Brevet FR2547076A1 — publié le 19841207

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE CONTROLE DE LA TRANSMISSION DES INFORMATIONS ENTRE L'UNITE CENTRALE D'UN AUTOMATE PROGRAMMABLE ET LES CIRCUITS D'ENTREE/SORTIE RACCORDES AUX CAPTEURS ET/OU AUX ACTIONNEURS DU PROCESSUS COMMANDE. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le contrôle de la transmission des informations entre l'unité centrale d'un automate programmable et les circuits d'Entrée/Sortie raccordés aux capteurs et/ou aux action5 neurs du processus commandé par ledit automate Elle a également pour objet un procédé de mise à jour d'une mémoire image d'entrée par rapport aux entrées, et des sorties par rapport à une mémoire image de sortie. D'une manière générale on sait qu'un automate programmable 10 fait intervenir un processeur permettant d'assurer la commande ordonnée des actionneurs du processus en fonction des informations fournies par les détecteurs, et ce, selon une séquence de fonctionnement déterminée par un programme. Pour assurer sa liaison avec le processus, l'automate 15 comprend une pluralité d'éléments de connexion décomposée en deux ensembles, à savoir un ensemble d'éléments de connexion d'entrée sur lesquels viennent se brancher les détecteurs ou les capteurs, et un ensemble d'éléments de connexion de sortie sur lesquels 20 viennent se brancher les actionneurs du processus. Le processeur comprend, de façon classique, une unité centrale habituellement à microprocesseur dans laquelle le transfert des informations s'effectue par l'intermédiaire de Bus (Bus des données, Bus des adresses, Bus de commande). Cette unité centrale communique avec l'extérieur, et, en particulier avec les éléments de connexion d'Entrée/Sortie de l'automate au moyen de circuits d'Entrée/Sortie reliés aux Bus engendrés par le microprocesseur. Généralement, ces circuits d'Entrée/Sortie sont réalisés 10 sur une ou plusieurs cartes de circuit imprimé regroupant chacune un nombre prédéterminé de voies d'entrée et/ou de sortie. Chacune de ces voies aboutit à une entrée ou à une sortie multipolaire matérialisée par une plage de connexion par -15 pôle sur le circuit imprimé On notera à ce sujet qu'on utilise le plus souvent des entrées et des sorties bipolaires et, accessoirement des sorties tripolaires (sorties alternatives). Les plages de connexion peuvent être avantageusement dispo20 sées le long d'une bordure du circuit imprimé, bordure sur laquelle vient se brancher un bornier, par exemple du type de celui décrit dans la demande de brevet n 83 06175, déposée le 15 Avril 1983 au nom la demanderesse Ce bornier est plus particulièrement destiné à assurer une liaison décon25 nectable entre les susdites plages et les conducteurs correspondants reliant l'automate aux détecteurs et aux actionneurs du processus. Ainsi, dans un automate du genre de celui précédemment décrit, l'invention a tout d'abord pour but un dispositif 30 permettant de déceler des anomalies dans le transfert et le traitement des informations entre l'unité centrale, d'une part et les circuits d'Entrée/Sortie raccordés aux détecteurs et/ou aux actionneurs, d'autre part. En vue d'obtenir ces résultats, on a déjà proposé, dans le 35 cadre général des liaisons entre calculateurs et périphériques, d'effectuer la transmission d'un bit de parité associé à chaque mot, en prévoyant une procédure de répétition en cas d'erreur constatée Toutefois cette solution ne donne pas de résultat satisfaisant dans des systèmes présentant des contraintes de délais -analogues à celle du temps de cycle limité qu'un automate programmable doit respecter pour le rafraîchissement cyclique de ses Entrées/Sorties (ce temps de cycle étant de l'ordre de quelques millisecondes). Par ailleurs, dans le domaine des Automates programmables, lorsque le système de transmission entre l'unité centrale et les Entrées/Sorties comporte des sécurités, celles-ci consistent soit à répéter deux fois chaque échange et à le 10 valider à chaque transmission identique, soit à vérifier le fonctionnement correct des liaisons en intercalant des échanges tests