozeß in Gang gesetzt, kontrolliert und stillgesetzt wird sowie das dazu nötige technische System in einem erwünschten stationären Zustand erhalten oder von einem in einen anderen Betriebszustand übergeführt wird, wobei die Durchführung des Hauptprogramms zwecks Durchführung eines Unterprogramins selbsttätig unterbrochen werden kann, wenn der Zustand des technischen Systems oder eines Teiles davon dies erfordert, nach der Erfindung dadurch vermieden, daß das Leitwerk durch Signalspannungen aus der Programnilogik zur Ausgabe von staadardisierten Be# fehlsirapulsfolgen auf verschiedenen Leitungen veranlaßt wird und die von diesen Befehlsimpulsfolgen zu betätigenden Stellglieder durch die Programmlogik ausgewählt werden.
Für solche Prozesse der schrittweisen Aufeinanderfolge von Schalthandlungen existiert eine allgemeine und eindeutige Nomenklatur noch nicht. Deshalb sollen im folgenden einige Begriffe festgelegt werden, die sich aus der Natur des zu behandelnden Vorganges ergeben. Durch Anwendungsbeispiele wird zugleich der Aufgabenbereich einer Prozeßablaufsteuerung umrissen.
Ein »vollständig kontrolliertes« Verfahren zur Änderung des Zustandes einer technischen Anlage durch eine Folge von Schalthandlungen heiße »Ab- laufsteuerung«. Die Gesamtheit der von einem beliebigen Zeitpunkt bereits erfolgten Schalthandlungen definiert die »Stufe«, auf der sich der Steuerungsablauf befindet; die Stufen können auch abgezählt (numeriert) werden. Die Gesamtheit der durch die Stufenfolge bestimmten Schalthandlungen heißt »Programm«. Die jeweils nächsten Schalthandlungen werden nach Art und Zeitpunkt durch die erreichte Stufe und das Eintreten einer sogenannten »Fortschaltbeclingung« eingeleitet. Im allgemeinen quittiert diese, Fortschaltbedingung die unmittelbar vorangegangenen Schalthandlungen und halt die Steuerung an, wenn vorheTige Schalthandlungen erfolglos blieben. Da durch die Schalthandlung ausgelöst, kann die Fortschaltbedingung erst kürzere oder längere, Zeit nach der Schalthandlung erfüllt sein; dieser »Erfüllungszeitraum« ist beim Entwurf einer Ablaufsteueru.ng zu beachten.
Eine Steuerung mit den Charakteristika des stufenweisen Fortschreitens nach Maßgabe von Fortschaltbedingungen heiße »Folgesteuerung<,r in übereinstimmung mit dem Üblichen Sprachgebrauch. In einer Folge,steuerung ist der Ablauf der Schalthaiidlung nur insoweit kontrolliert, als bei Nichtbefolgung der Fortgang verhindert wird; das Versagen als solches wird jedoch nicht erkannt. Eine vollständige Kontrolle kann nur dadurch erreicht werden, daß nach einer ausreichend gewählten Wartezeit eine etwaige Nichterfüllung der Fortschaltbedingung geprüft wird und nötigenfalls alternative Schalthandlungen - im einfachsten Sinne Alarine - ausgelöst werden. Ist eine FolgesteueTung mit einer derartigen Einrichtung versehen, so soll sie - wie bereits oben erwähnt -»Ablaufstetierung« heißen. Im Falle der Erfüllung der Fortschaltbedingung kann die Wartezeit natürlich abgebrochen und zur nächsten Stufe übergegangen werden.
Unter »Schalthandlung« könnte man zunächst die übefführung eines Gebildes, das nur zweier Stellungen fähig ist, in die jeweils andere Stellung verstehen, beispielsweise das An- oder Abschalten eines Schutzes oder das Öffnen und Schließen von Magnetventilen (zweiwertige, Schalthandlungen). Brauchbarer ist jedoch die Definition der Schalthandlung als eines Eingriffes, der zu bestimmten, durch Bedingungen oder Zeltabläufe angegebenen Zeitpunkten eine oder mehrere den Prozeß beeinflussende Größen um ein endliches Maß ändert.
Folgende Typen von Schalthandlungen können unterschieden werden: Zweiwertige Schalthandlungen, wie sie bereits oben erwähnt wurden. Sollten sich diese - wie, beispielsweise beim Schließen eines großen Absperrventils - über längere Zeiten erstrecken, so genügt ess, die Schalthandlung zu initiieren, etwa: ein Schütz in Selbsthaltung zu bringen, das beei Beendigung des Schließvorganges durch End- oder Mornentschalter wieder abgetrennt wird. Alternativ könnte aber auch das Schließen des Endschalters als eine Fortschaltbedingung aufgefaßt werden und zum nächsten Schritt führen, dem dann das Abschalten des Ventilantriebs zufiele. In einem so einfachen Falle wäre dies nicht sinnvoll; das Beispiel zeigt aber zwei neue Züge von Ablaufsteuerungen: Eine Schalthandlung kann eine weitere Ablauf- oder Folgesteuerung anlassen, denn der Schließvorgang des Ventils ist nichts anderes als eine sehr einfache, nur aus zwei Stufen bestehen& Folgesteuerung. In komplizierteren Fällen können beide Abläufe zeitlich parallel sein. Zum anderen hat diese einfache Folgesteuerung die Funktion einer Regelung, denn das Erreichen der Endlage kann als das Erreichen des Sollwertes mit entsprechender Rückwirkung auf das Stellorgan angesehen worden.
