專利名稱：控制模塊與傳輸總線之間的點對點通信的設(shè)備的制作方法
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對點通信的設(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、控制和 /或監(jiān)控一個或多個處理的自動控制設(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4妄元件，該連接元件 意在與通常位于模塊背面部分的連接器協(xié)作以實現(xiàn)這些^t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")，其集成實時操作系統(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，其連接到個人電腦PC類 型的編禾呈工具。
-根據(jù)要控制的過程而具有不同類型的輸入/輸出1/0模塊，諸如用于計數(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化管理的 傳感器和致動器。
-一個或多個與通信網(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1/0路徑，PLC控制器能夠 依賴于管理數(shù)百個I/O路徑的模型。如果需要的話，數(shù)個機(jī)架因此在一個相 同的PLC中連接在一起。這樣，根據(jù)要自動化的應(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)個雙向傳輸線，而且是多點類型的，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^^莫塊相關(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)目和它們在機(jī)架上的各自位置不同而顯著不同，致使對總線信
號的尺寸標(biāo)注變得很難或者實際上不可能(H言號的錯配)。對底板總線的每一 個多點線的尺寸標(biāo)注，也就是簡要地說用于該線的特征阻抗ZQ的值象在這些 線的每個末端的匹配一樣，事實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。eff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)險以及信號錯配的風(fēng)險，導(dǎo)致的額外的 結(jié)果是錯配信號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/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，在多點底板傳輸總線上，將多點雙向通信線 轉(zhuǎn)換為在總線與連接到該多點總線的每個控制器模塊之間的許多點對點連 接，上述的過程是以一種對連接的模塊透明的方式進(jìn)行的。
根據(jù)本發(fā)明，這個目標(biāo)是借助于用于控制模塊與傳輸總線之間的點對點 通信的設(shè)備來實現(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，所述單元包括多個單向通信邏輯 門、以及所述邏輯門的邏輯控制電路。
從而，對從總線到模塊的信號的雙向通信的控制因此卸載到該底板的印 制電路上，從而實現(xiàn)該總線的阻抗獨立于連接的模塊的數(shù)目和位置。有利的 是，多點傳輸總線持久地察看固定數(shù)目的通信控制單元，并且每個模塊察看 點對點雙向線以及相應(yīng)的通信控制單元。
因此，只更改總線的物理拓樸，而不影響其原理以及更高層協(xié)議。對硬
件元件(扇入(fan-in),扇出(fan-out),模塊存取次數(shù))以及管理總線協(xié)議的應(yīng)用 包軟件來說，拓樸的改變是透明的。優(yōu)點如下
