DISPOSITIVO DE CONTROL DE COMUNICACION PUNTO A PUNTO ENTRE UN MODULO Y UN BUS DE TRANSMISION.

Dispositivo de control de comunicación punto a punto entre un módulo (10) y un bus de transmisión (22),

comprendiendo el dispositivo un circuito impreso (20) que lleva el bus de transmisión (22) y que comprende un elemento de conexión (21) destinado a conectar el módulo (10) con el bus de transmisión (22), caracterizado porque el circuito impreso (20) comprende:

- una unidad de control de comunicación (23) dispuesta entre el bus de transmisión (22) y el elemento de conexión (21), comprendiendo dicha unidad (23) al menos un conjunto de comunicación bidireccional (231, 232) dotado de puertas lógicas de tres estados de comunicación unidireccional (24E, 24R) dispuestas mutuamente invertidas,

- un circuito lógico de control (30) de dichas puertas lógicas (24E, 24R) que aplica a las puertas lógicas (24E, 24R) señales de control (25E, 25R) de comunicación unidireccional, establecidas a partir de una señal de estado de comunicación (DATAVAL, DELVAL) recibida del módulo (10)

Dispositivo de control de comunicación punto a punto entre un módulo y un bus de transmisión.

La presente invención se refiere a un dispositivo de control de comunicación punto a punto entre un módulo y un bus de transmisión. La invención encuentra una aplicación particularmente ventajosa en el ámbito de los autómatas programables.

Un autómata programable o PLC ("Programmable Logical Controller") es un equipo de automatismo capaz de dirigir, controlar y/o vigilar uno o varios procesos, particularmente en el ámbito de los automatismos industriales, de la construcción o de la distribución eléctrica.

De construcción generalmente modular, un autómata programable PLC está compuesto por diferentes módulos que se comunican entre sí por un bus de transmisión, denominado generalmente bus "fond de panier" (llamado también bus "backplane")(tarjeta compuesta por un bus). Los módulos se fijan mecánicamente en un bastidor, el cual comprende un circuito impreso que soporta igualmente el bus fond de panier así como los elementos de conexión destinados a cooperar con conectores presentes generalmente en la parte posterior de los módulos con el fin de realizar la conexión necesaria entre los módulos y el bus. El número de módulos depende bien entendido del tamaño y del tipo de proceso a automatizar.

Típicamente, un autómata programable puede comprender:

A título de ejemplo, un módulo de entradas/salidas puede comprender entre 1 y 32 vías E/S, pudiendo un autómata PLC ser capaz según los modelos a gestionar varios centenares de vías E/S. En caso de necesidad, varios bastidores son por consiguiente conectados entre sí en un mismo PLC. Así, en función de la aplicación y del proceso a automatizar, un autómata PLC puede comprender un gran número de módulos. Es el usuario del autómata PLC el que decide por consiguiente el número y el posicionamiento de los módulos en un bastidor, en función de su aplicación.

Existen buses paralelos de transmisión fond de panier, pero en adelante, el bus de transmisión fond de panier es a menudo un bus en serie. Generalmente, un bus en serie comprende varias líneas de transmisión bidireccionales y es del tipo de puntos múltiples en el sentido en que las líneas bidireccionales pasan por todos los elementos de conexión y conectores asociados con los diferentes módulos conectados con el bus.

La impedancia equivalente cada línea del bus fond de panier (línea + conectores módulos + capacidad de entrada de los módulos) varía enormemente en función del número de módulos conectados y de su emplazamiento respectivo en el bastidor, haciendo el dimensionamiento de las señales del bus difícil incluso imposible (= desadaptación de las señales). El dimensionamiento de cada línea de puntos múltiples de un bus fond de panier, es decir principalmente el valor de la impedancia característica Z₀ retenido para la línea así como su adaptación en cada uno de los extremos de las líneas, depende en efecto de la presencia o no de los módulos en el fond de panier. Por ejemplo, cuanto más importante es el número de módulos conectados con el bus fond de panier, más baja es la impedancia característica eficaz Z_0eff.

Ahora bien, como se acaba de ver, es el usuario el que en función de su aplicación fija el número así como el emplazamiento de los módulos conectados en un bastidor. Con ello sucede naturalmente que un dimensionamiento óptimo no puede ser obtenido de forma sistemática, produciendo entonces un riesgo de consumo elevado debido a la baja impedancia equivalente de la línea y un riesgo de desadaptación de las señales, tendiendo como consecuencia suplementaria que una señal desadaptada provoque una radiación electromagnética importante y genere más armónicas.

Este fenómeno de inestabilidad es tanto más acusado cuando la tensión de las señales de bus es elegida baja (por ejemplo una tensión de 3,3 V en lugar de una tensión habitual de 5 V) con el fin de consumir menos energía (tecnología llamada "low power") (baja potencia). Un dimensionamiento ha mostrado que la manera de enfocar tradicional de líneas multipuntos/multiconectores no se adapta a esta tecnología de "low power".