Mehrwertige Schalthandlungen, die einer kontinuierlich veränderbaren Stellgröße bestimmte ausgewählte Werte zuweisen. Die Schalthandlung soll dann in einer Sollwertangabe für einen Reer bestehen, der unter Umstanden aber auch durch einen parallel ablaufenden Programmzweig der Ablaufsteuerung selbst realisiert werden kann. Die Sollwertzuweisung erfolgt entweder nach Auswahl aus einer Reihe fest vorgegebener Werte oder durch einfache Rechnungen (Zählung, Addition) oder durch eine Verbindung beider Verfahren. Der Sollwert kann - vornehmlich bei fest ausgewählten Sollwerten - durch die Auswahl besonderer Kontakte als Fortschaltbedingungen repräsentiert worden, die beispielsweise bei verschiedenen Stellungen eines Ventils schließen; in anderen Fällen müssen die Sollwerte durch eine analoge Spannung repräsentiert worden.
Zeitbestimmte Schalthandlungen: Dies sind solche, die ein integral wirkendes Stellglied zeitproportional verstellen, entsprechend der üblichen Druckknopfsteuerung von Ventilen und anderen Stellgliedern. Zeitbestimmte Schalthandlungen sind ein hfittel, um mit Hilfe der Ablaufsteuerung einfache Regelkreise Dinzurichten.
Die Fortschaltbedingungen sind ihrer Natur nach r,unächst logische, also zweiwertige Bedingungen. Unlich wie bei den Schalthandlungen ist diese fornale Kennzeiehnung aber eher irreführend und ver->chleiert den engen Zusammenhang mit analogen, ilso einen kontinuierlichen Wertebereich bedecken-Jen physikalischen Größen. Beispielsweise erzeugt ,in Druckwächter oder, allgemeiner, jeder Grenzvertanzeiger ein zweiwertiges Signal, dem aber ein inaloger Wert zugeordnet ist. Es sind Fortschaltbedingungen denkbar, die aus einer logischen Verknüpfung mehrerer zweiwertiger Signale bestehen und die auf der nächsten Schaltstufe unterschiedliche Wirkungen auslösen können. Beispielsweise kann man für die überschreitung eines Drehzahlsollwertes sich zwei Grenzwerte festgelegt denken, derart, daß bei geringer Drehzahlüberschreitung nur geringe Korrekturen, bei überschreitung der höheren Grenze hingegen drastischere, Maßnahmen eingeleitet werden. Die Ablaufsteuerung würde in diesem Falle also eine »Verzweigung« enthalten, ähnlich derjenigen bei Nichterfüllung einer Fortschaltbedingung nach Ab- lauf der Wartezeit. Das angeführte Beispiel zeigt zugleich, daß Fortschaltbedingungen aus arithmetischen Operationen entstehen können (Differenz zum Sollwert); da diese Werte aber nicht gespeichert zu werden brauchen, können sie mit bekannten Methoden der Analogrechentechnik bzw. Regeltechnik gebildet werden.
Eines der wesentlichen Prinzipien, das mit mäßigem Aufwand übertragen werden kann und den Entwurf der Logiken für die speziellen Aufgaben erheblich erleichtert, ist die Festsetzung bestimmter Operationstypen, die mit sogenannten »Adressen« zu »Befehlen« verbunden werden und deren sukzessive Ausführung selbst schwierigste Informationsumfürmun-,gen gestattet. Als »Operationen« seien z. B. »Additon«, »Subtraktion« genannt; die Adressen bezeichnen diejenigen Orte im Speicher der Maschine, auf denen die zu bearbeitenden Daten stehen.
Bei einer Ablaufsteuerung besteht eine Operation meistens in der Ausgabe einer Spannung an ein bestimmtes Stellglied* dessen Bezeichnung der Adresse im Befehl einer Rechenmaschine entsprechen würde. Genauer betrachtet sind die Operationen, aber nicht so einheitlich; es kann sich um impulsartige Schaltbefehle oder um Befehle bestimmter Zeitdauer handeln, womit jedoch nur die nach außen auf die Anlage gerichteten Operationen beschrieben sind. Wichtiger noch für den »Intelligenzgrad« der Ablaufsteuerung sind Operationen, die sich auf ihr eigenes Verhalten beziehen, nämlich die Befähigung zum - normalerweise durch eine Fortschaltbedingung unterbrochenen - Abwarten der Befehlsquittierung sowie die Fähigkeit, Konsequenzen aus Entscheidungen zu ziehen, d. h. praktisch, den normalen Ablauf der Stufen durch einen »Sprung« zu unterbrechen. Jeder Befehl muß »konditionierbar« sein, d. h. vunter bestimmte Bedingungen gestellt werden können.