entre les cycles d'échanges utiles. Des échanges tests intercalés entre les cycles utiles permettent de vérifier si la liaison entre l'unité centrale 15 et les Entrées/Sorties fonctionne bien dans certaines conditions Toutefois, un tel constat cyclique de bon ou mauvais fonctionnement ne décèle que des défauts permanents, mais n'empêche pas certaines perturbations instantanées telles que des parasites, d'affecter des cycles de transmission 20 utiles. La procédure qui consiste à répéter chaque échange et à le valider lorsqu'il y a identité, présente l'inconvénient d'augmenter considérablement la durée du cycle de rafrai.chissement des Entrées/Sorties. De plus, elle ne tient pas compte du fait que, dans le cas d'un automate, peu d'informations changent d'un cycle à l'autre, ce qui permet d'utiliser l'information transmise au cycle précédent pendant un cycle de plus sans inconvénient majeur pour le bon contrôle de l'automatisme concerné. 30 L'invention a donc pour but de supprimer ces inconvénients, notamment: en exploitant exclusivement les bonnes transmissions entre l'unité centrale et les Entrées/Sorties pour l'exécu35 tion du programme en cours; en décelant les erreurs en temps réel, pendant chaque transmission en cours; -4 en inhibant les effets de chaque transmission erronnée susceptible de perturber la bonne exécution de la séquence en cours de l'automatisme concerné; en faisant en sorte qu'en cas deerreur sur une transmis5 sion de lecture, la mémoire image d'Entrée/Sortie conserve l'information mémorisée au dernier échange reçu exempt d'erreur, pour un cycle de plus 9 le rafraîchissement des Entrées/Sorties conservées étant alors effectué au cycle suivant, et en faisant en sorte qu'en cas d'erreur de transmission sur une écriture, la mémoire locale située dans chaque module d'Entrée/Sortie sera laissée dans l'état antérieur pendant un cycle de plus et rafraîchie au cycle suivant Pour parvenir à ces résultats, le dispositif selon l'inven15 tion comprend plus particulièrement: des moyens de calcul de la parité de chaque mot de donnée disponible en lecture sur les entrées; des moyens de calcul de la parité de chaque mot présenté, par écriture, sur les plages de connexion "données" entre le 20 bus et les cartes de sortie, des moyens de transmission de cette parité calculée par les cartes d'entrée (sortie à l'unité centrale), des moyens de calcul de la parité de chaque mot correspondant, par l'unité centrale, _ des moyens de validation/invalidation de la lecture ou de l'écriture en cours, en fonction de la conformité ou de la non conformité constatée de la parité calculée par l'unité centrale à celle calculée par la carte d'Entrée/Sortie sur l'échange en cours. Comme précédemment mentionné, l'invention concerne également un procédé de mise à jour d'une mémoire image d'entrée par rapport aux entrées et des sorties par rapport à une image de sortie, ce procédé faisant intervenir un dispositif 35 d'Entrée/Sortie tel que celui précédemment décrit. Selon l'invention, ce procédé comporte en lecture les phases suivantes: chaque carte d'entrée interrogée présente simultanément sur le bus la parité locale calculée associée à chaque mot de donnée, à la réception, l'unité centrale calcule la parité du mot de données présent sur le bus, l'unité centrale compare les parités calculées à la source et à la réception, la concordance de parité valide la mise en mémoire image des données présentes sur le bus, la non concordance provoque le rejet des données présentées sur le bus et la conservation du mot reçu de la même adresse lors du dernier échange validée l'unité centrale calcule la parité de chaque mot de donnée émis sur le bus, la carte d'Entrée/Sortie adressée calcule la parité du mot présent sur le bus et renvoie cette parité locale à l'unité centrale, l'unité centrale compare les parités à la source et à la réception: la concordance de ces parités valide la mise à jour des registres de la carte par l'écriture du mot correspondant, la discordance de ces parités inhibe l'écriture en cours et le registre de la carte adressée conserve le mot reçu lors du dernier échange réalisé. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci30 apres, à titre d'exemples pour limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique, en perspective, avec écorché partiel, d'un bac d'automate équipé d'un bornier La figure 2 est une coupe schématique partielle permettant d'illustrer le montage du bornier dans un bac tel que celui représenté à la figure 1; La figure 3 est un schéma de principe d'un circuit d'entrée assurant la ''transmission des informations entre l'unité centrale de l'automate et les capteurs ou les détecteurs du processus commandé; La figure 4 est un schema de principe d'un circuit d'Entrée/Sortie tripolaire assurant la transmission des informations entre l'unité centrale de l'automate et les actionneurs du processus commandé; 10 La figure 5 est un schéma de principe d'un circuit d'Entrée/Sortie bipolaire dont l'élément de sortie, destiné à assurer la commande-des actionneurs de processus consiste en un relais 15 La figure 6 est le schéma d'une variante d'exécution de l'étage de sortie du circuit d'Entrée/Sortie représenté à la figure 5. La figure 1 représente un bac d'automate 1 portant dans son fond un circuit imprimé 2 disposé parallèlement au fond du bac Le circuit imprimé 2 matérialise un bus de données et d'adresses, ainsi que les lignes de transmission et de signaux de contrôle indiqués dans la suite Le bus a pour 25 rôle d'assurer la transmission des signaux entre une unité centrale (non représentée) et des cartes d'entrée et/ou des cartes de sortie Le circuit imprimé 2 qui supporte le bus est branché par un connecteur 3 à la face arrière d'une carte électronique d'entrée ou de sortie 4, montée dans un 30 boîtier de protection 5. Le connecteur 3 est un connecteur femelle à pince qui peut recevoir les plages de connexion du circuit imprimé constituant la carte d'entrée ou de sortie 4 orientées vers le fond du bac. Un écorché partiel du boîtier 5 enveloppant la carte électronique 4 permet de voir les plages de connexion de la face avant du circuit imprimé 4, ainsi qu'une partie des circuits électroniques qui peuvent être montés sur le circuit imprimé -7 pour constituer, soit une carte d'entrée à deux pôles 300, soit une carte de sortie bipolaire 500, soit une carte de sortie tripolaire 400. Pour des raisons de commodité, on a représenté les trois 5 possibilités de configuration des circuits sur le même support 4; en réalité, pour une carte d'entrée à huit voies continues ou alternatives, le circuit imprimé 4 comportera huit circuits 300 De même, pour une carte de sorties alternatives bipolaires à douze voies, il y aura douze circuits 10 500 aboutissant chacun à un couple de connexion 40 Enfin, pour une carte de sorties continues 400 nécessitant trois pôles, la carte comprendra autant de fois trois plages qu'il y aura de voieso Chaque circuit du type 300, 400, 500 aboutit à au moins-une paire de plages de connexion que l'on 15 a désignées par les références 40 a à 40 et qui se trouve sur une face du circuit imprimé D'autre part, de chaque côté du circuit imprimé, on a placé en haut et en bas des plages conductrices ( 43, 44 et, respectivement 41, 42) qui se trouvent reliées avec le bus par l'intermédiaire, soit du 20 circuit 300, soit du circuit 400 e soit du circuit 500. Comme on l'expliquera dans la suite, la partie avant 60 d'un bornier 6 vient se brancher sur la carte, par introduction de ladite partie avant dans une ouverture non représentée du boîtier 5. La partie avant du bornier comporte une succession ( 60 à a 601) de moyens de connexion aptes à établir le contact électrique avec les plages conductrices respectives 40 à 401 du circuit imprimé 4 o Ces moyens peuvent etre un connecteur femelle à pince recevant le bord avant du circuit imprimé 30 portant les plages de contact 40 à 401 On peut également a il npetéalmn remplacer les plages de contact 40 a a 401 par un connecteur femelle 40 qui accueille des lames de contact 63 ou 64, comme on l'a représenté à la figure 2, ou toute autre disposition possible de connecteur. De plus, de part et d'autre