DE3110385C2 - - Google Patents
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- DE3110385C2 DE3110385C2 DE3110385A DE3110385A DE3110385C2 DE 3110385 C2 DE3110385 C2 DE 3110385C2 DE 3110385 A DE3110385 A DE 3110385A DE 3110385 A DE3110385 A DE 3110385A DE 3110385 C2 DE3110385 C2 DE 3110385C2
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/14—Error detection or correction of the data by redundancy in operation
- G06F11/1402—Saving, restoring, recovering or retrying
- G06F11/1415—Saving, restoring, recovering or retrying at system level
- G06F11/1441—Resetting or repowering
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer
elektrischen, von einem Prozessor gesteuerten Anlage gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Anordnung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 28 32 216, insbesondere den
Schluß der Beschreibung bekannt. Jedoch kann die Wiederaufnahme
des Betriebs genau in dem Punkt, in dem die Anlage
angehalten wurde, in bestimmten Fällen für diese Anlage oder
die Gegenstände, die damit behandelt werden, zu Schwierigkeiten
führen oder gar gefährlich sein. Insbesondere gefährdet die
Abwesenheit oder der falsche Wert bestimmter physikalischer
Größen zum Zeitpunkt der Stromrückkehr gegenüber denen, die
normalerweise vorhanden sein müssen, die einwandfreie Ausführung
bzw. Fortsetzung des Programms.
Es ist aus dem Sonderdruck aus "Siemens-Zeitschrift",
Dezember 1972, H. 12, S. 923 bis 928,
grundsätzlich bekannt, bei Recheneinrichtungen, insbesondere
auch bei Prozeßrechnern, nach einem Spannungsausfall den
Wiederanlauf des Rechnersystems danach zu unterscheiden,
wie lange der Ausfall gedauert hat. Insbesondere wird nach
einem langen Ausfall ein Wiederanlaufprogramm gestartet,
nachdem vorher die gesamte Peripherie und das Programm in
den Anfangszustand zurückgesetzt wurde. Es sind jedoch
keinerlei Angaben gemacht worden, wie dieses Wiederanlaufprogramm
ablaufen soll, insbesondere ob und welche Zustände der
Anlage beim Wiederanlaufen berücksichtigt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben,
bei dem die Anlage selbst bei der Rückkehr der Stromversorgung
bestimmt, ob gestoppt oder eine Wiederaufnahme des unterbrochenen
Programms ausgeführt wird, und die bei einer Wiederaufnahme
den Zustand bestimmt, bei dem die Wiederaufnahme
ausgeführt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Auf diese Weise wird sicher verhindert, daß ein Programm
fortgesetzt wird, dessen Weiterführung zwecklos oder gar gefährlich
ist. Insbesondere wird das Programm nicht fortgesetzt, wenn
die Unterbrechungsdauer der Stromversorgung länger ist als
ein Sollwert, denn die Wiederaufnahme eines unterbrochenen
Programms wird bei einer zu langen Dauer in den meisten Fällen
zwecklos sein. So wäre es z. B. absolut sinnlos, das Backen
eines Brotes in einem Backofen fortzusetzen, wenn der Ofen
länger als z. B. eine Stunde abgeschaltet gewesen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.
Vorrichtungsmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sind in
den Unteransprüchen 7 bis 15 gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Anlage zur
Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 das Blockschaltbild eines Mikroprozessors
und seiner Speisung mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät,
Fig. 3a . . . 3i Spannungsdiagramme abhängig von
der Zeit an verschiedenen Punkten des Schaltbilds nach Fig. 1.
In Fig. 1 sind zwei Anschlüsse 101 und 102 des
Netzes an einen zweifachen Unterbrecher 103 angeschlossen,
einerseits an eine Steuereinheit 104 und andererseits an
die ersten Anschlüsse über einige Elemente, die die Art
und die Funktion des Apparates kennzeichnen. So sind in
einer Waschmaschine z. B. das Element 105 ein Tauchsiederelement,
das Element 106 ein Motor, die Elemente 108 und
107 zwei Magnetventile. Die zweiten Anschlüsse davon sind
mit der Steuereinheit verbunden.
Das Netz ist ebenfalls mit 1 und 2 hinter dem
Unterbrecher 103 an eine Gleichrichter- und Regeleinheit
109 angeschlossen, die zwei Gleichspannungen mit positiven
Polaritäten Vb 1 und Vb 2 erzeugt, und deren gemeinsamer
negativer Pol mit Masse 8 verbunden ist.
Ein Multiplexer 111 empfängt über seine Eingangskanäle
112, 113, 114 und 115 die erforderlichen Informationen
zum Durchführen des Programms, z. B. die von Hand
ausgeführte Wahl eines Programms auf dem Kanal 112 sowie
abhängig von der Art und der Funktion des betreffenden
Apparats, Informationen über den Wert der physikalischen
Größen, beispielsweise der Temperatur oder anderer Größen
auf den anderen Kanälen.
Ein Ausgangskanal des Multiplexers 111 ist mit
einem Mikroprozessor 15 verbunden, an den ein Festwertspeicher
160 angeschlossen, wobei der Mikroprozessor mit
zwei Ausgangskanälen, d. h. mit der Steuereinheit 104 und
mit einer Anzeigeeinheit 117, verbunden ist.
Die positiven Speiseanschlüsse des Multiplexers
111, des Mikroprozessors 115, des Speichers 160 und der
Anzeigeeinheit 117 sind an einen Leiter 11 mit der Spannung
Vb 1 angeschlossen, während die negativen Speiseanschlüsse
mit Masse 8 verbunden sind.