Es können ein »Leitwerk« und eine »Programmlogik« unterschieden werden. Aufgabe der ersteren ist die Ausführung der verschiedenen Operationsarten, während die Programmlogik den speziellen Inhalt des jeweiligen Steuerungsprogramms verkörpert. Im Leitwert ist ein »Stufenzähler« enthalten, an dessen Stellung der zur Zeit auszuführende Programmschritt erkannt werden kann.
Eine wichtige Leitwerksaufgabe ist die Verwirklichung von Zeitabläufen, insbesondere von Wartezeiten. Deswegen und aus anderen Gründen erweist es sich als zweckmäßig, der Ablaufsteuerung ein kleinstes inneres Zeitmaß, den- sogenannten »Takt«, einzuprägen. Den Takt kann man sich zur Anschauung realisiert denken durch periodisches öffnen und Schließen eines Relaiskontaktes; alle Wränderungen in der Ablaufsteuerung finden beim übergang zwischen geöffneter und geschlossener Stellung des Kontaktes statt, dazwischen verbleibt sie in Ruhe. Wenn man durch den Takt einen Zähler schaltet, so zeigt dessen Stellung unmittelbar die abgelaufene Zeit an.
Die primitivste Arbeitsweise der Ablaufsteuerung, die im folgenden als »Norinal-« oder kurz »N-Befehl« bezeichnet sei, besteht darin, daß auf jeden zweiten Takt (etwa gekennzeichnet durch »Öffnung« des Taktschalters) der Stufenzähler um eins erhöht wird; diese Takte sollen deshalb als »Schalttakte« tS bezeichnet werden. In den dazwischenhegenden Takten (etwa gekennzeichnet durch »Schließung« des ,en nach außen abge-Taktschalters) werden Wirkung geben, z. B. Stellglieder unter Spannung gesetzt; diese Taktphasen seien deshalb als »Befehlstakte« tB bezeichnet. Schalt- und Befehlstakte folgen einander also wechselseitig; der Stufenzähler wird jeweils um eins weitergeschaltet und damit andere Ausgänge für die Betätigung durch den folgenden Befehlstakt freigegeben. Daraus folgt die Zweckmäßigkeit der im fola den beschriebenen weiteren Befehlsarten: gen Warte- (W-) Befehl: Auf den Schalttakt tS folgt wie beim Normalbefehl zunächst der Befehlstakt tB; gleichzeitig wird jedoch ein Zähler eingestellt auf einen Wert, der durch die Programmlogik je nach Stufe und Erfüllung gewisser Bedingungen bestimmt ist. Im weiteren Zeitablauf werden Schalt- und Befehlskontakte unterdrückt, und es wird statt dessen der mit dem Befehlstakt voreingestellte Zähler mit einem »Zähltakt« tZ leerc"ezählt. Hat der Zähler den Wert Null erreicht, so wird ein »Na.chbefehlstakt« tBN ausgegeben; wir, beim Befehlstakt können hier Wirkungen nach außen abgegeben werden. Die Zählung wird jedoch unterbrochen, wenn während der Zähldauer die durch die Programmlogik und die Stufe bestimmte Fortschaltbedingung erfüllt wird; der Nachbefehlstakt tBN wird auch in diesem Falle abgegeben, kann jedoch leicht durch Konditionierung mit Nichterfüllung der Fortschaltbedingung unwirksam gemacht werden.
Der W-Befelil ist das Werkzeug zur Realisierung der »vollständigen Kontrolle« der Ablaufsteuerung. Im Falle nicht erfüllter Fortschaltbedingung können mittels des Nachbefehls Alarine und Stops gesetzt werden und aefährliche Situationen normalisiert werden (z. B. Ausschalten eines auf den Befehlstakt eingeschalteten Maschinenaggregates bei zu geringem Schmieröldruck). An sich ist der Nachbefehl unnötig, da Korrekturhandlungen und Stops auch auf den Befehlstakt der folgenden Stufe in Abhängigkeit von der Fortschaltbedingung vorgenommen werden könnten; in vielen Fällen ist dies aber unpraktisch, da im Falle eines Stops die nächste Stufe überlaufen würde und der Stufenzähler nach Beseitigung der Störung vor erneutem Start erst wieder korrigiert werden müßte.
