DE3110385C2 - - Google Patents

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.

Tabelle I

Die Ablaufdiagramme der nachstehenden Tabellen sowie die begleitenden Erläuterungen beschreiben die für diese besondere Anwendung ausgelegte Software.

Tabelle II

Sicherstellung der Daten (Tabelle II)

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.

Wiederherstellung (Tabelle IV)

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.

Tabelle I

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.

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.