des moyens de connexion 60 a à 601, on a disposé, en haut et en bas respectivement, dne lyre de contact 62, 61 Ces lyres 61, 62 établissent une liaison électrique, entre les plages 41, 42 pour la lyre -a basse 61, entre les plages 43, 44 pour la lyre haute 62, lorsque le bornier 6 est branché sur la carte. Les positions des lyres 61, 62 et desplages de contact 41, 42; 43, 44) sont agencées de façon que l'une des liaisons 5 électriques entre les plages 41 e 42 et 43, 44 soit ouverte avant que les moyens de connexion 60 a 601 soient débranchés des plages 40 a a 401 En sens inverse, les moyens de connexion 60 a à 601 seront reliés aur plages 40 a à 401 avant que les lyres 61, 62 établlssent les liaisons électriques 10 entre les plages 41, 42, respectveament 43, 44, lorsque l'on branche le bornier 6 sur le circuit imprimé 4. Cette disposition présente l'avantage de permettre de détecter une action d'extraction sur le hornier et, par suite, de mettre à zéro les sorties ou d'inhiber les entrées des 15 informations de la carte dont on manipule le bornier en vue de le déconnecter D'autre part, -lorsque le bornier est branché, comme on l'expliquera dans-la suite, l'unité centrale en est informée et peut alimenter les sorties de la carte, ou valider les entrées ainsi connectées. Les moyens de connexion 60 a à 601 sont reliés, par des liaisons électriques directes 63 ou à shunt 64, à des bornes de connexion extérieures 65 a a 5 Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 1, selon la configuration du bornier 6, certaines liaisons entre bornes 25 homologues 60 a, 65 a n'existent pas, alors que les bornes homologues 60 c, 65 c sont reliées directement. Pour de plus amples détails sur un exemple de constitution du bornier, on peut se référer à la demande de brevet français déposée le 15 Avril 1983 sous le numéro 83 06175 30 au nom de LA TELEMECANIQUE ELECTRIQUE, pour: "Bornier à shunts". Les bornes externes 65 b, 65 c, 65 f sont reliées par des fils conducteurs 10 à un ensemble 9 de capteurs d'entrée consti35 tué par exemple par des interrupteurs de fin de course. Ces capteurs sont alimentés par une source de tension continue 8 c pour constituer un circuit d'entrée continue E à logique positive, représenté à la figure 1. La borne externe 659 est reliée, par un fil conducteur 10, à la borne positive d'une source de tension continue 8 c, dont la borne négative est branchée à la borne 651 Un actionneur 7 est relié, d'une part à la borne 65 h et, d'autre part, à la 5-borne 65 i, de façon à constituer un circuit de sortie continue à logique positive SO La borne externe 65 k est reliée par un fil conducteur 10 à une borne d'une source de tension alternative, dont l'autre borne est reliée à une charge 7, constituée par exemple par un électro-aimant, dont 10 l'autre borne est reliée à la borne extérieure 651 Ce circuit constitue un circuit de sortie alternative 51 i On déduira facilement de l'exposé précédent la configuration d'un circuit d'entrée continue à logique négative et d'un circuit de sortie continue à logique negative, en inversant 15 les branchements des sources continues A côté de chaque borne externe 65 a, 651 se trouve un orifice 66 a a 661 et un guide de lumière 67 a a 671 o Ces éléments de chaque ensemble: borne, orifice et guide de lumière sont disposés dans un même plan horizontal. Sur la figure 2, on voit que les orifices 66 a à 661 permettent l'accès à une vis de serrage 660 a à 6601 qui fait pivoter, autour de leurs axes 651 a a 6511: des cames 650 a a 650, qui viennent immobiliser les parties dénudées des fils conducteurs 10 contre les surfaces conductrices des liaisons 25 électriques 63 ou 64 reliant le fil conducteur à un connecteur femelle 40 qui établit les liaisons avec les différents circuits électroniques supportés par la carte 4 o Des diodes électroluminescentes deindication de défaut 301, 401, 501, spécifiques ou communes à plusieurs voies, sont 30 disposées en face de certains des guides de lumière 67 a a 671 et reliées électriquement à l'un des circuits 300, 400 ou 500 sielon le type de carte utiliséeo Des