-優(yōu)化信號的完整性而不管底板總線上的模塊的數(shù)目和位置，
-降低釋放的電磁輻射，
-由于減少了對制作負(fù)載總線的線的印制電路的約束而獲得的適當(dāng)?shù)某?本，因為在阻抗控制、無控制阻抗的連接性、標(biāo)準(zhǔn)邏輯組上點對點的線要比 多點的線受限更少。因此這能夠補償額外附加的控制邏輯電路的成本，
-在底板中的多點總線的限制內(nèi)，可以隨意擴(kuò)展，
-對于用戶是透明的，因為它只涉及通信協(xié)議的物理層。
根據(jù)一個特征，該控制電路能夠?qū)蜗蛲ㄐ趴刂菩盘柺┘拥皆撨壿嬮T， 該單向通信控制信號是在從該模塊接收的通信狀態(tài)信號的基礎(chǔ)上確定的。
根據(jù)另 一個特征，所述控制信號也是通過控制電路在表示該模塊操作狀 態(tài)的信號的基礎(chǔ)上確定的。
后者的裝置使其能夠僅在后者已正確連接并且在通信的合適狀態(tài)時，允 許總線和模塊之間的通信。
本發(fā)明實際上使得解決與控制器的使用相關(guān)的另 一個技術(shù)問題變得可 能。在通常操作中，如果模塊之一停止服務(wù)， 一個模塊試圖在不干擾該PLC 其它模塊的情況下替換該模塊。因此很有必要在供電的情況下能夠拔出故障 模塊，然后插入一替換^^莫塊，而不干擾該控制器其余配置和程序的運行。這 就是所謂的"熱插拔(hotswap)"功能。相同的情況出現(xiàn)在當(dāng)用戶客戶決定根 據(jù)他的應(yīng)用或者處理過程把模塊從機(jī)架的一個位置移開或者添加模塊到空閑 的位置的時候。
為了解決與模塊的熱插拔有關(guān)的難題，提出了第一個解決方案，其包括 根據(jù)所應(yīng)用的信號，執(zhí)行底板連接元件和模塊上的連接器之間的電連接的時 間順序，例如，以這種方式來確保插入模塊時保持如下的連接順序地，正 電源電壓，有用的信號等。為了這個目的，所提議的公知的方案根據(jù)需要的連接順序，設(shè)想對底板連接元件或模塊的連接器的各種不同的管腳給出不同 的長度。
此方案的優(yōu)勢在于在插拔底板的模塊時具有信號的某種排序。例如，接 地信號總是比正電源電壓保持更長的連接時間，因此相應(yīng)的管腳變得更長。
另一方面，該公知系統(tǒng)存在一些缺陷，尤其是機(jī)械磨損以及特別是由于 其使用非標(biāo)準(zhǔn)的特殊連接器而造成的成本問題。更進(jìn)一步，很有必要提供多 個具有相當(dāng)長度的管腳以使其產(chǎn)生足夠的長度彌補量以為插拔順序獲取必要 的時間間隔。該連接器的管腳的相當(dāng)長度可能與可編程控制器的所有部分不 一致。
第二個存在的解決方案包括通過圍繞軸旋轉(zhuǎn)來將該模塊的連接器插入到 底板連接元件中，從而可以確保當(dāng)隨著圍繞軸旋轉(zhuǎn)而插入一個模塊時，臨近 旋轉(zhuǎn)軸的管腳比離其更遠(yuǎn)的管腳先連接。
此系統(tǒng)的優(yōu)勢與之前描述的相同。它的主要缺陷在于它提出了當(dāng)初沒有 為了此功能而設(shè)想到的額外的對于連接器的規(guī)范。更進(jìn)一步，很難容忍實現(xiàn) 小型產(chǎn)品，這是因為這些連接器將包括很小間距的管腳，并且這也因此很難 在任何環(huán)境下獲得可重復(fù)生產(chǎn)的^"為。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種設(shè)備，其允許模塊熱插入到傳輸總 線上，而不干擾其它已經(jīng)存在的模塊的操作或者在該總線上傳播的通信信號， 同時避免了與上述公知系統(tǒng)中的管腳和連接器的實現(xiàn)有關(guān)的機(jī)械約束。
出于此目的，根據(jù)另一特征，本發(fā)明的設(shè)備包括模塊中存在的用于生成 表示該模塊操作狀態(tài)的信號的裝置。所述用于生成有效信號的裝置包括邏輯 構(gòu)件，該邏輯構(gòu)件接收至少 一個表示了該模塊的狀態(tài)的輸入信號特征作為其 輸入，并且僅當(dāng)所述輸入信號表示了該模塊的操作狀態(tài)與和傳輸總線通信的 模塊的定位相一致時，提供所述有效信號。
