Brevet FR2520896A1 — publié le 19830805

DISPOSITIF D'ADRESSAGE DES CARTES D'UN AUTOMATE PROGRAM- MABLE POUR LA SECURITE DES ECHANCES SUR LE BUS. L'invention concerne un dispositif de sécurité des échanges sur le bus d'un automate programmable comprenant une plura- lité de cartes électroniques, notamment une unité de com- mande UC à processeur et à mémoire, et des modules d'entrée et de sortie, le bus étant formé par un circuit imprimé situé en fond de panier et comprenant des connecteurs échelonnés à intervalles prédéterminés sur le bus pour la réception des cartes enfichables, le circuit imprimé étant pourvu de brins conducteurs en liaison avec les connecteurs et subdivisés en plusieurs faisceaux élémentaires affectés notamment au bus adresse BA, au bus ordre BO, au bus infor- mations BI, au bus compte-rendu CR, etc Selon un dispositif connu du genre mentionné, l'adressage s'opère par l'intermédiaire d'un pion ou clé débrochable, situé sur la face avant de chaque carte Cc pion amovible sert à J'affectation du numéro du module Un système de compte-rendus vérifie qu'une carte au moins répond, mais Il est impossible de savoir si c'est la bonne et la seule à répondre. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un dispositif perfectionné d'adressage et de compte-rendus permettant une identifica- tion fiable de la carte adressée ' Le dispositif de sécurité comporte pour chaque carte un identificateur d'adresse solidaire du bus au voisinage du Connecteur correspondant, et un comparateur destiné à com- parer l'état de l'identificateur représentant l'adresse de l'emplacement de la carte sur le bus, et l'adresse mise sur le bus BA par l'unité de commande UC L'identificateur d'adresse de chaque carte est formé par un câblage prédé- terminé agencé sur le bus et en liaison électrique avec le connecteur associé à la carte On remarque que la person- nalisation de chaque carte ne s'effectue pas au moyen d'un pion amovible situé sur la carte, mais par l'équivalent câblé d'un identificateur situé sur le bus Le câblage de l'identificateur d'adresse comporte N brins portés à des niveaux logiques bas ( 0) ou haut ( 1) selon une combinaison prédéterminée, de manière à constituer une adresse câblée de N bits qui varie d'un emplacement à un autre. Selon une caractéristique de l'invention, le comparateur d'adresse de la carte adressée coopère en cas de recon- naissance de l'adresse avec un commutateur logique pour commander l'émission de l'adresse câblée et du complément de cette adresse sur les brins du bus compte-rendu CR. L'unité de commande-UC comprend un comparateur connecté au registre adresse et aux brins du bus compte-rendu CR pour comparer l'adresse carte émise par le registre sur le bus adresse BA, et les compte-rendus de l'adresse câblée et de son complément en provenance de la carte. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de compterendus est agencé pour identifier une carte dé fectueuse en cas de compte-rendu incorrect. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limita- tif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 montre la structure électrique d'un automate programmable classique; la figure 2 illustre le bus de l'automate équipé du dispo- sitif de sécurité selon l'invention; la figure 3 représente le schéma synoptique du dispositif d'adressage et de compte-rendus d'une carte associée à l'unité de commande; la figure 4 montre le schéma électrique détaillé de l'adressage de chaque carte; la figure 5 est une vue partielle détaillée du bus de la figure 2. Sur la figure 1, la structure électrique d'un automate pro- grammable 10 est dotée d'une pluralité de sous-ensembles comprenant une unité de commande U Cdes modules d'entrée 12 et de sortie 14 raccordés au processus 15, et un bus 16 de liaison servant de support aux échanges d'informations entre les différents sous-ensembles Les sous-ensembles sont formés par des cartes 24 électroniques indépendantes ayant chacune une fonction prédéterminée L'unité de-com- mande UC à logique programmable comporte un module unité de traitement 18 ou processeur qui pilote le fonctionnement de l'automate, et un module mémoire 20 pour le stockage du programme et des données Les modules