fusibles à percuteurs 1 l peuvent également être montés sur la carte pour réaliser des détections de fusion, avec visualisation et 35 signal de défaut, comme on l:expliquera dans la suite en se rférant à la figure 5 o La figure 3 représente le circuit électronique de transmission d'information et de signalisation de défaut d'une carte dite d'entrée, utilisable avec des circuits externes du type représenté par la référence E sur la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté un circuit d'entrée E à deux voies, c'est-à-dire utilisant deux capteurs; ce cir5 cuit est associé, dans l'exemple considéré, avec un bornier à shunt interne Il est bien évident, et cela ressort à la lecture de la demande de brevet citée ci-dessus, que le bornier pourrait aussi bien être à liaison directe, à shunt interne, à shunt externe, ou presenter une combinaison des 10 trois possibilités énumérées ci-dessus. Dans tous les cas, quel que soit le type de bornier utilisé, cela ne modifie pas le câblage 300 de la carte-4 Le choix du type de bornier modifie seulement le câblage du circuit externe d'enrée E. Sur la figure 3, on a représenté deux voies d'entrée 30 découplées galvaniquement, par des optocoupleurs, des circuits 300 reliés au bus de llautomate matérialisé par le circuit 2. La plage de contact 40 b est reliée par deux résistances 31, 20 32 en série à la plage-de contact 40 c La cathode d'une diode Zener de protection 33 est reliée au point commun des deux résistances 31, 32 tandis que l'anode est reliée à la borne 40 c. Un premier circuit, en parallèle sur ladite résistance 32, 25 comporte en série une résistance 34, une diode électroluminescente de visualisation d'état du circuit d'entrée 35 et une diode émettrice infrarouge 36 associée en optocoupleur avec le phototransistor 302. Un second circuit en parallèle sur ladite résistance 32 30 comporte en série une résistance 37 une diode d'équilibrage de seuils 38 et une diode émettrice infrarouge 39 associée en optocoupleur avec le phototransistor 309 Entre les plages de contact 40 c et 40 b se trouve une entrée E 2 identique à l'entrée E O décrite ci-dessus. La diode de visualisation d'état 35 de la première voie est disposée sur la carte de façon à se trouver en face du guide de lumière 67 c lorsque le bornier est en place, tandis que la diode correspondante de la deuxième voie 35 est alors disposée en face du guide 67 f. Ainsi, l'état de fonctionnement de chaque circuit d'entrée E est visualisé par la diode électroluminescente 35 correspon5 dante On procède de la nme façon pour' les autres voies dans le cas d'une carte à voies multiples La description qui suit sera limitée à une seule v Oieo Lorsque l'entrée E O regoit, par l'intermédiaire d'un capteur à liétat passant, le signal de tension garantissant son 10 passage à l'état logique 010 la diode émettrice infrarouge 36 éclaire et sature le phototransistor 302 dont l'emetteur est relié à la masse et dont le' collecteur est chargé par une resistance 303 elle-nmme reliée à une source, de tension positive; simultanément, du fait du même signal de tension 15 appliqué à E 0, la diode émettrice infrarouge 39 éclaire et sature le phototransistor 304, dont lémetteur est relié à la masse et dont le collecteur est chargé par une résistance 305 reliée à ladite source de tension positive. Les collecteurs des phototransistors 301 et 305 sont reliés 20 aux deux entrées de la fornction "OU EXCLUSIF" du circuit 306. En fonctionnement normal, ce circuit d'entrée 30 sature ou blcque simultanément les deuu phototransistors 304 et 305 selon que le capteur externe correspondant est fermé ou 25 ouvert z la simultanéité de ces commutations assure la permanence de l'identité des signaux appliques au n OU EXCLUSIF" 306 dont la sortie reste alors à zéro. Par contre, en cas de deéfaut, sur 1 nune des deux branches parallèles, par exemple sur la branche 34, 35, 36, 302, dont 30 le phototransistor reste bloqué malgré l'application de la tension requise à l'entrée Ei les signaux reçus par le "OU EXCLUSIF" 306 diffèrent, ce qui permet d'obtenir un signal de défaut; Si, au