根據(jù)另一特征，該控制電路包括邏輯OR門，其位于從多個模塊接收的 多個狀態(tài)信號之間，所述OR門能夠提供與多個模塊有關(guān)的通用通信狀態(tài)信 號。連接到邏輯OR門的所述多個模塊接著構(gòu)成"虛擬模塊"。 一組虛擬模塊 能夠以與真實單個才莫塊相同的方式組裝，以及在一些層級級別中等等。此層 級結(jié)構(gòu)使其可以在多點線的級別上優(yōu)化路由以及限制電容性負(fù)載。
本發(fā)明也描述了 一種自動控制設(shè)備，其包括傳輸總線和多個能夠連接到 該傳輸總線的模塊，還包括至少 一個這樣的通信控制裝置。
根據(jù)該發(fā)明，自動控制設(shè)備還可以包括機(jī)械系統(tǒng)用于插入和拔出圍繞一 個軸旋轉(zhuǎn)的模塊。此系統(tǒng)使得在拔出該模塊執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動的時刻，對信號消
失的順序進(jìn)行順序化。例如，模塊的電源供應(yīng)的公共點(ov)可以應(yīng)用在連接 元件的位于接近所述旋轉(zhuǎn)軸的點上，且所述控制輸入連接至連接元件的一點， 此點位于連接元件離所述旋轉(zhuǎn)軸的相反端附近。
此處使用結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和上述的旋轉(zhuǎn)插入/拔出系統(tǒng)。這種結(jié) 合即使使用小尺寸的自動控制設(shè)備也是確實可以完成的，這是因為本發(fā)明的 設(shè)備已經(jīng)使其可以減少強(qiáng)制管腳的數(shù)目，因而也就很容易隔開它們，來獲得 有效的彌補量。
此外，從本發(fā)明剛剛給出的定義得出的，本發(fā)明不僅僅局限于可編程控 制器領(lǐng)域，還擴(kuò)展到基于中速、低成本"底板"類型的傳輸總線的任意模塊 系統(tǒng)，但是信號完整性的概念還是極其重要的。


其它特征和優(yōu)點將在參照實施例的詳細(xì)描述之后變得更加明顯，其通過
舉例和附圖的形式給出，其中
附圖1示出了依照本發(fā)明的點對點通信控制設(shè)備的基本圖， 附圖2圖示出了可編程控制器中的底板總線的傳統(tǒng)例子。
具體實施例方式
參照附圖2,可編程控制器型的組合式(modular)自動控制設(shè)備展示了包 括底板印制電路20的底板型的固定部分，諸如I/O模塊的數(shù)個模塊10可以 任意地連接到底板印制電路20或從底板印制電路20斷開。該印制電路20承 載多點傳輸總線22,該多點傳輸總線22服務(wù)于自動控制設(shè)備的模塊的不同位置。
底板電路20包括底板連接器或管腳型的多個連接元件21,每個連接元 件21是為了在模塊10插入到自動控制設(shè)備機(jī)架上的一個位置時接收模塊10 的(補充連接元件21的連接器或者管腳型)相應(yīng)連接器11。 一旦插入，在連接 元件21和模塊10的連接器11之間的電鏈接特別地允許模塊10被給予電壓 (energize)以及能夠通過傳輸總線22與自動控制設(shè)備的其它模塊進(jìn)行通信。
相應(yīng)于圖1示例的總線22是多點串行總線，主要包括兩個雙向傳輸線
221、 222:
-線221 DEL(用于定界符)，其通過通信交換主模塊(master module)與由選 通脈沖(例如以大約10 MHz等級的頻率)裝置提供的總線時鐘相應(yīng)， 畫線222 DATA,用于傳輸在總線22上實際交換的數(shù)據(jù)。 串行總線22是浮動主類型。主模塊的指定(designation)取決于總線的附 加線(不被表示并被稱作仲裁路徑)，它的操作獨立于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。該雙向仲 裁路徑實際上被直接管理為不同模塊間的多點，這并不呈現(xiàn)任何缺點，因為