Der Mikroprozessor 15 ist weiter über einen
bilateralen Kanal mit der Steueranordnung 119 verbunden.
Das Steuergerät ist über den Unterbrecher 121 in mechanischer
Verbindung mit dem zweifachen Unterbrecher 103 an
Masse gelegt.
Der Mikroprozessor 15 in der Kombination mit
dem Speicher 160 empfängt die Befehle und Informationen
über den Multiplexer 111 und steuert das Steuergerät 104
mit sequentiellen Operationsbefehlen für die Elemente an,
die die Art und die Funktion des Apparates kennzeichnen.
Gleichzeitig steuert der Mikroprozessor 15 die
Einheit 117 mit Anzeigebefehlen der gewählten Programmart
und des Programmablaufs an.
Da eine der Hauptfunktionen der Steueranordnung
119 die Sicherstellung der das unterbrochene Programm
identifizierenden Daten ist, wird diese Einheit oft mit
Sicherstellungseinheit oder Sicherstellungsgerät bezeichnet.
Bei Stromunterbrechung detektiert die Sicherstellungseinheit
119 einen Geschwindigkeitsunterschied im
Spannungsabfall zwischen den Leitern 11 und 120 und sendet
sofort einen Übertragungsbefehl für die Daten laufenden
Programms zum Mikroprozessor, bevor die Spannung Vb 1 unter
einen bestimmten spezifizierten niedrigen Grenzwert absinkt.
Für die Dauer der Unterbrechung werden die
Daten in einen Speicher der Einheit 119 eingeschrieben,
der beispielsweise vom CMOS-Typ mit geringer Leistungsaufnahme
ist und aus einer Hilfsspannungsquelle gespeist
wird, die z. B. ein Speicherkondensator ist und die Quelle
Vb 1 ersetzt.
Beim Rückkehren des Stroms wird die Dauer der
Unterbrechung gemessen und dabei kann es unabhängig vom
Problem der Datensicherstellung wünschenswert sein, die
Wiederaufnahme des laufenden Programms nach einer zu langen
Unterbrechung abzulehnen, weil dabei die Möglichkeit besteht,
daß bei Stromrückkehr die Anlage ohne Aufsicht ist. Wenn
ein Speicherkondensator als Hilfsspannungsquelle benutzt
wird, wird die Unterbrechungsdauer von der Messung der
Restspannung an den Anschlüssen des vor dem Auftreten der
Unterbrechung geladenen Kondensators abgeleitet, der auf
vorteilhafte Weise den Sicherstellungsspeicher in der
Einheit 119 speist. Die Dauer der Unterbrechung kann z. B.
auch aus der Ablesung eines Zählers abgeleitet werden, der
am Anfang der Stromunterbrechung aktiviert wird und die
Impulse eines Taktgebers zählt.
Die Dauer, nachdem eine Wiederaufnahme des
Programms unerwünscht ist, kann auch von der Stelle im
Programm, bei der die Stromunterbrechung auftrat, sowie
von der Art des Programms abhängig sein. Zum Beispiel kann
in einem Ofen das Schmoren einer Gemüseplatte nach einer
Unterbrechung von einer Viertelstunde wiederaufgenommen
werden, während eine solche Dauer für das Backen von Brot
fatal ist. Wenn eine solche Dauer einen vorgegebenen Wert
unterschreitet, werden mehrere physikalische Größen, die
den momentanen Zustand der Maschine definieren, vom
Mikroprozessor gemessen. Diese physikalischen Größen werden
vom Mikroprozessor mit Identifikationswerten entsprechend
der Programmphase verglichen, in der sich die Anlage
befindet. Das Vergleichsergebnis stellt die Bedingungen zur
Fortsetzung des unterbrochenen Programms fest.
Wenn jedoch das Vergleichsergebnis zeigt, daß
die Bedingungen zur Fortsetzung des Programms nicht
erfüllt sind, nimmt der Mikroprozessor das erwähnte Programm
nicht wieder auf und versetzt die Anlage in den dem Start
des ganzen Programms vorangehenden Zustand.
Nach der Rückkehr des Stroms erfolgt die Detektierung
eines Codes in den empfangenen und von der
Sicherstellungsanordnung 119 übertragenen Informationen, wobei
die abweichende Wiedergabe des Codes eine falsche Sicherstellung
ergibt, die die Fortsetzung des laufenden Programms
nicht erlaubt, wobei der erwähnte Code ein erstes Wort ist,
das in ein Schieberegister eingetragen wird, das während
der Unterbrechung mit Spannung versorgt wird und den
Sicherstellungsspeicher der Anordnung 119 darstellt.
Wenn das Vergleichsergebnis des Anlagezustands
mit den Sollwerten zeigt, daß die Bedingungen zum Fortsetzen
des Programms nicht erfüllt sind, sorgt der Mikroprozessor
für ihre Wiederherstellung, wobei einige dieser
Bedingungen physikalische Größen sein können, in welchem
Fall der Mikroprozessor die Fortsetzung des Programms
erlaubt und gleichzeitig diese physikalischen Größen auf
ihre dem erwähnten Programm entsprechenden Sollwerte
zurückstellt; z. B. läßt der Mikroprozessor in einer Waschmaschine
nach der Rückkehr des Stroms die Temperatur der Lauge
messen und vergleicht sie mit dem Sollwert entsprechend
der Waschprogrammphase, die die Maschine erreichte, und
gibt den Befehl zum Aufwärmen der Lauge gleichzeitig mit
der Fortsetzung des Programms, wenn die Messung der Temperatur
einen zu niedrigen Wert angibt.