Eine weitere Anwendung des W-Befehls ist die Realisierung von »zeitb#estimmten Schalthandlungen«, bei denen eine Wirkung nach außen während einer bestimmten Zeitdauer erfolgen soll. Diese Zeitdauer kann entweder durch Befehl- und Nachbefehl bemessen werden (Einschalten mit tB und Ausschalten mit tBN) oder durch Bildung einer konstanten Spannung aus den Zähltakten tZ, die nach Fortfall von tZ verschwindet; dieser »modifizierte Zähltakt« ist mit einfachen Mitteln herstellbar.
Schließlich ermöglicht der W-Befehl Zählungen und Rechenoperationen. Indem mittels der Zähltakte nacheinander zwei Zahlen aus dem Wartezeitzähler in einen Summenzähler gezählt werden, kann z. B. addiert werden; bei Verwendung eines Vor- und Rückwärtszählers erfolgt eine Subtraktion. Durch geeignete Programme und Verwendung sogenannter »Schieberegister« können derartige Operationen in kürzester Zeit ausgeführt werden-. Die Begrenzungen liegen hier (außer in der Rechengeschwindigkeit) vornehmlich in der Programmlänge. Erwähnt sei noch der sogenannte »statische Befehl«, der allein, aus der Stufe aboeicitet wird ohne logische Verknüpfung mit einem der Takte. Dieser Befehl wird vorteilhaft zur Anzeige von Fehlern, die zum Stop der Automatik führten, angewendet; die Meldung steht an, solange der Fehler vorliegt und die Automatik auf der fraglichen Stufe stehenbleibt.
Die nächst dem W-Befehl wichtigste Operationsart ist der Sprung (C-Befehl). Von der Programmlogik her wird bestimmt, auf welcher Stufe und unter welchen Bedingungen der Stufenzähler auf andere Werte eingestellt werden soll. Beispielsweise kann man bei einem ergebnislosen Versuch einer Flammenzündung diese, nach entsprechender Wartezeit wiederholen lassen; je nach Warm- oder Kaltstart einer Dampfturbine können verschiedene Programmteile, besehritten werden. Schließlich ist die Möglichkeit gegeben, durch. Sprungbefehle als ungünstig erkannte Programmteile nach Inbetriebsetzung auszubessern, indem weitere Stufen an das Ende des Programms gestellt werden und auf diese an der zu korrigierenden Stelle übergegangen und anschließend wieder auf das ursprüngliche Programm zurückgesprungen wird.
Stop- (Z-) Befehl: Der Stop - bewirkt durch Anhalten des Taktes - erfolgt stets auf den. nachfolgenden Schalttakt; es wird also immer der Stufenzähler weitergezählt, jedoch werden auf dieser Stufe keine Befehle ausgeführt, mit Ausnahme des »statischen Befehls«. Der Stop kann als Zusatz zu jedem Befehl gesetzt werden, auch zu W- und C-Befehlen. Diese werden zunächst ausgeführt; anschließend (nach Erhöhung des Stufenzählers) wird der Takt angehalten. Der Stop kann ebenfalls bedingt erfolgen; außerdem ist ein genereller Stop nach jeder Stufe (Einzelschritt) für Prüfzwecke möglich, der nach Bedarf vom Bedienungspult gesetzt oder gelöscht werden kann. Erneuter Start kann durch »Startbedingungen« verriegelt werden.
Bei »Reservierung« und Sprung wird vor dem Sprung der Stand des Stufenzählers gespeichert; am Ende des dann beschrittenen Programmteiles wird ein »Rücksprung« verlangt, wodurch das ursprüngliche Programm an der richtigen Stelle wiederaufgenommen wird. Dies ist nützlich, um mehrere Programme parallel, also quasi gleichzeitig, ablaufen zu lassen.
Die Unterbrechung ist kein eigentlicher Befehl, sondern die Abänderung des Programms durch äußere Störungsfälle, die, zu den anderen Programmteilen überführen sollen. Wenn keine Kenntnis der Stufe, auf der die Störung eintrat, notwendig ist, so kann eine Unterbrechung auch über den Bedienungsteil der Steuerung erfolgen; bei der hier gemeinten Unterbrechung wird der Stand des Stufenzählers vor der Unterbrechung reserviert und steht für Entschei- j dungen im Störungsprogramm zur Verfügung.
Durch das leicht übersehbare Aufbauprinzip einer Ablaufsteuerung bleibt der Kontakt des Bedienungspersonals mit der Anlage erhalten; manuelle Bedienung ist mittels Fernsteuerung jederzeit möglich. i Elektronische Arbeitsgeschwindigkeit erlaubt paraRelen Ablauf mehrerer Steuervorgänge und die Einrichtung von Hilfsregelkreisen in übergangszuständen, in denen die Betriebsregelkreise noch nicht funktionsfähig sind.