該仲裁信號的頻率要比該總線的其它信號的頻率低得多。
主模塊可以發(fā)起在總線上的交換。從模塊(slave module)持續(xù)監(jiān)聽總線且 僅響應(yīng)于來自主模塊的請求。默認(rèn)情況下，所有不進(jìn)行發(fā)送的模塊進(jìn)行監(jiān)聽。 當(dāng)模塊不是主模塊時，它因此必然保持接收監(jiān)聽總線上的模塊發(fā)送的任何請 求。在任意時刻，模塊都知道其自身的角色或者它是主模塊并且因而作為 總線上的唯一發(fā)送者，或者它監(jiān)聽總線。任意路徑使得它可以管理浮動主模 塊的指定。
事實上，DATA線222由兩個信號組成，也就是實際傳輸數(shù)據(jù)的雙向DATA 信號和使其可以識別總線22上數(shù)據(jù)的發(fā)送者的DATAVAL通信狀態(tài)單向信 號。如圖l所示，該DATAVAL信號由每個模塊10發(fā)送。默認(rèn)情況下，模塊 系統(tǒng)地設(shè)置它的DATAVAL信號使其可以持續(xù)接收在總線22上傳播的數(shù)據(jù)， 例如通過對DATAVAL賦予邏輯值0。當(dāng)模塊10想要發(fā)送時，貫穿其發(fā)送其 數(shù)據(jù)的始末，其將DATAVAL信號轉(zhuǎn)換為至邏輯值1。
剛剛給出的關(guān)于DATA數(shù)據(jù)線222的解釋以相同的方法適用于DEL線 221,該線因此由DEL信號和DELVAL信號組成。為了簡便起見，圖1僅僅 示出了關(guān)于總線的DATA線的操作方式。
依照本發(fā)明，通信控制設(shè)備包括通信控制單元23,其位于電路20上連 接元件21和總線22的傳輸線之間，且其用于控制模塊10和總線22之間的 通信。
單元23因而在模塊10與總線22之間扮演了通信邏輯屏障(barrier)的角 色。該單元由分別鏈接至總線22的DEL 221和DATA222傳輸線的兩個雙向 通信組件231、 232組成。每個組件231、 232包括兩個單向通信構(gòu)件，其被 布置為相互首尾(head to tail)相接乂人而允許或者不允許在才莫塊10和總線22之 間一個方向上或者相反方向上的通信。這些單向構(gòu)件在發(fā)送方向(模塊到總線)
記為24E，同時在接收方向上(總線到模塊)標(biāo)記為24R。它們由例如三態(tài) 邏輯門(也叫做三態(tài)緩沖器)構(gòu)成。
因此，在機(jī)架上，在其與總線22的通信需要被控制的模塊的每一個位置 的級別上，存在通信控制單元23。在每一個模塊位置上存在的單元23使得 每個單元23和相應(yīng)模塊10之間從多點底板總線到點對點的通信變?yōu)榭赡堋?br> 每一個三態(tài)邏輯門24e和24r分別包括一個控制輸入25e和25r，進(jìn)行如 下操作
-如果施加到三態(tài)邏輯門控制輸入的信號是邏輯值1的有效信號，則邏輯 門24e和24R的輸入被分別復(fù)制到該邏輯門的輸出。于是才莫塊10就可以分別 在發(fā)送模式和接收模式下與總線22進(jìn)行通信。
-另一方面，如果施加到三態(tài)邏輯門控制輸入的信號是邏輯值0的鈍化 (passivation)信號，它將其自身置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，從而隔離其輸出并且通過該 構(gòu)件阻止模塊10和總線22之間的任何通信。
有利的是，當(dāng)鈍化信號被施加到三態(tài)邏輯門的控制輸入時，事實上在該 邏輯門的輸入和輸出之間，也就是存在于底板電路上的傳輸總線的信號以及 存在于相應(yīng)模塊的連接元件上的傳輸總線的信號之間，形成高阻抗。
可以從圖l看出，該通信控制設(shè)備還包括邏輯控制電路30,特別用于為 三態(tài)邏輯門24e和24R提供單向通信控制輸入25e和25r,作為由模塊10提 供的DATAVAL和DELVAL狀態(tài)信號的函數(shù)，已在上述解釋過。