Die Programmierung des Mikroprozessors bei
bestimmten Anlagen basiert auf Programmschritte analog der
Funktion der elektromechanischen Programmierer in den
Anlagen der vorangehenden Generation.
In dieser Anlagenart besteht der Gesamtzyklus
des Betriebs aus einer bestimmten Anzahl von Elementarschritten
entsprechend je einer Durchführung einer Funktion
und ihr Fortgang ist mit mehreren Bedingungen verknüpft;
eine bestimmte Anzahl dieser Schritte in wahlfreier
Verteilung auf den Zyklus können abhängig von der vom
Benutzer gewählten Programmart abgerufen werden.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einer derartigen Anlage, wenn nach dem
Vergleich des Anlagenzustands mit den Sollwerten die
Bedingungen zur Fortsetzung des Programms nicht erfüllt sind,
versetzt der Mikroprozessor die Maschine in den Zustand
entsprechend der Durchführung eines Programmschritts vor
dem Schritt, bei dessen Durchführung die elektrische
Störung auftrat.
In Fig. 2 mit Bezugsziffern gleich den Bezugsziffern
in Fig. 1 ist in einer gestrichelten Umrahmung
die Steueranordnung 119 nach der Erfindung dargestellt.
Die zwei Anschlüsse 1 und 2 des Netzes sind
mit Anoden bzw. Kathoden verbunden, die durch zwei
Gleichrichterdiodenpaare 3, 4 und 5, 6 miteinander verbunden sind.
An die miteinander verbundenen Kathoden der
Dioden 3 und 5 ist ein positiver Leiter 7 mit ungeregelter
Spannung angeschlossen, während die miteinander verbundenen
Anoden der Dioden 4 und 6 mit gemeinsamer Masse 8 verbunden
sind, wobei ein stromaufwärts liegender Filterkondensator 9
zwischen dem Leiter 7 und Masse angeordnet ist.
Der Leiter 7 ist an den Eingang einer
Spannungsregelschaltung 10 angeschlossen, deren Ausgang an einen
positiven Leiter 11 mit geregelter Spannung Vb angeschlossen
ist, wobei ein stromabwärts liegender Filterkondensator 12
zwischen dem Leiter 11 und Masse angeordnet ist.
Zwei Speisestifte 13 und 14 eines Mikroprozessors
15 sind mit einem Leiter 11 bzw. mit Masse 8 verbunden,
während ein Ausgangsstift 16 des erwähnten Mikroprozessors
über einen Widerstand 17 an die Basis eines Unterbrechertransistors
18 vom pnp-Typ angeschlossen ist, wobei ein
Widerstand 19 und ein Kondensator 20 zwischen dieser Basis
und dem Leiter 11 angeordnet sind.
Der Kollektor des Transistors 18 ist an die
Anode einer Isolierungsdiode 21 angeschlossen, deren
Kathode mit einem positiven Leiter 22 verbunden ist,
zwischen dem und der Masse 8 ein Speicherkondensator 23
angeordnet ist, der von einem, mechanisch mit dem Start/Stop-
Unterbrecher des Apparats verbundenen Unterbrecher 24
nebengeschlossen ist.
Die Speiseanschlüsse eines Schieberegisters 25
sind mit dem Pluspol an den Leiter 22 und mit dem Minuspol
an Masse 8 angeschlossen; der Dateneingabeanschluß des
Registers 25 ist mit dem Ausgang eines UND-Gatters 26
verbunden, von dem ein Eingang an einen "Allgemeindaten"-
Ausgangsanschluß 27 des Mikroprozessors 15 angeschlossen
ist, während der Datenausgabeanschluß dieses Registers
mit einem Eingang eines UND-Gatters 28 verbunden ist, dessen
Ausgang mit einem "sichergestellten Daten"-Anschluß 29
des Mikroprozessors 15 verbunden ist.
Zwei Codierungs-Ausgangsanschlüsse 30 und 31
und ein Taktgeberausgangsstift 32 des Mikroprozessors 15
sind mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen eines
Demultiplexers 33 verbunden, dessen Speiseanschlüsse mit
dem Leiter 11 bzw. mit Masse 8 verbunden sind.
Einer der Taktgeberausgänge des Demultiplexers 33
ist an einen Eingang eines UND-Gatters 34 angeschlossen,
dessen Ausgang an den Taktgebereingang des Registers 25
angeschlossen ist, wobei ein Widerstand 35 außerdem
zwischen dem Ausgang des erwähnten Gatters und der Masse 8
angeordnet ist.
Die Anode einer Isolierungsdiode 36 ist mit dem
Leiter 11 und die Kathode mit einem positiven Leiter 37
verbunden, wobei ein Speicherkondensator 38 zwischen dem
erwähnten Leiter und Masse 8 angeordnet ist.
Der negative Eingang eines ersten Komparators 39
ist an eine Widerstandsbrücke 40, 41 zwischen dem Leiter 37
und Masse 8 und der positive Eingang an eine andere Widerstandsbrücke
42, 43 zwischen dem Leiter 7 und Masse 8 angeschlossen.
Der Ausgang des Komparators 39 ist mit einem
Unterbrechungseingang 44 des Mikroprozessors 15 sowie
einerseits mit dem Leiter 37 über einen Widerstand 45
und andererseits mit dem positiven Eingang über einen
Widerstand 46 verbunden.
Der positive Eingang eines zweiten Komparators 34
ist an eine erste Widerstandsbrücke 55, 56 zwischen dem
Leiter 11 und Masse 8 und der negative Eingang an eine
zweite Widerstandsbrücke 57, 58 zwischen dem Leiter 37
und Masse angeschlossen.