Von einem Bedienungsteil aus erfolgt der Verkehr zwischen Bedienungspersenal und Ablaufsteuerung. Durch geeignete Zusammenschaltung entsprechender Elemente entstehen Speicher, in denen einmal aufgetretene Werte zur späteren Verwendung aufbewahrt werden können. Weiterhin gibt es Elemente für verzögertes Ein- und Ausschalten, für die Bildung von Spannungsimpulsen definierter Dauer aus kurzzeitigen Spannungsgründen, für die Ableitung von Schaltsignalen aus der Größe analoger Signale, die gegen einen »Schwellwert« vergjichen werden, u. ä.
Das Leitwerk enthält einen »Taktverteiler«, der in Abhängigkeit der verschiedenen aus der Programmlogik stammenden Steuerspannungen die Folge der Steuertakte tS, tB, tZ, tBN herausgibt; desgleichen enthält der Taktverteiler die Logiken für »Stop«, »Start« und »Unterbrechung« sowie den zentralen Generator für der! Grundtakt, ein-en sogenannten Multivibrator. Weitere Funktionsgruppen sind der Zähler für die Wartezeit und der Stufenzähler mit zugehörigen Voreinstellungen. Die Funktionsweise des W-Befehls ist bereits vollständig beschrieben worden; zum Sprungbefehl sei zusätzlich vermerkt, daß der Wartezeitzähler bei der Sprungausführung als Zwischenspeicher dient.
Zur Einstellung der Wartezeiten sei noch vermerkt, daß mit Rücksicht auf die bei der Planung meist nur genähert bekannten Erfüllungszeiten für die Schalthandlungen oder die Einwirkzeiten bei zeitbestimmten Befehlen die Zeitvorwahl mit einem Kreuzschienenverteiler erfolgt, der Korrekturen der Zeiten durch einfaches Umstecken ermöglicht.
Die Programmlogik enthält einen Signaleingang, in welchem die Eingangssignale, in eine für die Verarbeitung geeignete Form gebracht werden, sowie eine Logik für -eventuell erforderliche besondere Signalverknüpfungen. Die »Anweisungslogik« ist der zentrale Teil der Programmlogik. Sie verknüpft Stufen und Bedingungen zu Betätigungs- und Steuerwerksanweisungen durch logisches »Und«. In der Ausgabelogik werden die Betätigungsanweisungen durch nochmalige »Und«-Verknüpfungen mit modifiziertem Zähltakt, Befehlstakt oder Nachbefehlstakt verbunden und den Ausgabeverstärkern zugeleitet; nur von der Stufe abhängige. Befehle steuern die zugehörigen Ausgabeverstärker direkt. Weiterhin enthält die Programmlogik noch Sonderlogiken, insbesondere Speicher, zusätzliche Zähler, Zeituhren und sonstige Funktionsgruppen, die von der speziellen Anwendung abhängen.
Leitwerk und Programmlogik sind mit einer Reihe von Prüfeinrichtungn versehen, die einerseits beim Versagen zu Alarm und Stillstand fähren und andererseits die, Erkennung von Fehlern erleichtern. Das Leitwerk wird auf die richtige Aufeinanderfolge der Taktarten überprüft und die Zähler auf ungewollte Änderungen Überwacht. Bei den Ausgabeverstärkern wird die richtige, Relation der Ein- und Ausgangssignale überprüft; bei Fehlern wird die Versorgungsspannung aller Verstärker abgeschaltet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE. 1. Verfahren zur Steuerung des Ablaufs von durch technische Mittel beeinflußbaren Prozessen nach einem vorgegebenen Programm mit Hilfe eines Leitwerks sowie eines Progranungebers und Mitteln zum Treffen logischer Entscheidungen, Programmlogik genannt, durch die der Prozeß in Gang gesetzt, kontrolliert und stillgesetzt wird sowie das dazu nötige technische -System in einem erwünschten stationären Zustand erhalten oder von einem in einen anderen Betriebszustand übergeführt wird, wobei die Durchführung des Hauptprogramms zwecks Durchführung eines Unterprogramms selbsttätig unterbrochen werden kann, wenn der Zustand des technischen Systems oder eines Teiles davon dies erfordert, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitwerk durch Signalspannungen aus der Programmlogik zur Ausgabe C> von standardisierten Befehlsiinpulsfolgen auf verschiedenen Leitungen veranlaßt wird und die von diesen Befehlsimpulsfolgen zu betätigenden Stellglieder durch die Programmlogik ausgewählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitwerk einen Taktverteiler enthält, welchex aus einer Reihe äquidistanter Taktimpulse, wie sie vorzugsweise durch einen Multivibrato#r erzeugt werden, die standardisierten Befehlsimpulsfolgen erzeugt, und daß im Leitwerk weiterhin ein vorzugsweise binär arbeitender elektronischer Rückwärtszähler vorhanden ist, welcher durch Impulse auf getrennten Leitungen aus dein Taktverteiler entweder nach Maßgabe von aus der Programmlogik stammenden Spannungen voreingestellt wird oder nach rückwärts zählt oder gelöscht werden kann, wobei in der Stellung 1 dieses Zählers ein statisches Signal am Taktverteiler ansteht, sowie daß das Leitwerk weiterhin einen vorzugsweise hinär arbeitenden sogenannten Stufenzähler mit einer daran angeschlossenen Decodierungslogik enthält, welcher durch getrennte, Leitungen aus dem Taktverteiler entweder weiterzählt oder gelöscht oder auf den jeweiligen, Stand des Zeitzählers eingestellt werden kann. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der standardisierten Befehlsimpulsfolgen mit der Ausgabe, eines Spannungsimpulses auf einer besonderen Leitung, dem Ha,uptbefehl, beginnt, wobei gleichzeitig der Zeitzähler voreingestellt wird, und daß anschließend der Taktverteiler Zählimpulse an den rückwärts zählenden Zeitzähler abgibt, so lange, bis entweder auf einer aus der Programmlogik kommenden Leitung das Eintreten einer besonderen Bedingung, der Fortschaltbedingung, gemeldet wird oder bis der Zeitzähler auf Eins zurückgezählt worden ist, worauf anschließend noch ein Zählirnpuls und danach auf einer weiteren Leitung ein Spannungsimpuls, der Nachbefehl, ausg a egeben wird, wonach schließlich ein Zählimpuls, an den Stufenzähler ergeht und gleichzeitig der Zeitzähler gelöscht wird, wobei die beschriebene Befehlsimpulsfolge (Wartebefehl) durch eine Spannung auf einer aus der Programmlogik stammenden Signalleitung (W-Leitung) ausgelöst wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der aus dem Leitwerk an den Zeitzähler ergehenden Zeitzählimpulse mittels eines Ausschaltverzögerungsgliedes in eine glatte Spannung übergeführt wird, welche so lange ansteht, wie die Zeitzählimpulse gLeicamäßig eintreffen, wobei die erzeugte Spanr.c#,.:ig als Zeitbefehl auf einer besonderen Leitung zur Verfügung steht. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere der standardisierten Befehlsimpulsfolgen darin besteht, daß der Hauptbefehl ausgegeben wird und die Voreinstellung des Zeitzählers erfolgt, daß aber anschließend der Inh-alt des Zeitzählers parallel in den Stufenzähler übertragen wird, woraufhin der Zeitzähler gelöscht wird und ein Zählimpuls an den Stufenzähler ergeht, wobei diese Befehlsimpulsfolge (Sprungbefehl) durch das Anstehen einer Spannung auf einer aus der Programmlogik stammenden Leitung (F-Leitung) ausgelöst wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprungbefehl derart modifiziert wird, daß zugleich mit dem Hauptbefehl und der Einstellung des Zeitzählers der vor dem Sprung maßgebende Standdes Stufenzählers in ein Reservierungsregister parallel, unter Umständen codiert, übertragen wird. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fehlen der Signale auf der W- oder F-Leitung nach dem Hauptbefehl sogleich der Zählimpuls für den Stufenzähler ausgegeben wird, wobei der Zeitzähler auf Null belassen wird. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorbeschriebenen Abläufe durch eine zu Beginn des Ablaufs auf einer aus der Programmlogik stammenden Leitung (Z-Leitung) anstehende Spannung dahingehend modifiziert werden kann, daß, nach Ausführung der Befehle in der zuvor beschriebenen Weise und Weiterzählung des Stufenzählers die Versorgung des Taktverteilers mit den Taktimpulsen unterbrochen wird, wodurch die folgenden Befehle nicht vor erneuter Freigabe des Taktes durch Betätigen einer Drucktaste ausgeführt werden, wobei weiterhin jedoch diese Taktfreigabe konjunktiv mit Bedingungen aus der zu steuernden Anlage und der gerade vorliegenden Stufe verknüpft werden kann. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anstehen einer Signalspannung auf einer aus der zu steuernden technischen Anlage kommenden Unterbrechungsleitung (U-Leitung) die gerade in Durchführung befindliche Befehlsimpulsfolge unterbrochen wird und statt dessen ein Unterbrechungszyklus eingeleitet wird, welcher bei Unterdrückung des Hauptbefehls in einem Sprungbefehl besteht, wobei der im Zeitzähler voreinzustellende Wert (die »Sprungadresse«) außer von der gegebenen Stufe noch von weiteren Signalen aus der zu steuernden Anlage abhängen oder auch als feste Adresse gewählt werden kann, wobei nach Ausführung dieses Sprunges das auf der U-Leitung eventuell noch anstehende Signal unwirksam gemacht und erst nach Fortfall und erneutem Erscheinen wieder zur Wirkung kommt, was erreicht wird durch Löschen eines Inhibierungsspeichers bei Ausführung des Sprunghefehls, dessen Ausgang mit dem Signal auf der U-Leitung konjunktiv.verknüpft ist, und erneutes Setzen dieses Speichers durch einen Spannungssprung richtiger Polarität auf der U-Leitung. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrechungszyklus durch das Setzen eines Speichers vor derr Eintreffen einer Spannung auf der U-Leitung mittels eines Hauptbefehlsimpulses für gewisse Zeil verhindert werden und erst nach Löschen dieses Speichers wieder freigegeben werden kann und daß andererseits der Unterbrechungszyklus eingeleitet werden kann bei einer längere Zeit auf der U-Leitung anstehenden, durch Setzen des Inffibierungsspeichers mittels des Hauptb-efehlsünpulses unwirksam gewordenen Signalspannung-11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktverteiler die Befehlsimpulsfolgen vorzugsweise so erzeugt, daß an den beiden Ausgängen einer bistabilen, von Impulsen des Taktverteilers abwechselnd in ihre beiden Stellungen gebrachten Kippstufe Impulsfolgen der halben Frequenz und entgegengesetzter Phasenlage P, und Pl, erzeugt werden, und daß im Taktverteiler zwei Markierungsspeichergruppen M, und Ml, aus zwei bzw. drei bistabilen Kipp- stufen bestehend, enthalten sind, welche in an sich beliebiger, jedoch zweckmäßig zu wählender Codierung die Zahlen 0 ... 3 bzw. 0 ... 4 darstellen sollen, und daß die Erzeugung der Befehlsimpulsfolgen aus dem Zusammenwirken der Taktimpulsfolgen P, und Pl mit den Markierungsspeichergruppen M, und M, derart erfolgt, daß zu Beginn einer Befehlsiinpulsfolge beide Markierungsspeichergruppen sich im Zustand 0 befinden, woraufhin auf den Takt P, und bei MO = 0 nach Maßgabe der Spannungen auf den Leitungen (W und S) die Markierung MO auf verschiedene Werte gemäß der gewählten Codierung eingestellt wird, wobei zugleich durch die Konjunktion (M, = 0) und P, der Hauptbefehlsimpuls auf der zugehörigen Leitung erzeugt und der VoreinsteRimpuls des Zeitzählers ausgegeben wird, während auf den darauffolgenden Takt PO die Markierung M, nach Maßgabe des dann anstehenden Wertes von M, so verändert wird, daß auf den darauffolgenden Takt Pl beispielsweise Zeitzählimpulse (falls die dann erreichte Stellung von M, auf das Vorliegen eines W-Befehls hinweist) oder daß statt dessen die übertragung des Zeitzählers in den Stufenzähler erfolgt, falls M, auf einen S-Befehl hinweist, und daß der weitere ,Ablauf analog dem bisher beschriebenen Verfahren erfolgt, derart, daß aus den Taktimpulsen PO und der Markierungsspeichergruppe M, bzw. den Taktimpulsen P, und der Markierungsspeichergruppe M, durch logische Konjunktionen einerseits die Befehlsünpulsfolgen abgeleitet werden und daß andererseits die Einstellung der jeweils nicht zur Impulsausgabe herangezogenen Markierungsspeichergruppe Mi bzw. M, vorgenommen wird, wobei am Ende eines jeden Ablaufs beide Markierungsspeichergruppen wieder auf Null gestellt sind und ein erneuter Befehlszyklus eingeleitet werden kann. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Decodierungslogik des Stufenzählers in einem Teil der Programmlogik konjunktiv mit Signalen aus der zu steuernden Anlage zusammengefaßt werden zu a) Signalen an das Leitwerk, wobei Signale gleichartiger Bedeutung auf - verschiedenen Stufen wiederum disjunktiv die eigentlichen Leitwerkssteuersignale W, S und Z sowie die statischen Torsteuerungen für die Voreinstellung des Zeitzählers- bilden" b) Signalen an die Äusganis verstärker, welche über- Relais oder dergleichen Stellglieder'des zu steuernden.technischen Systems betätigen, indem als weitere -Eingänge den logigehen Konjunktionen der Hauptbefehl oder der Nachbefehl --oder der Zeitbefehl zugeführt werden, -wobei die Gesamtheit der hier erwähnten Konjunktionen mit den zugehörigen Abgabeverstärker'n die Wogrammlogik darstellt. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis. 12, dadurch gekennzeichnet, daß wichtigere . Verstärker so kontrolliert werden, daß beiAuftreten eines Ausgangssignals ohne ein entsprechendes Eingangssignal wn Verstärker durch eine sinngemäße konjunktive Verknüpfung die Abschaltung der Spannungen aller Verstärker bewirkt wird und daß außerdem ein Zählersignal abgegeben und der weitere Steuerungsablauf unterbrochen wird, daß weiterhin mit bekannten Techniken die richtige Folge der vom Leitwerk ausgegebenen Signalspannungen überwacht wird, daß gegebenenfalls der Zeitzähler über Inipulsgatter auf, ungewollte Änderungen überwacht wird, - daß. der Stufenzähler doppelt ausgeführt und auf Äquivalenz überwacht wird und daß die Ausgänge der Decodierungslogik des Stufenzählers durch, Impulsgatter auf Änderungen in beiden Polaritäten überwacht werden, derart, daß nicht paarweises Auftreten von Änderungen in positiver und negativer Richtung als Fehler gewertet wird und daß alle diese Fehler angezeigt werden und zum Stop des Ablaufes führen. 