而且，邏輯電路30也考慮到有效信號，該有效信號由模塊IO產(chǎn)生并且 代表模塊10的操作狀態(tài)。圖1也示出了模塊10包括邏輯電子組件12,該邏 輯電子組件12能夠生成輸出S，其連接到邏輯電路30的邏輯"AND"門31E 和31r的^T入。
輸出S是邏輯構(gòu)件12基于一個或多個代表模塊10的操作狀態(tài)的輸入信 號Sp S2、 S3和S4等而生成的。原理是如果邏輯構(gòu)件12證實這個或這些輸 入信號的值符合滿足與總線22通信的模塊10的定位要求，那么輸出S提供 值1的有效信號以激活組件231、 232。相反地，如果由于輸入信號St、 S2、 S3和S4等中的至少一個指示模塊10不處于滿足與總線22通信的兼容狀態(tài)而 導(dǎo)致模塊10沒有準(zhǔn)備好通信，則邏輯構(gòu)件12的輸出S提供值0的鈍化信號， /人而〗吏組件231和232失效。
在筒單實施例的框架內(nèi)，尤其通過電阻器連接至模塊的正電壓(比如+
5V),可以設(shè)想邏輯構(gòu)件12的單個輸入信號S,。在這種情況下，值l的有效 信號僅僅指示模塊IO確實已經(jīng)被施加電壓。
實際上，而更為可取的是，邏輯構(gòu)件12的輸出S由模塊IO操作的不同
狀態(tài)或模式的多個信號Si、 S2、 S3和S4等特征建立的一組邏輯條件組合來產(chǎn)
生，諸如舉例來說該模塊的電源供應(yīng)的存在、該模塊任一缺陷的消除、該 模塊的測試序列適當(dāng)執(zhí)行的確認(rèn)或者初始化的確認(rèn)，等等。這使得可以確保 模塊10在與總線22進(jìn)行通信之前不僅被正確加壓而且處于一個正確操作的 合適狀態(tài)。
也可以設(shè)想在傳送有效信號之前執(zhí)行邏輯啟動序列檢測模塊中的足夠 的電壓閾值，然后進(jìn)行備用步驟以使得確保信號插入的完成以及電容器的預(yù) 充電，然后在模塊內(nèi)執(zhí)行引導(dǎo)序列，等。
同樣地，邏輯構(gòu)件12可以集成到模塊10的微處理器或者可以構(gòu)成特殊 的構(gòu)件。
同樣也可以在圖1中看到底板電路20上存在鈍化模塊26,用來當(dāng)模塊 IO沒有連接到底板時通過低值電阻器返回到地來生成鈍化信號，因而在連接 元件21上不存在輸出S。因此，當(dāng)模塊10沒有插入機(jī)架時，有利地持續(xù)保 證底板電路20上的總線22和連接元件21之間的信號的良好隔離。
很明顯，依照使用的雙向通信組件231、 232的類型和特征，施加到控制 輸入25e和25R的有效和鈍化邏輯信號的值可以等價地轉(zhuǎn)換，也就是0為有 效信號，1為鈍化信號。在這種情況下，輸出S的生成可以相應(yīng)地更改，并 且模塊26的電阻將返回到電路20的正電壓。
DATAVAL信號和;漠塊10的操作狀態(tài)輸出S由邏輯電路30的"AND" 門3lE和3U處理。在當(dāng)前的例子中，"AND"門31e直接接收愉出S和 DATAVAL信號作為其輸入，并提供連接到單向通信控制輸入25E的輸出來驅(qū) 動相應(yīng)的門24E。 "AND"門3U接收輸出S和DATAVAL信號的反相作為其 輸入，并提供連接到單向通信控制輸入25R的輸出來驅(qū)動相應(yīng)的門24R。操作 方法々o下所述
-如果輸出S提供有效信號(即比如=l)指示模塊10準(zhǔn)備通信，并且如果 DATAVAL信號為1,指示模塊10準(zhǔn)備在總線22上進(jìn)行發(fā)送，那么與DATA 線222相關(guān)聯(lián)的組件232的單向發(fā)送構(gòu)件24E的控制輸入25E生效，同時接收 構(gòu)件24R的控制輸入25R失效(構(gòu)件24R處于高阻抗?fàn)顟B(tài))。因此，只允許發(fā)送
方向(也就是說模塊10到總線22的方向)上的通信。