Der Ausgang des Komparators 54, der von einem
Kondensator 59 von der Masse getrennt gehalten wird, ist
gleichzeitig mit dem Kondensator 11 über einen Widerstand 60,
mit dem Befehlseingang des elektronischen Unterbrechers 50
und mit den zweiten Eingängen der Gatter 26, 28 und 34
verbunden.
Der negative Eingang eines dritten Komparators 47
ist an eine Widerstandsbrücke 48, 49 zwischen dem Leiter 37
und Masse und der positive Eingang über einen elektronischen
Unterbrecher 50 an den Leiter 22 angeschlossen, wobei ein
Widerstand 51 außerdem zwischen dem erwähnten positiven
Eingang und Masse angeordnet ist.
Der Ausgang des Komparators 47 ist einerseits
Gültigkeits-Eingang 52 des Mikroprozessors 15
und andererseits an den Leiter 37 über einen Widerstand 53
angeschlossen.
Ein Kondensator 61 befindet sich zwischen einem
Rückstelleingang 62 des Mikroprozessors 15 und Masse 8,
wobei der Kondensator von der Emitter-Kollektor-Strecke
eines pnp-Transistors 63 nebengeschlossen ist, dessen Basis
an den Ausgang des Komparators 54 angeschlossen ist.
Zur Vereinfachung der folgenden Erläuterungen
sind nur diejenigen Verbindungen des Mikroprozessors 15,
die sich direkt auf die Sicherstellungseinheit beziehen,
dargestellt, unter Ausschluß der anderen Verbindung
betreffend die Informationseingänge und Befehlseingänge für
die spezifische Anlage, in der sie sich befinden, welche
Anlage eine Waschmaschine oder ein Geschirrspüler, ein
Ofen usw. sein kann.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Geräts ist
es, die im Mikroprozessor 15 gespeicherten Daten zu dem
Zeitpunkt sicherzustellen, in dem eine Stromunterbrechung
an den Anschlüssen 1 und 2 des Netzes auftritt.
Aus Fig. 3a und 3b, die die Spannungen am
Leiter 7 (VR) bzw. am Leiter 11 (Vb) darstellen, ist
ersichtlich, daß zum Zeitpunkt t₁, zu dem die Unterbrechung
auftritt, die Spannung VR absinkt und die Spannung Vb bis
zum Zeitpunkt t₃ stabil bleibt, der dem Wert von VR
entspricht, bei dem die Regelung unwirksam wird; zu diesem
Zweck wird dem stromabwärts liegenden Filterkondensator 12
ein höherer Wert gegeben als der des stromaufwärts liegenden
Filterkondensators 9.
Andererseits wird davon ausgegangen, daß bei
einer Nenn-Speisespannung von 5 V für den Mikroprozessor 15
diese Spannung auf 4,5 V abfallen kann, ohne daß der
Betrieb des Mikroprozessors dadurch beeinflußt wird;
es steht also zwischen dem Anfang der Unterbrechung und
der kritischen Schwelle der Spannung Vb ein Zeitraum von
einigen Millisekunden zur Verfügung, der zugunsten des
Sicherstellungsgeräts nach der Erfindung ausgenutzt wird.
Im Normalbetrieb ist die Spannung zum positiven
Eingang des Komparators 39 aus dem Kondensator 7 höher als
die am negativen festen Eingang vom Kondensator 11 über
die Widerstandsbrücke 40, 41; unter diesen Bedingungen
erzeugt der Ausgang des Komparators 39 einen "hohen"
Ruhepegel am Unterbrechungseingang 44 des Mikroprozessors 15
(Fig. 3c).
Bei einer Stromunterbrechung sinkt die Spannung
VR des Leiters 7 vom Zeitpunkt t₁ an (Fig. 3a) und beim
Erreichen des Werts 8 V zum Zeitpunkt t₂ klappt der Ausgang
des Komparators 39 zu einem "niedrigen" Pegel (Fig. 3c) um,
der bei der Zuführung zum Eingang 44 des Mikroprozessors
das normale Programm unterbricht und durch ein
Unterbrechungsprogramm ersetzt. Dieses neue Programm gibt
einerseits mittels einer logischen Codierung der Ausgänge 30
und 31 den Durchgang von Taktgeberimpulsen aus dem Ausgang
32 zum Gatter 34 über den Demultiplexer 33 und andererseits
die "Ausgabe" am Anschluß 27 der erforderlichen Daten zum
möglichen Wiederaufnehmen des normalen Betriebs frei.
In dieser Zeit sind die Gatter 26, 28 und 34
offen und der Unterbrecher 50 geschlossen, wobei ihre
Befehlseingänge einen "hohen" Pegel (Fig. 3e) infolge des
Zustands des Ausgangs des Komparators 54 führen, dessen
Spannung am positiven Eingang höher als die am negativen
Eingang ist; unter diesen Bedingungen bewirken die Taktimpulse
des Gatters 34 das Füllen des Registers 25 mit
Daten aus dem Gatter 26 (Fig. 3d).
Nach einem ausreichenden Zeitverlauf zum Füllen
des Registers 25 mit allen Daten, in diesem Fall etwa
350 µs, ändert das Unterbrechungsprogramm des Mikroprozessors
die logische Codierung der Ausgänge 30 und 31 und
bricht auch den Füllvorgang ab; es sei bemerkt, daß dieser
Füllzyklus zur besseren Verständlichkeit in Fig. 3d
beträchtlich erweitert ist.