contraire, un défaut provoque la conduction permanente du phototransistor 302, en l'absence de 35 signal aux bornes de l'entrée 30 concernée et, par conséquent, en l'absence de courant dans la branche parallèle 37, 38, 39, 304, la non concordance d'état des deux phototran- sistors 302, 304 est détectée par le 'OU EXCLUSIF" 306, qui engendre alors un signal de-défauto Dans les deux exemples ci-dessus, il a été aontré qu'un défaut de la branche 34, 35, 36, 302 est détecté s'il provo5 que une non concordance entre l'état logique present aux bornes de l'entrée 30 et l'état logique appliqué, via l'optocoupleur 302, aux circuits de communication avec l'unité centrale par le bus d 4 te/Sortie O Lorsque des défauts comparables surviennent dans la branche parallèle 10 37, 38, 39, 304, ils provoquent une non concordance entre d'une part, l'état logique destiné a l'unité centrale et présent sur le collecteur de lloptocoupleur 302 et, d'autre part, l'état logique destiné au 'OU EXCLUSIFP-de contrôle 306 et présent sur le collecteur de 5 loptocoupleur 304. 15 Cette non concordance engendre aussi un signal de défaut à la sortie du circuit 306. En récapitulant les différents eemnples ci-dessus, on constate qu' en fonctionnement normal le signal présent sur le collecteur du phototransistor 304 sert à valider le 20 signal présent sur le collecteur du phototransistor 302 et destiné à l'unité centrale; par contre en cas de dégradation de l'interface d'entrée de signal constituée par la branche 34, 35, 36, 302 ou de léinterface de contrôle constituée par la branche 37, 38, 39, 304 le "OU EXCLUSIF" 25 engendre un signal de défaut qui signifie, soit que l'information logique disponible pour l 2 unité centrale est erronée, soit que le circuit d'entrée 30, 300 correspondant n'est plus en mesure de confirmer que le signal logique disponible pour l'unité centrale est identique à celui appliqué à 30 l'entrée Pour simplifier la carte d'entrée représentée à la figure 3 et limiter le coût supplémentaire lié à cette détection de défauts, les différents "OU EXCLUSIF' 306 des interfaces d'entrée qu'elle regroupe sont tous reliés à un circuit "OU" 35 commun 307 qui centralise ainsi les signaux de défauts possibles d'une même carte Bien entendu, une variante possible de ce circuit d'entrée à auto-surveillance incorporée consisterait à reporter la vérification de concordance du 13 -, signal destiné à l'unité centrale et de son signal de contrôle aussi loin que possible vers le bus d'Entrée/Sortie; cependant de telles variantes conduiraient à des cartes plus complexes et plus coûteuses, 5 sans apporter une amélioration substantielle, en termes de sécurité de fonctionnement de l'automatisme contrôlé par de telles entrées En effet, l'expérience acquise sur la fiabilité des différents composants mis en oeuvre dans ces circuits d'entrée fait apparalitre que les dégradations des 10 optocoupleurs occasionnent la grande majorité des défauts conduisant à une non concordance entre le signal aux bornes d'entrée et le signal destiné à l'unité centrale: c'est pourquoi on a limité la redondance concernant chaque entrée aux circuits de commande et de détection détat à deux opto15 coupleurs se surveillant mutuellement 34, 35, 36, 302 et 37, 38, 392 304. Pour éviter les alarmes transitoires intempestives que des écarts de temps de comnmutation des deux branches logiques reliées à chaque "OU EXCLUSIF" pourraient provoquer, la 20 sortie du "OU" 307 est filtrée par le circuit 308, qui comporte un intégrateur-suivi d'un trigger, et ne transmet un u 1 " logique à la ligne D qu'en cas de non concordance significative. D'une part, ce " 1 " logique est exploité localement sur la 25 carte pour visualiser la présence d'un défaut en excitant la diode électroluminescente 301 par 1 intermédiaire de liamplificateur 309 et de la résistance 310; d'autre part, cette ligne D est aussi raccordée à l'une des deux entrées d'un autre circuit OUO 311, dont le signal de sortie est 30 transmis à la borne ACK de raccordement au bus lorsque l'interface 313 est validée. L'autre entree de ce circuit n