d'entrée 12 autorisent l'acquisition des données en provenance de capteurs du pro- cessus 15 ou de l'installation automatisée (contact fin de course, bouton poussoir, détecteurs de proximité etc). Les modules de sortie 14 transmettent les ordres élaborés par l'unité de commande UC à des actionneurs du processus (commande de contacteurs ou disjoncteurs, de voyants, d'électrovannes, etc). Le bus 16 est formé par un circuit imprimé (fig 2 et 5) situé en fond de panier, et comprenant une pluralité de connecteurs 22 destinés à la réception des cartes 24 enfi- chables Le circuit imprimé du bus 16 comporte N brins 26 parallèles de connexion, subdivisés en une pluralité de faisceaux élémentaires affectés au bus adresse BA, au bus ordre B 0, au bus informations BI, au bus compte-rendus CR et à l'alimentation A titre d'exemple, l'automate program- mable 10 comporte un bus 16 à soixante quatre brins 26 con- nectés d'une manière appropriée à seize connecteurs 22, mais il est évident que l'invention peut s'appliquer à un bus 16 ayant un nombre différent de brins 26 et de connec- teurs 22 L'emplacement de chaque carte 24 correspondant à un module spécifique est numéroté sur le bus 16 par des repères 0, 1, 2 F (fig 2). Selon l'invention, l'adressage des seize cartes 24 s'effec- tue grâce à des identificateurs 30 de contrôle câblés sur le bus 16 au niveau des seize connecteurs 22 Chaque identi- ficateur 30 d'adresse est formé par un câblage prédéterminé de quatre brins SI, 52 Y 53 y 54 connectés sur le bus 16 à des plots du connecteur 22 Les quatre brins S à Si sont portés à des niveaux logiques bas (absence de tension) ou haut (présence de tension) définis respectivement par les états " O " et " 1 ', de manière à constituer sur le bus 16 une adresse de quatre bits, affectée à un emplacement prédéter- miné de chaque carte 24 L'adresse câblée varie d'un em- placement à un autre, et se trouve en liaison avec la carte 24 correspondante par le connecteur 22 associé Les seize adresses successives sont ainsi déterminées par des mots de quatre bits 0000, 0001, 0010 1111, affectés res- pectivement aux emplacements 0, 1, 2 et F des cartes 24 A une adresse donnée d'un identificateur 30 correspond une carte 24 et une seule. La figure 5 montre en détail le câblage de plusieurs iden- tificateurs 30 d'adresse Le bus 16 est à double face, et comprend un conducteur 32 associé à chaque Identificateur pour relier le bus alimentation à certains brins Si, 52 ' 53, 54 du câblage, de manière à définir le niveau logique 1 dans le mot de l'adresse Chaque conducteur 32 est isolé des brins du bus 16, et s'étend perpendiculairement à la direction horizontale des brins. La figure 3 Illustre le schéma synoptique de l'unité de commande UC associée au dispositif d'adressage et d'identi- fication d'une carte 24 Le registre adresse 34 de l'unité de commande UC de l'automate 10 est branché par l'intermé- diaire d'un amplificateur 36, à quatre brins ou voies de transmission SI 5 ' 512 ' 513 ' 514 du bus adresse BA Chaque carte 24 comporte un comparateur 38 qui compare en perma- nence l'adresse câblée de l'identificateur 30 et l'adresse mise sur le bus adresse BA par l'unité de commande UC La sortie du comparateur 38 d'adresses est relié à l'entrée l d'une porte logique 40 connectée d'autre part à deux brins 521 et 522 du bus ordre B O pilotant respectivement les opé- rations de lecture (LEC) ou d'écriture (ECR) En cas de reconnaissance de l'adresse par le comparateur 38 et de validation de l'ordre LEC ou ECR transmis par le bus 80, la porte 40 délivre un signal de commande à un commutateur logique 42 pour autoriser l'émission à partir de la carte 24 de l'adresse câblée (quatre bits) de l'identificateur sur les quatre brins 53,1 532, '33, 534 du bus compte- rendu CR, et de l'adresse câblée complémentée (quatre bits) sur les quatre autres brins 541 ' '42 ' 543 5444 du bus compte-rendu CR Ce système de compte-rendus a pour objet de s'assurer que la carte 24 adressée d'entrée ou de sor- tie existe bien, que c'est la bonne carte qui répond, et qu'elle est la seule à répondre La carte 24 adressée ren- voie à l'unité de commande UC son adresse câblée et son adresse complémentée grâce aux huit brins de transmission