Vom Zeitpunkt t₃ (Fig. 3a) sinkt die Spannung Vb
des Leiters 11 und wenn sie die Schwelle von 4,5 V erreicht,
klappt der Ausgang des Komparators 54 um, schließt die
Gatter 26, 28 und 34, öffnet den Unterbrecher 50 und macht
den Transistor 63 (RESET) leitend (Fig. 3e).
Ebenso bewirkt der niedrige Wert der Spannung Vb
des Leiters 11 die Sperrung der Diode 21, wodurch die
Ladung des Kondensators 23 auf einem hohen Wert gehalten
wird; es ergibt sich daraus, daß das Register 25 vom
CMOS-Typ mit sehr geringer, spezifischer Leistungsaufnahme
nach wie vor gespeist wird, ohne die Gefahr einer zufälligen
Entladung über seine Dateneingänge und Datenausgänge durch
die Sperrung der Gatter 26 und 28.
Der niedrige Wert der Spannung Vb des Leiters 11
sorgt auch für die Sperrung der Diode 36, die für eine
bestimmte Zeit dafür sorgt, daß die Ladung des Kondensators
38 vom Leiter 37 die Komparatoren 39, 47 und 54 versorgt.
Bei der Rückkehr des Stroms genügt die Spannung
VR zum Zeitpunkt t₄ (Fig. 3a) zum Erhöhen der Spannung Vb
auf 4,5 V (Fig. 3b), wodurch erneut die Komparatoren
gespeist werden, infolgedessen zunächst die Gatter 26, 28
und 34 geöffnet und der Unterbrecher 50 geschlossen werden
(Fig. 3e). Dagegen wird der Transistor 18 durch eine positive
Spannung an seiner Basis aus dem Ausgang 16 des Mikroprozessors
15 gesperrt gehalten (Fig. 3f); unter diesen
Bedingungen hält der Kondensator 23 die Aufladespannung
fest, die er bei der Rückkehr des Stroms hatte, wobei diese
Spannung über den Unterbrecher 50 dem positiven Eingang
des Komparators 47 zugeführt wird.
Der Wert der Restspannung des Kondensators 23
zum Zeitpunkt der Rückkehr des Stroms bildet offensichtlich
eine Funktion der Dauer der Unterbrechung; es gibt aber
einen minimalen Speisespannungswert des Registers 25,
unter dem die Sicherstellung der gespeicherten Daten nicht
gewährleistet ist, zum Beispiel 3 V.
Wenn der Restwert der Spannung zum Zeitpunkt
der Stromrückkehr höher als dieser kritische Wert ist
(strichpunktierte Linie in Fig. 3g), erzeugt der Ausgang
des Komparators 47 zum Zeitpunkt t₄ am Gültigkeitseingang 52
des Mikroprozessors 15 einen hohen Pegel (Fig. 3h), der
einen Übertragungsvorgang der sichergestellten Daten im
Register 25 zum Mikroprozessor 15 über den Eingangsstift 29
und das Gatter 28 freigibt (Fig. 3d).
Wenn der Wert der Restspannung niedriger als die
Sicherheitsschwelle (punktiert in Fig. 3g) ist, führt der
Ausgang des Komparators 47 nach wie vor einen niedrigen
Pegel (Fig. 3i) und der Mikroprozessor tritt in den Wartezustand
für eine neue Programmierung.
Der Augenblick der Wahl zwischen diesen zwei
Möglichkeiten erscheint zum Zeitpunkt t₅ (Fig. 3a), zu
dem der Ausgang des Komparators 39 erneut einen "hohen"
Pegel am Unterbrechungseingang 44 des Mikroprozessors
erzeugt; es ist also wichtig, daß der Transistor 18 in diesem
Augenblick noch gesperrt ist, was durch das Aufschieben
des Augenblicks verwirklicht wird, in dem am Ausgang 16
des Mikroprozessors das Signal zum Leitendmachen des
Transistors 18 erscheint (Fig. 3f), das das erneute Aufladen
des Kondensators 23 freigibt.
Es sind Einrichtungen zur Lösung bestimmter
Situationen, die auftreten können, vorgesehen; beispielsweise
verbleibt nach dem Füllen der Register der Mikroprozessor
15 in einer Warteschleife für eine Sekunde, wenn
ein zu langsamer Abfall der Netzspannung die Wiederherstellung
des normalen Betriebs gefährdet.
So wird auch bei einer unregelmäßigen Stromrückkehr
die Neuintegration der im Register gespeicherten
Daten zum Mikroprozessor ebenfalls erst nach einer Warteschleife
von einer Sekunde durchgeführt.
Nach der Stromrückkehr und vor dem Anstieg der
den Mikroprozessor speisenden Spannung Vb auf einen
genügenden Wert kann der Ausgangspegel des Anschlusses 16
hierdurch unregelmäßige Werte annehmen; um ein teilweises
Aufladen des Kondensators 23 durch den zufälligen leitenden
Zustand des Transistors 18 zu vermeiden, bevor der Wert
der Restspannung berücksichtigt ist, ermöglicht es der
Kondensator 20 an der Basis des Transistors, ihn durch
positive Polarisierung seiner Basis beim Anstieg der Spannung
Vb gesperrt zu halten.
Das Gatter 34 ist gesperrt, sobald die Spannung
Vb 4,5 unterschreitet, und verhindert jede Übertragung
unregelmäßiger Signale auf den Takteingang des Registers
25, die seinen Inhalt beeinflussen können und zufälligen
Betrieb des Mikroprozessors 15 und des Demultiplexers 33
beim Auftreten einer ungenügenden Speisespannung verursachen.
