[發(fā)明專利]控制模塊與傳輸總線之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810210336.5
• 申請(qǐng)日: 2008-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN101339423A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 讓－雅克·阿德拉格納;帕斯卡爾·查皮爾;阿蘭·穆爾雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 施耐德電器工業(yè)公司
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 史新宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種用于控制模塊與傳輸總線之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的設(shè)備。該 發(fā)明在可編程控制器領(lǐng)域中獲得了特別有益的應(yīng)用。

背景技術(shù)

可編程控制器或者可編程邏輯控制器(“PLC”)是一種能夠驅(qū)動(dòng)、控制和 /或監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)處理的自動(dòng)控制設(shè)施，特別是在工業(yè)控制裝配、構(gòu)造或者 電氣分配裝置領(lǐng)域。

通常的組合設(shè)計(jì)來講，PLC可編程控制器由通過被稱作“底板(backplane)” 總線的傳輸總線進(jìn)行相互通信的不同的模塊組成。這些模塊機(jī)械地安裝在機(jī) 架上，其包括印制電路，它既支撐底板總線，也支撐連接元件，該連接元件 意在與通常位于模塊背面部分的連接器協(xié)作以實(shí)現(xiàn)這些模塊與該總線之間的 必要鏈接。模塊的數(shù)目自然地依賴于自動(dòng)化過程的大小以及類型。

典型地，可編程控制器可以包括：

-電源供應(yīng)模塊，其通過底板總線向其它模塊提供多種不同的電壓。

-中央單元模塊UC，其包括嵌入式軟件(“固件”)，其集成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) OS、和應(yīng)用系統(tǒng)、或者用戶程序，其包含由嵌入式軟件執(zhí)行以完成所需的控 制操作的指令。UC模塊通常也包括在正面的連接，其連接到個(gè)人電腦PC類 型的編程工具。

-根據(jù)要控制的過程而具有不同類型的輸入/輸出I/O模塊，諸如用于計(jì)數(shù) 的數(shù)字I/O或者模擬TOR等。這些I/O模塊鏈接至參與過程的自動(dòng)化管理的 傳感器和致動(dòng)器。

-一個(gè)或多個(gè)與通信網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng)，CAN等)或者人-機(jī)接口(屏幕，鍵盤等) 進(jìn)行通信的模塊。

通過舉例，輸入/輸出模塊可以包括1到32個(gè)I/O路徑，PLC控制器能夠 依賴于管理數(shù)百個(gè)I/O路徑的模型。如果需要的話，數(shù)個(gè)機(jī)架因此在一個(gè)相 同的PLC中連接在一起。這樣，根據(jù)要自動(dòng)化的應(yīng)用和過程，PLC控制器可 以包括大量的模塊。取決于其應(yīng)用，PLC控制器的用戶因此可以決定機(jī)架上 的模塊的數(shù)目和定位。

并行底板傳輸總線是存在的，但是自此之后，底板傳輸總線通常是串行 總線。一般地，串行總線包括數(shù)個(gè)雙向傳輸線，而且是多點(diǎn)類型的，從某種 意義上說，雙向線經(jīng)過所有的與連接到總線的不同模塊相關(guān)的連接元件和連 接器。

底板總線(線+模塊連接器+模塊的輸入電容)的每條線的等效阻抗根據(jù)連 接的模塊的數(shù)目和它們?cè)跈C(jī)架上的各自位置不同而顯著不同，致使對(duì)總線信 號(hào)的尺寸標(biāo)注變得很難或者實(shí)際上不可能(＝信號(hào)的錯(cuò)配)。對(duì)底板總線的每一 個(gè)多點(diǎn)線的尺寸標(biāo)注，也就是簡(jiǎn)要地說用于該線的特征阻抗Z₀的值象在這些 線的每個(gè)末端的匹配一樣，事實(shí)上依賴于底板上模塊的存在與否。比如，連 接到該底板總線的模塊的數(shù)目越大，有效的特征阻抗Z_0eff越低。

現(xiàn)在，象剛才所見，用戶根據(jù)其應(yīng)用來確定在機(jī)架中連接的模塊的數(shù)目 和位置。自然地，以系統(tǒng)的方法無法實(shí)現(xiàn)最佳的尺寸標(biāo)注，因此引起了由于 該線的低等效阻抗而導(dǎo)致的高消耗風(fēng)險(xiǎn)以及信號(hào)錯(cuò)配的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致的額外的 結(jié)果是錯(cuò)配信號(hào)引起明顯的電磁輻射并且生成更多的噪聲。

這種不穩(wěn)定現(xiàn)象更加顯著地在消耗更少的能量(所謂的“低功耗”技術(shù)) 的目標(biāo)下為總線信號(hào)選擇更低的電壓(例如3.3伏的電壓取代常規(guī)的5伏電 壓)。尺寸標(biāo)注顯示傳統(tǒng)的多點(diǎn)/多連接器線技術(shù)不適用于這種“低功耗”技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的之一是提出一種設(shè)備能夠保證底板傳輸總線的容量， 因此保證信號(hào)的質(zhì)量，而不管連接的模塊的數(shù)目和它們的位置如何。

出于此目的，本發(fā)明提出，在多點(diǎn)底板傳輸總線上，將多點(diǎn)雙向通信線 轉(zhuǎn)換為在總線與連接到該多點(diǎn)總線的每個(gè)控制器模塊之間的許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連 接，上述的過程是以一種對(duì)連接的模塊透明的方式進(jìn)行的。

根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目標(biāo)是借助于用于控制模塊與傳輸總線之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 通信的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備包括承載該傳輸總線并包含連接元件的印制電 路，該連接元件用于將該模塊連接到該傳輸總線。該印制電路包括位于該傳 輸總線和該連接元件之間的通信控制單元，所述單元包括多個(gè)單向通信邏輯 門、以及所述邏輯門的邏輯控制電路。

從而，對(duì)從總線到模塊的信號(hào)的雙向通信的控制因此卸載到該底板的印 制電路上，從而實(shí)現(xiàn)該總線的阻抗獨(dú)立于連接的模塊的數(shù)目和位置。有利的 是，多點(diǎn)傳輸總線持久地察看固定數(shù)目的通信控制單元，并且每個(gè)模塊察看 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向線以及相應(yīng)的通信控制單元。