bu bus compte-rendus CR et WR L'unité de commande UC com- porte un comparateur 44 connecté d'une part aux huit brins du bus compterendus CR et CR par l'intermédiaire de portes 46, 48 d'adaptation, et d'autre part au registre adresse 34 Le contrôle d'adresse s'opère ainsi gr-âce au compara- teur 44 de l'unité de commande UC qui compare son adresse propre émise sur le bus adresse BA, et les compte-rendus de l'adresse câblée en provenance de la carte 24. Les sorties des portes d'adaptation 46, 48 du système de compte-rendus de l'unité de commande UC sont reliées à un analyseur de défaut 50 par l'intermédiaire d'un registre 52, de manière à identifier la carte 24 en panne lors d'un échange défectueux signalé par un compte-rendu incorrect. La figure 4 représente le schéma électrique détaillé du dispositif d'adressage de la carte 24 Les mêmes repères seront utilisés pour désigner des pièces identiques à celles décrites en référence à la figure 3 Le comparateur d'adresse 38 de chaque carte 24 est réalisé par quatre cir- cuits logiques 38 A, 388, 38 C, 38 D OU exclusif dont la pre- mière série d'entrées sont connectées par des conducteurs 56 aux brins SP 52 Y 53 Y 54, de l'identificateur 30 d'adresse câblée sur le bus 16 et dont la deuxième série d'entrées sont en liaison par des conducteurs 58 avec les voies de transmissions Sîll 512, 5131 14 du bus adresse BA. La porte 40 comprend un circuit logique NOR à entrées bran- chées d'une part aux sorties correspondantes des circuits 38 A, 38 B, 38 C, 38 D du comparateur d'adresse 38, et d'autre part aux brins 521 et 522 du bus ordre BO, un inverseur 60 étant intercalé dans le conducteur de liaison au brin 522 d'écriture (ECR) Le commutateur logique 42 est formé par huit circuits logiques NAND 62 A, 62 B, 62 C, 62 D; 62 E, 62 F, 62 G, 62 H dont les sorties sont respectivement reliées aux brins 531 ' 532 ' 533 J 534; 541, 542 ' 543 i 544, du bus compte- rendus CR et CR La sortie de la porte 40 NOR est connectée à l'une des entrées de chaque circuit NAND 62 A à 62 H L'au- tre entrée de chaque circuit 62 A à 62 D du bus compte-rendu CR est branchée par un conducteur 64 au brin correspondant Sl' 52; 53 54, de l'adresse câblée de l'identificateur 30, tandis que l'entrée de chacun des circuits 62 E à 62 H du bus compte rendu CR est connecté au conducteur 64 correspondant par l'intermédiaire d'un inverseur 66. Le fonctionnement du dispositif d'adressage et d'identifl- cation des cartes 24 de l'automate programmable 10 selon l'invention est le suivant A chaque opération de lecture ou d'écriture intervenant lors du déroulement d'un cycle, l'unité de commande UC adresse l'une des seize cartes 24 enfichées sur le bus 16. On supposera par la suite que la carte adressée 24 est une carte d'entrée ou de sortie Le comparateur d'adresse 38 de la carte 24 adressée compare en permanence l'état de l'iden- tificateur 30 de contrôle dont l'adresse câblée à quatre bits est l'image de l'emplacement de la carte 24 sur le bus 16, et l'adresse du registre 34 mise sur les quatre brins 511, 512, 513, 514 du bus BA par l'unité de commande UC. En cas d'égalité de ces deux adresses, la carte 24 se re- connait L'ordre de lecture ou d'écriture est codé sur l'un des brins S,, 522 du bus ordre BO La porte 40 valide alors l'opération et provoque le déblocage du commutateur 42 logique La carte 24 renvoie alors son adresse câblée et le complément de cette adresse au comparateur 44 de l'unité de commande UC par l'intermédiaire des voies de transmission 531 ' 532 ' 533, 534 du bus comptc-rendu CR, et 541 Si 42 543, 544 du bus compte-rendu CR Le comparateur 44 compare ensuite le compte-rendu reçu avec l'adresse carte émise par le registre 34 Trois possibilité sont à prendre en considération-: un compte-rendu correct, indique quela carte 24 adres- sée existe et que c'est la bonne et la seule à répondre; l'absence de compte-rendus signifie que la carte adres- sée ne répond pas (soit absente, soit en défaut); un compte-rendu incorrect signale soit la défaillance locale de la carte adressée, soit une réponse simultanée d'une autre carte 24. Une carte 24 défectueuse est identifiée automatiquement par l'analyseur 50 de l'unité de commande UC Le contrôle des informations s'effectue d'une manière classique et permet de s'assurer que la bonne information a été trans- mise Plusieurs lectures systématiques de l'information lue lors d'une lecture sont opérées jusqu'à l'obtention de deux informations identiques Dans le cas d'une écriture, l'information écrite est relue. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et repré- senté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au con- traire à toute variante restant dans le cadre des équiva- lences. Revendications 1 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus ( 16) d'un automate ( 10) programmable comprenant une pluralité de cartes ( 24) électroniques, notamment une unité de commande UC à processeur ( 18) et à mémoire ( 20), et des modules d'entrée ( 12) et de sortie ( 14), le bus ( 16) étant formé par un circuit imprimé situé en fond de panier et compre- nant des connecteurs ( 22) échelonnés à intervalles prédé- terminés sur le bus pour la réception des cartes ( 24) enfi- chables, le circuit imprimé étant pourvu de brins ( 26) con- ducteurs en liaison avec les connecteurs ( 22) et subdivisés en plusieurs faisceaux élémentaires affectés notamment au bus adresse RA, au bus ordre BO, au bus informations BI, au bus compte-rendu CR, etc, caractérisé par le fait que le dispositif de sécurité comporte pour chaque carte ( 24) un identificateur ( 30) d'adresse solidaire du bus ( 16) au voisinage du connecteur ( 22) correspondant, et un compara- teur ( 38) destiné à comparer l'état de l'identificateur ( 30)1 représentant l'adresse de l'emplacement de la carte ( 24) sur le bus, et l'adresse mise sur le bus (BA) par l'unité de commande UC. 2 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'identifica- teur ( 30) d'adresse de chaque carte ( 24) est formé par un câblage prédéterminé agencé sur le bus ( 16) et en liaison électrique avec le connecteur ( 22) associé à la carte ( 24). 3 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le câblage de l'identificateur ( 30) d'adresse comporte N brins 51 ' 52 ' 53, 54 portés à des niveaux logiques bas ( 0) ou haut ( 1) selon une combinaison prédéterminée, de manière à con- stituer une adresse câblée de N bits qui varie d'un em- placement à un autre. 4 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le comparateur d'adresse ( 38) de la carte ( 24) adressée co- opère en cas de reconnaissance de l'adresse avec un commu- tateur logique ( 42) pour commander l'émission de l'adresse câblée et du complément de cette adresse sur les brins 531 ' 532 ' 533, 534; 541, 542, 543, 544 du bus compte-rendu CRACR. Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'unité de commande UIC comprend un comparateur ( 44) connecté au re- gistre adresse ( 34) et aux brins 531 à 544 du bus compte- rendu CR pour comparer l'adresse carte émise par le re- gistre ( 34) sur le bus adresse BA, et les compte-rendus de l'adresse câblée et de son complément en provenance de la carte ( 24). 6 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que chaque carte ( 24) est équipée d'une porte ( 40) logique connectée à la sortie du comparateur d'adresse ( 38) et aux brins 521, S au bus ordre 80, la porte 40 étant agencée pour valider l'opération en cas de reconnaissance de l'adresse et de compréhension de l'ordre, entraînant le déblocage du commu- tateur ( 42) et le transfert des compte-rendus. 7 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'unité de commande UC comporte un analyseur de défaut ( 50) coopé- rant avec le bus compte-rendu et/ou le comparateur ( 44) pour identifier la carte ( 24) défectueuse en cas de compte- rendu incorrect. 8 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que le bus ( 16) comporte un circuit imprimé à dou- ble face comportant au niveau de chaque connecteur ( 22), un conducteur ( 32) isolé des brins ( 26) du bus ( 16), et en liaison avec le bus alimentation et le câblage de l'iden- tificateur d'adresse ( 30) correspondant. 9 Dispositif de sécurité des échanges sur le bus selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les brins 51, 52, 53, 54 du câblage de chaque identificateur d'adresse ( 30) sont connectés sur le bus ( 16) à quatre plots du con- necteur ( 22) correspondant.