Der Kurzschlußunterbrecher 24 des Kondensators
23 ist mit dem allgemeinen Ein-/Aus-Unterbrecher (nicht
dargestellt) des Apparats derart mechanisch gekoppelt,
daß er sich schließt, nachdem die Speisung der Anschlüsse
1 und 2 verschwunden ist, und sich öffnet, bevor diese
Anschlüsse mit dem Netz verbunden werden; auf diese Weise
wird vermieden, daß das Gerät ein gezieltes Abschalten
des Apparats als eine zufällige Unterbrechung der
Elektrizitätsversorgung betrachtet.
Die Verwendung des Steuervorgangs und der
Sicherstellungsanordnung nach der Erfindung ist beispielsweise
anhand einer von einem Mikroprozessor gesteuerten Waschmaschine
erläutert.
Der Mikroprozessor (15) dabei ist im Handel
mit der Bezugsnummer 8035 der Firma Signetics erhältlich,
der Demultiplexer (33) ist vom Typ "74 LS 139" und das
Schieberegister (25) ist ein zweifacher "4006" der gleichen
Firma.
In der Tabelle I sind als Beispiel alle Programmschritte
einer Waschmaschine angegeben, deren Mikroprozessor
für eine schrittweise Programmierung eingerichtet ist.
Die Ablaufdiagramme der nachstehenden Tabellen
sowie die begleitenden Erläuterungen beschreiben die für
diese besondere Anwendung ausgelegte Software.
Wenn der Mikroprozessor 15 einen Unterbrechungsbefehl
empfängt, der durch die Detektierung des Spannungsabfalls
vor dem Regler 10 ausgelöst wird, überträgt er
auf das Register 33 alle erforderlichen Daten zum
Wiederaufnehmen des Waschzyklus, d. h.
- - einen Vierbitcode (1 0 0 0) des Zustands des Registers,
- - ein erstes Wort von acht Bits mit der Nummer eines der ausgewählten Waschprogramme (Baumwolle 95°, synthetische Stoffe, Leinen usw.) und die gewählten Möglichkeiten wie "Vorwäsche" nach Wunsch, "Sparprogramm" durch die Reduzierung der Temperatur und des Wasserniveaus, "halbvoll" ebenfalls durch Reduktion des Wasserpegels,
- - ein zweites Wort von acht Bits mit der Laugentemperatur und der Schleudergeschwindigkeit,
- - ein drittes Wort von acht Bits mit den Anzeigeinformationen für die Zyklusstufen des Waschvorgangs im Zusammenhang mit dem Programm und den gewählten Zusatzprogrammen (Vorwäsche, Hauptwäsche, vier Spülvorgänge, Spülstopp, letzter Spülgang),
- - ein viertes Wort von acht Bits mit dem Zustand der Waschmaschine zum Zeitpunkt der Unterbrechung (Schritt Nr. 1 . . . 32, Tabelle I).
Jede Sequenz zum Eingeben der vier Zustandswörter
wird von einem Ausgangsunterprogramm vorbereitet,
das in der Tabelle III detailliert angegeben ist.
Obige Informationsübertragung erfolgt in etwa
350 µs und nach einem letzten Ausgangsunterprogramm
erreicht der Mikroprozessor 15 eine Warteschleife mit einer
Dauer von 1 Sekunde, um eine Wiederaufnahme des Maschinenbetriebs
bei zu langsamem Abfallen der Netzspannung zu
vermeiden.
Der durch die Rückkehr der Speisung (RESET) zum
Beginn seines Programms rückgestellte Mikroprozessor 15
fängt mit folgenden Operationen an:
- - Annullierung der Befehle der Steuereinheit 104 (Fig. 1), wodurch die Maschine unwirksam wird;
- - Löschung der Siebensegment-Anzeiger und der Leuchtdioden der Anzeigeeinheit 117;
- - Ermittlung der Restspannung der Speisung im Sicherstellungsregister 25 durch die Ablesung des Ausgangs des Komparators 47.
Wenn die Restspeisespannung des Kondensators 23
weniger als 3 V ist, tritt die Maschine in den Wartezustand
für ein neues Waschprogramm; im entgegengesetzten Fall bei
Fortsetzung des Programms:
- - Befehl zum Neuaufladen des Kondensators 23,
- - Auslesen des Codes, der zum Akzeptieren einer Rechtsverschiebung des Registers und zur Berücksichtigung bei Auslesen der vier sichergestellten Wörter - geschriebener Code 1 0 0 0, gelesene gültige Codes 1 0 0 0 und 1 0 0 - ausgelegt. Wenn das erste oder das zweite gelesene Bit 1 ist, ist die Sicherstellung ungültig und tritt die Maschine ebenfalls in eine Warteschleife für ein neues Waschprogramm.
Diese Verschiebungstoleranz um eine Stelle im
Register erlaubt die Berücksichtigung des Auftretens eines
Streuimpulses zum Zeitpunkt des erneuten Anlegens der
Spannung und der als Taktimpuls vom erwähnten Register
betrachtet werden könnte.
- - aufeinanderfolgendes Auslesen der vier Wörter von acht Bits des Registers 25,
- - Wiederherstellung der Betriebsparameter in den inneren Registern (Initialisierung),
- - Prüfung des Stop-Schritts. In zwei Fällen darf die
Wiederaufnahme des Betriebs beim Stop-Schritt nicht
erfolgen:
- 1. Stop bei einem Heizungsschritt, Rückkehr zum vorangehenden Wassereinlauf-Schritt, zum Vermeiden eines Heizvorgangs ohne Wasser: Stopschritt 2, Rückkehrschritt 1 (Tabelle I), Stopschritt 6, Rückkehrschritt 5
- 2. Stop bei einem Schleudervorgangsschritt, Rückkehr zum vorangehenden Wassereinlaufschritt, um eine bessere Verteilung der Wäsche in der Trommel beim Schleudergang zu erreichen (Start des Schleudergangs bei mit Wasser gefüllter Trommel)
- Stopschritt 22 oder 23, Rückkehrschritt 20, Stopschritt 29, 30 oder 31, Rückkehrschritt 26.
