[发明专利]具有快速输入/输出功能的控制设备及其控制数据的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及可广泛应用于铁钢厂和造纸厂中以及诸如汽车工业的工业系统和包括给水排水系统的公共系统的控制的控制设备。

背景技术

图1表示传统控制设备100的结构。在控制设备100中，控制程序执行电路114用于处理来自多个I/O(输入/输出)装置200的输入数据，该数据通过I/O接口117和系统总线119输入到控制数据存储器116中的输入寄存器中，其中输入数据用于要在控制程序执行电路114中执行的、存储在控制程序存储器115中的控制程序的执行，其操作结果写到控制数据存储器116中未示出的输出寄存器中。

图2表示相关的数据流。为此，在控制程序执行操作之前，来自输入装置200的输入数据被全部从输入装置200输入到输入寄存器116a，并且，在控制程序执行操作之后，输出寄存器116b中存储的全部数据被输出到I/O装置。该处理被称之为成批I/O。

从而，即使来自输入装置200的输入数据不改变，也会将全部输入数据都输入到输入寄存器116a中；即使输出数据不改变，也会将存储在输出寄存器116b中的全部数据都输出到I/O装置200。

即使对于中等规模的系统而言，控制设备100也具有总数为大约1000个的用于I/O装置200的I/O连接，从而成批I/O会占用大量时间，不能成功地实现控制周期的缩短。

为此，已经披露了一种可编程控制器(参见例如日本专利公开No.3317601)，在控制设备中用于在I/O装置与I/O寄存器之间成批I/O时的数据传输，包括，当执行控制程序时，监视特定序列指令的操作数，并鉴别CPU的执行状态，以在需要数据传输的I/O寄存器上设置数据传输指示标志，并且当在那些I/O寄存器与I/O模块之间进行数据传输时，仅对其上设置了数据传输指示标志的I/O寄存器执行对I/O模块的数据传输，允许根据需要有最小的数据传输率。

上述可编程控制器读取全部的I/O寄存器以检查其传输指示标志的状态。问题是，这样就不能缩短检查无需检查的I/O寄存器上的传输指示标志所需的时间。

另外，在从控制数据存储器读出控制数据并将其上执行的操作结果写回控制数据存储器的读/写指令的情形中，即使操作结果与所读出的控制数据相同，可编程控制器也会无条件地将结果写到控制数据存储器中。问题是，这种操作不能省略不必要的写入。

发明内容

本发明解决了上述问题，并且目的在于提供一种具有快速I/O功能的控制设备，其中，不检查全部I/O寄存器，仅将那些与以前的输入发生改变的输入数据存到输入寄存器中，并且仅将那些与以前的输出数据不同的数据作为控制程序的操作执行结果，从输出寄存器输出到I/O装置，从而可缩短控制设备与I/O装置之间输入数据和输出数据的成批I/O中进行数据传输的时间。

本发明的目的还在于提供一种对具有快速I/O功能的控制设备的控制数据的控制方法，其中，对于操作结果与从控制数据存储器读出的控制数据相同的每个读写指令，停止写阶段指令的执行，从而不写入控制数据，因此可缩短成批I/O中用于控制操作的时间。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，一种具有快速I/O功能的控制设备用于存储控制程序，并从I/O装置输入待控制对象的状态作为输入数据，按照控制程序执行输入数据的操作，将操作结果作为输出数据输出到I/O装置，用于控制待控制对象，该控制设备包括：控制程序执行部件，用于控制待控制对象；I/O数据接口，将输入数据和输出数据输入到控制设备，并输出到I/O装置；以及系统总线，使控制程序执行部件与I/O数据接口之间互相连接，该控制程序执行部件包括，用于存储控制程序的控制程序存储器，用于临时存储输入数据、输出数键以及控制变量的控制数据存储器，以及控制程序执行电路通过使用存储在控制数据存储器中的输入数据来执行控制程序，控制程序执行电路包括指令寄存器，用于存储从控制程序存储器读出的指令；解码器，用于翻译保存在指令寄存器中的指令；控制数据存储寄存器，用于存储从控制数据存储器读出的操作数的内容；操作部件，根据解码器翻译出的指令操作保存在控制数据存储寄存器中的控制数据；存储操作部件的操作输出的寄存器；控制数据比较器，用于检查操作部件操作前的控制数据，与操作执行之后的数据之间是否存在一致性；以及操作控制器，用来使操作数从控制数据存储器读出到控制数据存储寄存器，并根据控制数据比较器的输出将来自操作部件的输出数据写到控制数据存储器中，其中，如果从控制数据比较器输出了一致性信号，则省略读写指令的写阶段，否则执行全部读写指令。