-如果輸出S提供有效信號，并且如果DATAVAL信號為0,指示模塊10 在待命等待以便接收來自總線22的消息，那么與DATA線222相關(guān)聯(lián)的接收 構(gòu)件24R的控制輸入25r生效，同時發(fā)送構(gòu)件24E的控制輸入25E失效(構(gòu)件 24E處于高阻抗?fàn)顟B(tài))。因此，只允許接收方向(也就是說總線22到模塊10的 方向)上的il/f言。
-如果輸出S提供鈍化信號(即-O),指示模塊10缺失、沒有足夠插入或 者沒有處于通信的狀態(tài)，控制輸入25e和25r等于0并且這樣在組件232的兩 個單向構(gòu)件24e和24R的輸入和輸出之間形成了高阻抗，因而阻止了模塊10 和總線22的DATA線222的任何通信。這樣，當(dāng)拔出模塊10或者模塊10 缺失時，任何亂真(spurious)信號都不會影響底板總線。
如上所述的操作方法同樣適用于與輸出S相關(guān)聯(lián)的DELVAL信號和管理 總線22的DEL線221的組件231的單向構(gòu)件。
因此注意到無論機(jī)架上實際存在的模塊的數(shù)目和位置是怎樣以及處于操 作的合適狀態(tài)中，總線22總是察看相同數(shù)目的通信控制單元23。阻抗和拓 樸是固定的，這是因為它們特別獨立于模塊的數(shù)目和位置。
另夕卜，DATAVAL和DELVAL信號的使用已經(jīng)在才莫塊10的級別上是可用 的，允許用于單向元件24￡和24r的控制屯路30的低成本實施。
優(yōu)選地，控制電路30由通過CPLD( "Complex Programmable Logical Device",復(fù)雜可編程邏輯設(shè)備)技術(shù)實施的邏輯模塊組成。CPLD模塊是包括 在FLASH型的內(nèi)部存儲器上預(yù)編程的邏輯門的構(gòu)件。這使其可以實現(xiàn)高速執(zhí) 行，低成本，且在不需要任何微處理器或特定ASIC的情況下能在不同信號 間實現(xiàn)簡單的基本的邏輯方程。
出于優(yōu)化以及成本原因，單個CPLD模塊30可以處理與總線22上的多 個位置相應(yīng)的邏輯，也因而可以管理多個通信控制單元23，比如4個。這實 現(xiàn)了模塊性和成本的折衷。這樣的話，對于擁有12個位置的機(jī)架，只需要3 個CPLD才莫塊。
而且，在CPLD才莫塊的外部實現(xiàn)不同的雙向組件231和232可能更為有 利，以便將這些組件設(shè)置在離連接元件21盡可能近的位置，也因此將單元 23和模塊IO之間點對點連接的距離減到最小。
為了進(jìn)一步P爭低成本，雙向組件231和232使用價格低廉的標(biāo)準(zhǔn)邏輯運
算技術(shù)，諸如LVC、 TTL、 COMS。
另外，控制電路30包括"OR"門33，其接收連接到由該相同的控制電 路30管理的位置上的不同模塊10的DATAVAL通信狀態(tài)信號。作為輸出， "OR"門33提供全局通信狀態(tài)信號DATAVAL_GLO,該信號是由電路30管 理的模塊的組件的圖像。同樣地，電路30還包括另一 "OR"門(并沒有在圖 1中示出)，其接收DELVAL信號以提供全局信號DELVAL—GLO。
因此，由電路30管理的模塊的組件就構(gòu)成"全局虛擬模塊"來提供全局通 信狀態(tài)信號DATAVAL—GLO和DELVAI^GLO(在某種意義上等效于提供信號 DATAVAL和DELVAL的模塊10)。如上所示，像這樣的虛擬模塊的組件可以 以相同的方式連接，以及在一些分級級別中等等。
權(quán)利要求