O Un 311 reçoit la ligne B, qui est reliée à une source de tension + V par la résistance 312 et mise au zéro volt par l'intermédiaire des contacts 61 et 35 62 Ces contacts 61 et 62 symbolisent les liaisons électriques réalisées entre les plages 41, 42 d'une part et 43, 44 d'autre part, grace aux lyres 61, 62 de la figure 1 - Le bornier 6 en place sur la carte 4 maintient la ligne B au zéro volt par les lyres 61,-62: au cours de la déconnexion de ce bornier de ladite carte et avant l'ouverture des liaisons 40-60, au moins l'une des lyres 61, 62 assure la 5 mise à zéro de la ligne B, sur laquelle apparait un signal logique " 1 " transmis par le "OU" 311 et présent sur la borne ACK de raccordement au bus lorsque le circuit d'interface 313 est validé. En considérant les conditions de commutation ainsi décrites 10 pour les lignes D et B, on voit que le signal apparaissant sur la borne ACK, lorsque l'interface 313 est validée, est un zéro" logique lorsque le bornier 6 est en place et qu'aucune non concordance n'est détectée sur les différentes voies d'entrée de la carte; par contre,-un début de décon15 nexion bornier ou une non concordance quelconque fera apparaître un signal " 1 " sur ladite borne ACK lorsque ladite interface 313 sera validée: ce signal ACK est donc exploitable par l'unité centrale pour ne prendre en compte que les informations d'entrées issues de cartes sans défaut de non 20 concordance et dont le bornier de connexion extérieur est en place Les lignes B et D précitées sont encore reliées à deux entrées de même nom du circuit d'interface 321 pour permettre à l'unité centrale d'identifier un défaut en lisant chacun des signaux B et DO Après cette description détaillée de l'élaboration et du traitement local des signaux 'défaut de concordance" (D) et "déconnexion bornier" (B), la suite des fonctions d'interface d'entrée représentée à la figure 3 va maintenant être exposée Il a déjà été montré comment l'application d'un 30 signal de tension représentant le niveau logique " 1 " aux bornes 40 b, 40 c de l'entrée E 0 sature le phototransistor 302 et fait alors apparaitre un "ZER On logique entre son collecteur et le zéro volt. Pour éliminer les perturbations brèves, telles que celles 35 provoquées par les rebondissements de contacts de capteurs et certaines oscillations engendrées par les circuits logiques soumis à des signaux d'entrée trop lents, le signal logique du collecteur du phototransistor 302 est filtré et mis en forme par un trigger inverseur dans le circuit 317. Le " 1 " logique qui résulte de ce traitement est appliqué à l'entrée E Ode l'interface 318, qui reçoit aussi les signaux 5 logiques E 1, E 2, et E 3 après mise en forme par des circuits identiques. De même, le circuit d'interface 319 reçoit, apras mise en formie, les signaus logique E 4 p E 50 E 6 et E 7 o 10 Les interfaces 320 et 321 reçoivent encore six niveaux logiques fixes C Ml à CM 6 constituant un code spécifique à chaque type de carte d'entrée ou de sortie, signaux que l'unité centrale peut lire pour identifier ou vérifier la configu15 ration d Entrée/Sortie présente sur le bus, après cette description de l'élaboration des quatre mots de quatre bits (E O E 1 E 2 E 3 / E 4 E 5 E 6 E 7 / CM 1 CM 2 O CM 3 CM 4 / CM 4,5 CM 61 B, D) respectivement disponibles à 'entrée des circuits d'interface 318, 319, 320, 321, on expliquera le fonction20 nement des circuits de la figure 3 pendant son interrogation par llunité centraleo Pour lire l'état des entrées, E O à E 7, ou le mot d'état de la carte constitué des codes module CM 1 à CM 6 et des signaux u B' et OD", l'unité centrale commence par sélectionner l'adresse de la carte d'entrée concernée en 25 mettant à séro les signaux du bus i S et MS appliqués aux deux entrées inverseuses du circuit NON ET' 314 qui engendre un séro logique que reçoit lientrée directe du circuit "OU" 315 pendant que son entree inverseuse est mise à 1 par le signal R/J venant de leunité centrale e ce circuit 30 315 engendre un 900 pour valider -le circuit décodeur 316, que l'unité centrale utilise par le biais des signaux combinés D/C et B/L pour sélectionner individuellement chaque mot de quatre bits E O à E 3, E 4 à E 7 CM i à CM CM 5 à D) à communiquer au bus D à D 3 par l'intermédiaire de son interface 35 propre 318, 319 D 320 ou 321 et de l'interface commune 322. 