14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die, Stellung 0 des Stufenzählers, welche durch -Löschung jederzeit eingestellt werden kann, aus einem Sprungbefehl besteht, dessen Adresse durch Einstellung von Schaltern oder von Drucktasten bestimmt wird, wobei zugleich die Z-Leitung erregt wird, # so, daß bei Freigabe des Taktes sich der Befehlszähler -auf die zur voreingestellten Stufe nächsthöhere Stufe einstellt und dort anhält, ohne daß Wirkungen auf die zu steuernde Anlage. ausgeübt worden waren. 15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbefehls-, Nachbefehls- und Zeitzählimpulse nicht nur zur Einwirkung auf das zu steuernde technische SY" stem, sondern auch zur Veränderung von weiteren Hilfsspeichern oder Hilfszählern herangezogen werden können. 16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Hilfszähler als Rückwärtszähler ausgebildet werden, welche durch gleichmäßige Impulsfolgen auf Null gezählt werden, worauffiin die Zählung- unterbrochen und ein Signal ausgegeben wird, das in die Programmlogik in gleicher Weise wie die aus dem technischen System stammenden Signale.eingegeben wird, daß mittels dieser Null-Signale Sprungbefehle bewirkt werden, welche Abänderungen des Programms zu wählbaren Zeitpunkten bewirken, und daß die Hilfszähler mittels des Haupt- oder Nachbefehls auf von der Programmloaik bestimmte Werte voreingestellt werden können, woraufhin die Zählung erneut beginnt, wodurch erreicht werden kann, daß in zyklischer Aufeinanderfolge verschiedene Progranimzweige wiederholt durchlaufen werden. 17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn auf den erreichten Programmstufen die Voreinstellung des Zeitzählers aus besonderen Kippstufenregistern erfolgt, in einem Hilfszählregister (Akkumulator), das auch als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildet sein kann, in welchem die bei W-Befehlen auftretenden Zeitzählimpulse additiv oder subtraktiv akkumuliert werden können, wobei aus der Programmlogik nach Maßgabe der jeweils erreichten Stufe bestimmt wird, ob das Tor dieses Zählers für die Zeitzählimpulse geöffnet werden soll, nach Ausführung der W-Befehle die Summe oder Differenz der Operandenregister steht. 18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf gewissen Programmstufen die Zeitzählimpulse von W-Befehlen als Schiebeimpulse für Schieberegister wirken, wobei insbesondere durch den Hauptbefehl eine parallele übertragung in das Schieberegister aus einem anderen Hilfsregister erfolgen kann und nach erfolgter Verschiebung durch den Nachbefehl eine Rückübertragung in das gleiche oder ein anderes Hilfsregister aus dem Schieberegister. 19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Additionen und Subtraktionen mit den Verschiebeoperationen, welche mathematisch Multiplikationen oder Divisionen mit bzw. durch Potenzen der Basis des verwendeten Zahlensystems bedeuten, zu Programmen für die rasche Durchführung von arithmetischen Operationen verbunden werden, derart, daß die in den Operandenregistern gespeicherten Zahlen als bewertete Stellen aufgefaßt, Addition und Subtraktion stellenweise nach dem Impulszählverfahren durchgeführt und die richtige Wertigkeit durch Verschiebeoperationen wiederhergestellt werden. 20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmlogik lediglich ein Programm zur Ansteuerung eines Kernspeichers enthält, welches derart beschaffen ist, daß nach Maßgabe eines zusätzlich erforderlichen Kernspeicheradreßregisters (Bit) in ein Kippstufenregister, dem Steuerregister, übertragen werden, woraufhin in einem weiteren Programmschritt der Inhalt dieses Steuerregisters als Befehl für das Leitwerk aufgefaßt wird, derart, daß über Konjunktionen einige Bits des Kippstufenregisters mit den Leitungen (W, S und Z) verbunden werden, weitere Bits mit den Leitungen für die Voreinstellung des Zeitzählers, während die restlichen Bits das zu beeinflussende Stenglied und die Fortschaltbedingung, angesteuert Über Decodierer, bestimmen, wonach nach Ausführung dieses Befehls der gleiche Zyklus wiederholt wird, wobei jedoch bei dem Sprungbefehl die übertragung des Befehls des Zeitzählerinhalts nicht in den Stufenzähler, sondern in das Kernspeicheradreßregister erfolgt, welches andernfalls durch das in der Programmlogik befindliche Programm am Ende eines jeden Zyklus um Eins erhöht wird.