1.一種用于控制模塊(10)與傳輸總線(22)之間的點對點通信的設(shè)備，該設(shè)備包括承載該傳輸總線(22)并且包含連接元件(21)的印制電路(20)，該連接元件(21)用于將該模塊(10)連接到該傳輸總線(22)，其特征在于該印制電路(20)包括位于該傳輸總線(22)與該連接元件(21)之間的通信控制單元(23)，所述單元(23)包括至少一個雙向通信組件(231，232)，其裝配有相互首尾設(shè)置的單向通信三態(tài)邏輯門(24E，24R)，用于所述邏輯門(24E，24R)的邏輯控制電路(30)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其特征在于該控制電路(30)將單向通信控制 信號(25e， 25R)施加到邏輯門(24e, 24R),該單向通信控制信號(25E， 25r)是在 從模塊(10)接收的通信狀態(tài)信號(DATAVAL， DELVAL)的基礎(chǔ)上建立的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于每個邏輯門(24E, 24"在缺乏相 應(yīng)的控制信號(25E， 25R)的情況下處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于該控制電路(30)包括邏輯OR門 (33),該邏輯OR門接收多個模塊(10)的多個通信狀態(tài)信號(DATAVAL， DELVAL)作為其輸入，并且提供與所述多個模塊相關(guān)的全局通信狀態(tài)信號 (DATAVAL—GLO, DELVAL—GLO)作為其輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于該控制電路(30)是使用CPLD技 術(shù)實施的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于該控制信號(25E, 25"也是通過 控制電路(30)在表示該模塊(10)的操作狀態(tài)的有效信號的基礎(chǔ)上建立的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于它包括存在于模塊(10)中的裝置 (12),其用于生成表示該模塊(10)的操作狀態(tài)的所述有效信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于所述用于生成有效信號的裝置包 括邏輯構(gòu)件(12),其接收至少一個表示該模塊(10)的狀態(tài)特征的輸入信號(Sp S2, S3, S4)作為其輸入，并且傳送一輸出(S)，當(dāng)所述輸入信號(S,， S2， S3, S4)表示該模塊的操作狀態(tài)與和傳輸總線(22)通信的模塊(10)的定位一致時，所 述輸出(S)生成所述有效信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于該通信控制單元(23)包括兩個雙 向通信組件(231, 232)，每個雙向通信組件配備有相互首尾設(shè)置的兩個單向邏 輯門(24e, 24R)。
10. —種自動控制設(shè)施，包括傳輸總線(22)和能夠連接到該傳輸總線(22) 的多個模塊(IO),其特征在于它包括至少一個根據(jù)前述權(quán)利要求之一的通信控 制設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制模塊(10)與傳輸總線(22)之間的點對點通信的設(shè)備，該設(shè)備包括承載該傳輸總線(22)并且包含連接元件(21)的印制電路(20)，該連接元件(21)用于將該模塊(10)連接到該傳輸總線(22)。該印制電路(20)包括通信控制單元(23)，其位于該傳輸總線(22)與該連接元件(21)之間，所述單元(23)包含單向通信邏輯門(24_E，24_R)，還包括所述邏輯門(24_E，24_R)的邏輯控制電路(30)。應(yīng)用于可編程控制器。
文檔編號G05B19/05GK101339423SQ20081021033
公開日2009年1月7日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者帕斯卡爾·查皮爾, 讓-雅克·阿德拉格納, 阿蘭·穆爾雷 申請人:施耐德電器工業(yè)公司