Der Spülstop (Schritt 27) wird kein zweites Mal
bei einem Stop in einem der Schritte 29, 30 oder 31
durchgeführt, weil ein Bit des vierten sichergestellten Worts
vorliegt, das den Wert "1" zum Zeitpunkt der Funktion
"Spülstop" hat.
- - Aktualisierung der Anzeige,
- - Neustart des Waschzyklus.
Claims (15)
1. Verfahren zur Steuerung einer elektrischen, von einem
Prozessor gesteuerten, mehrere auf zumindest eine physikalische
Größe einwirkende wählbare Programme aufweisenden
Anlage bei einer Störung der Stromversorgung während der
Ausführung eines ausgewählten Programms, wobei der Beginn
einer Stromunterbrechung erfaßt und das ausgewählte
Programm unterbrochen wird, ferner die dem unterbrochenen
Programm zugeordneten Kenndaten sichergestellt werden sowie
die Stelle erfaßt wird, bei der das ausgewählte Programm
unterbrochen wurde, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Stromrückkehr die Dauer der Stromunterbrechung gemessen und mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird,
daß bei einer gemessenen Unterbrechungsdauer, die größer als dieser vorgegebene Wert ist, ein Ablaufprogramm zum Einstellen eines Ruhezustandes gestartet wird,
daß bei einer gemessenen Unterbrechungsdauer, die gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, ein Wiederherstellungsprogramm zur Wiederherstellung des Programmzustandes bei der Unterbrechung und zur Fortsetzung des Programms gestartet wird, das die sichergestellten Kenndaten zum Prozessor übermittelt und den momentanen Wert zumindest einer der physikalischen Größen erfaßt und mit einem Bezugswert für die Stelle, bei der die Unterbrechung erfolgte, vergleicht und das unterbrochene Programm wieder aufnimmt, wenn der Wert der physikalischen Größe zumindest im wesentlichen dem Bezugswert entspricht, und bei einem unzulässig vom Bezugswert abweichenden, aber wiederherstellbaren Wert der physikalischen Größe bestimmt, an welcher Stelle das unterbrochene Programm neu zu starten ist, um den entsprechenden Wert der physikalischen Größe wiederherzustellen.
daß bei der Stromrückkehr die Dauer der Stromunterbrechung gemessen und mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird,
daß bei einer gemessenen Unterbrechungsdauer, die größer als dieser vorgegebene Wert ist, ein Ablaufprogramm zum Einstellen eines Ruhezustandes gestartet wird,
daß bei einer gemessenen Unterbrechungsdauer, die gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ist, ein Wiederherstellungsprogramm zur Wiederherstellung des Programmzustandes bei der Unterbrechung und zur Fortsetzung des Programms gestartet wird, das die sichergestellten Kenndaten zum Prozessor übermittelt und den momentanen Wert zumindest einer der physikalischen Größen erfaßt und mit einem Bezugswert für die Stelle, bei der die Unterbrechung erfolgte, vergleicht und das unterbrochene Programm wieder aufnimmt, wenn der Wert der physikalischen Größe zumindest im wesentlichen dem Bezugswert entspricht, und bei einem unzulässig vom Bezugswert abweichenden, aber wiederherstellbaren Wert der physikalischen Größe bestimmt, an welcher Stelle das unterbrochene Programm neu zu starten ist, um den entsprechenden Wert der physikalischen Größe wiederherzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Dauer der
Stromunterbrechung eine Restspannung an einer Hilfsspannungsquelle
gemessen wird, die vor der Unterbrechung auf einen gesteuerten
Ausgangspegel aufgeladen wurde und sich während der Unterbrechung
entlädt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem unzulässig vom Bezugswert
abweichenden momentanen Wert der physikalischen Größe ein
Ablaufprogramm gestartet wird, wenn der Wert der physikalischen
Größe entsprechend dem Bezugswert nicht wiederherstellbar
ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für eine
Anlage mit schrittweise, im wesentlichen abhängig von der
Zeit ablaufenden Programmen, wobei jeder Schritt der Durchführung
zumindest einer Funktion entspricht (sequentieller
Betrieb),
dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederherstellungsprogramm
das unterbrochene Programm bei einem dem Schritt, bei dem
die Unterbrechung auftrat, vorhergehenden Schritt startet,
um den Wert der physikalischen Größe wiederherzustellen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für eine
Anlage, deren Programm zumindest teilweise anhand der
Messung des Wertes wenigstens einer physikalischen Größe
abläuft (Funktionsbetrieb),
dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsetzung des unterbrochenen
Programms und gleichzeitig die Wiederherstellung
des erforderlichen Wertes der physikalischen Größe ausgelöst
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Hinzufügen eines das
unterbrochene Programm angebenden Mehrbit-Codes zu den Kenndaten während
der Sicherstellung bei der Stromrückkehr der Mehrbit-Code
in den sichergestellten Kenndaten detektiert und bei Nichterkennen
des richtigen Codes ein Ablaufprogramm gestartet
wird.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Umsetzer zum Umsetzen einer
von einer elektrischen Speisequelle erzeugten Spannung in