También, un fin de la invención es proponer un dispositivo que permita garantizar la capacidad del bus de transmisión fond de panier, y por consiguiente la calidad de la señal, sea cual fuere el número de módulos conectados y sea cual fuere su emplazamiento.

Para ello, la invención propone, en un bus de transmisión fond de panier multipuntos, transformar las líneas de comunicación bidireccional multipuntos en otras tantas conexiones punto a punto entre el bus y cada módulo autómata conectado con el bus multipuntos, y esto de forma transparente respecto a los módulos conectados.

Conforme a la invención, este fin se logra gracias a un dispositivo de control de comunicación punto a punto entre un módulo y un bus de transmisión, comprendiendo el dispositivo un circuito impreso que lleva el bus de transmisión y que comprende un elemento de conexión destinado a conectar el módulo con el bus de transmisión. El circuito impreso comprende una unidad de control de comunicación dispuesta entre el bus de transmisión y el elemento de conexión, comprendiendo la indicada unidad puertas lógicas de comunicación unidireccional, y un circuito lógico de control de las indicadas puertas lógicas.

Así, el control de la comunicación bidireccional de las señales del bus en dirección a un módulo es por consiguiente desviado al circuito impreso de fond de panier, lo cual hace la impedancia del bus independiente del número y del emplazamiento de los módulos conectados. Ventajosamente, el bus de transmisión de puntos múltiples ve de forma permanente un número fijo de unidades de control de comunicación, y cada módulo ve una línea bidireccional punto a punto con la unidad de control de comunicación correspondiente.

Solo se encuentra por consiguiente modificada la topología física del bus, sin que su principio y las capas superiores del protocolo sean por ello afectadas. El cambio de topología es transparente respecto a los elementos materiales (entrada, salida, tiempos de acceso de los módulos) y del logicial aplicativo que gestiona el protocolo del bus. Las ventajas son las siguientes:

Según una característica, el circuito de control es apto para aplicar a las puertas lógicas señales...

1. Dispositivo de control de comunicación punto a punto entre un módulo (10) y un bus de transmisión (22), comprendiendo el dispositivo un circuito impreso (20) que lleva el bus de transmisión (22) y que comprende un elemento de conexión (21) destinado a conectar el módulo (10) con el bus de transmisión (22), caracterizado porque el circuito impreso (20) comprende:

- una unidad de control de comunicación (23) dispuesta entre el bus de transmisión (22) y el elemento de conexión (21), comprendiendo dicha unidad (23) al menos un conjunto de comunicación bidireccional (231, 232) dotado de puertas lógicas de tres estados de comunicación unidireccional (24_E, 24_R) dispuestas mutuamente invertidas,

- un circuito lógico de control (30) de dichas puertas lógicas (24_E, 24_R) que aplica a las puertas lógicas (24_E, 24_R) señales de control (25_E, 25_R) de comunicación unidireccional, establecidas a partir de una señal de estado de comunicación (DATAVAL, DELVAL) recibida del módulo (10).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada puerta lógica (24_E, 24_R) se encuentra en un estado de alta impedancia en ausencia de la señal de control correspondiente (25_E, 25_R).

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de control (30) comprende una puerta lógica OU (33) que recibe en su entrada una pluralidad de señales de estado de comunicación (DATAVAL, DELVAL) de una pluralidad de módulos (10), y que proporciona a su salida una señal global de estado de comunicación (DATAVAL_GLO, DELVAL_GLO) relativa a dicha pluralidad de módulos.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de control (30) se realiza en tecnología CPLD.

5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las señales de control (25_E, 25_R) también son establecidas por el circuito de control (30) a partir de una señal de validación representativa del estado de funcionamiento del módulo (10).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende medios (12) presentes en el módulo (10) para generar dicha señal de validación representativa del estado de funcionamiento del módulo (10).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios para generar la señal de validación comprenden un componente lógico (12) que recibe en su entrada al menos una señal de entrada (S₁, S₂, S₃, S₄) característica de un estado del módulo (10) y que proporciona una salida (S), generando dicha salida (S) dicha señal de validación cuando dicha señal de entrada (S₁, S₂, S₃, S₄) es representativa de un estado de funcionamiento del módulo compatible con la puesta en comunicación del módulo (10) con el bus de transmisión (22).

8. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control de comunicación (23) comprende dos conjuntos de comunicación bidireccionales (231, 232) dotados cada uno de dos puertas lógicas unidireccionales (24_E, 24_R) dispuestas mutuamente invertidas.

9. Equipo de automatismo que comprende un bus de transmisión (22) y una pluralidad de módulos (10) susceptibles de conectarse con el bus de transmisión (22), caracterizado porque comprende al menos un dispositivo de control de comunicación según una de las reivindicaciones precedentes.