eine an den Prozessor angelegte Speisespannung, einer
Meßanordnung zum Messen des Wertes der zumindest einen physikalischen
Größe sowie einer zusätzlich zum Prozessor vorgesehenen
Steueranordnung, die eine Detektoreinrichtung, die
an den Umsetzer zum Detektieren des Beginns der
Stromunterbrechung sowie der Stromrückkehr angeschlossen ist,
eine Hilfsspannungsquelle und einen von dieser bei einer
Speisungsunterbrechung gespeisten Speicher aufweist, der
an einen Datenausgang des Prozessors angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (119)
Elemente (23, 50, 47, 54, 28) zur Bestimmung der Dauer
der Stromversorgungsunterbrechung und zu deren Vergleich
mit dem vorgegebenen Wert sowie zur Aktivierung der Anlage
nach der Stromrückkehr für die Fortsetzung des unterbrochenen
Programms enthält, wenn die Unterbrechungsdauer höchstens
gleich dem vorgegebenen Wert ist, und daß der Speicher (25)
eingangsseitig mit einem Datenausgang des Prozessors (15)
und ausgangsseitig mit einem Dateneingang des Prozessors (15)
über eine Gatterschaltung (26, 28) verbunden ist, die von
der Detektoreinrichtung (39, 47, 54) bei einer Stromunterbrechung
zur Freigabe einer Datenübertragung vom Prozessor
zum Speicher und bei der Rückkehr der Stromversorgung bei
einer gemessenen Unterbrechungsdauer höchstens gleich dem
vorgegebenen Wert zur Freigabe einer Datenübertragung vom
Speicher zum Prozessor durchlässig geschaltet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle einen
Speicherkondensator (23) enthält, der bis zum Beginn der
Stromunterbrechung an Spannung liegt und dessen eine
Klemme mit einem Speiseanschluß des Speichers (25) verbunden
ist, wobei er sich vom Beginn der Stromunterbrechung
an entlädt.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Speicherkondensator (23)
ein mit einem Ein/Aus-Schalter (103) der Anlage gekuppelter
Schalter (24) zum vollständigen Entladen des Speicherkondensators
verbunden ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung einen
ersten Komparator (39), von dem ein Eingang (-) über einen
Spannungsteiler (40, 41) an der vom Umsetzer (3 bis 6, 9,
10, 12) gelieferten Speisespannung (+Vb) und ein anderer
Eingang (+) über einen Spannungsteiler (42, 43) an der vom
Umsetzer umzusetzenden Spannung (VR) liegt, und von dem
ein Ausgang mit einem Eingang (44) des Prozessors (15)
verbunden ist, einen zweiten Komparator (54), von dem ein
Eingang (+) mit einem Ausgang (11) des Umsetzers (3 bis 6, 9,
10, 12) und ein anderer Eingang (-) mit einer Bezugspannungsquelle
(38, 57, 58) zum Erzeugen eines Signals an seinem
Ausgang verbunden ist, das eine Stromunterbrechung ab deren
Beginn angibt, und zum Erzeugen eines Signals bei der
Stromrückkehr, das diese Stromrückkehr angibt, und einen dritten
Komparator (47) enthält, von dem ein Eingang (+) vorzugsweise
über einen vom Ausgang des zweiten Komparators (54) gesteuerten
Schalter (50) mit einem Ausgang (22) der Hilfsspannungsquelle
(23) und ein anderer Eingang (-) mit einer weiteren
Bezugsspannungsquelle (38, 48, 49), deren Bezugsspannung
einen Mindestwert für eine Restspannung der Hilfsspannungsquelle
(23) nach deren Absinken während der Stromunterbrechung
angibt, verbunden ist und der nach der
Detektion der Stromrückkehr durch den zweiten Komparator (54)
die Restspannung der Hilfsspannungsquelle (23) mit der
Bezugsspannung vergleicht und ein Gültigkeitssignal an seinem
Ausgang abgibt, wenn die Restspannung höher als die Bezugsspannung
ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (25) ein
Schieberegister mit sehr geringer Leistungsaufnahme, vorzugsweise
mit einem Aufbau in CMOS-Technik, ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10 und 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gatterschaltung (26, 28)
vom Ausgang des zweiten Komparators (54) gesteuert ist und
daß ein Steuereingang des Schieberegisters (25) vorzugsweise
an den Ausgang eines dritten logischen Gatters (34)
angeschlossen ist, das mit einem Eingang an einen Taktgeber (32)
und mit einem anderen Eingang an den Ausgang des zweiten
Komparators (54) angeschlossen ist.
l13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bezugsspannungsquellen
einen mit dem Ausgang (11) des Umsetzers (3 bis 6, 9, 10, 12)
verbundenen Kondensator (38) und je einen Spannungsteiler
(47, 58; 48, 49) enthalten.
14. Anordnung nach den Ansprüchen 8 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (23) über
eine Diode (21) und einen Transistor (18), dessen
Steuerelektrode ein von dem die Stromunterbrechung anzeigenden
Signal sowie dem Gültigkeitssignal abgeleitetes Steuersignal
zugeführt erhält, mit dem Ausgang (11) des Umsetzers (3 bis 6,
9, 10, 12) verbunden ist und der Transistor (18) durch das
die Stromversorgungsunterbrechung anzeigende Signal und das
Gültigkeitssignal nach Rückkehr der Stromversorgung mindestens
bis zur Auswertung der Spannung am Speicherkondensator gesperrt
ist.
15. Steuerverfahren bzw. Vorrichtung nach den vorangehenden
Ansprüchen,
gekennzeichnet durch die Anwendung auf ein Elektro-
Haushaltsgerät.
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