2547076 16 La table de vérité de ce circuit de sélection 316 est la suivante: 15 20 MS et RS a zero D/C R/L Signal de Validation R/W à 1 (actif à zéro) Lecture données poids faibles O O Va Df E O à E 3 Lecture données poids forts O 1 Vaú DF = E 4 à E 7 Lecture codes Module poids faibles 1 O Va, Cf O CM 1 à CM 4 Lecture codes Module Va C O Vp f CF = O poids forts CM 5 a D On va maintenant examiner en détail la lecture des entrées 25 E O à E 3: la validation de 11 nterface 318 décrite précé demment applique ce mot de quatre bits à la fois à l'entrée du circuit d'interface bus 322 et au dispositif de calcul de parité constitué par les 'OU EXCLUSIF' 323, 324, 325; le "OU EXCLUSIF" 326 calcule la parité de cinq signaux 30 binaires: le signal H/L associé aux quatre bits du mot presenté sur le bus par la validation de l'interface 322. Lorsque les signaux MS et RS sélectionnent cette carte, on a expliqué précédemment que la sortie du circuit 314 passe à zéro; la ligne 3140 transmet ce zéro aux interfaces 313 et 35 322 et les valide. L'unité centrale lit alors, simultanément, le mot de quatre bits E O à E 3 sur les lignes D à D 3, la parité calculée à la source "PAR" et le signal ACK qui est à zéro lorsque le -17 bornier est en place et qu'aucun défaut N 9 est détecté sur cette carte d'entrée. A la réception, l'unité centrale calcule la parité du mot constitué par les quatre bits Do à D 3 présents sur le bus 5 avec le signal B/L qu'elle applique audit bus et compare cette parité calculée à l'arrivée à celle transmise par la ligne "PAR": elle mémorise ce mot DO a D 3 en mémoire image d'Entrée/Sortie uniquement si les parités coïncident et si le signal ACK = O e dans les autres cas l'unité centrale est 10 avertie, en temps réel, d'une anomalie et -procède comme suit = Si ACK = O et si elle constate une divergence de parité, elle conserve les données mises en mémoire image d'Entrée/Sortie à la dernière lecture qugelle a validée et, 15 selon l'option choisie en programmation système par le concepteur, procède immédiatement O ou au cycle suivant, à une autre lecture de ces mme données; si ACK-reste " 1 l' pendant cette lecture et si le contr 81 e de parité constate une coincidence, l'unité centrale est avertie par ce signal 20 ACK du fait que les données présentes sur le bus sont douteuses; par programme le concepteur de l'automatisme choisira une procédure daarrêt rapide ou de maintien en fonctionnement dégradé avec signalisation de défaut selon l'adresse de la carte concernee, c'est-à- dire, selon 25 l'impact d'éventuelles informations fausses en provenance des entrées correspondantes sur la bonne marche et la sécurité du cycle de l'automatisme contrôléo L'unité centrale procède de même pour lire les entrées E 4 à E 7 et, si nécessaire, les différents codes modules én sélec30 tionnant le mot voulu par la combinaison H/L, D/C correspondante indiquée par la table de vérité du décodeur 316; chacune de ces lectures donne lieu au: mêmes contrôles de validation, grâce aux signaux PAR et ACE émis avec le mot sélectionné. En résumé la procédure et les dispositifs ainsi décrits permettent à un automate programmable relié à des cartes d'entrées du type représenté à la figure 3 de disposer, en permanence, de signaux accessibles en lecture et représen- tant l'état de fonctionnement D et la présence du bornier de connexion externe et de vérifier, avant validation de chaque mot d'entrée, le bon état de fonctionnement de la carte interrogée et la conformité des parités entre mots émis et 5 reçus Des raisons économiques peuvent donner lieu à une version partielle de la solution représentée à la figure 4, version ne comportant ni la redondance d'entrée 37, 38, 39, 304, ni le contrôle de concordance 306, ni son exploitation 308, 309, 310, 301 a avec le schéma ainsi simplifié, le 10 signal "ACK" n'est conditionné que par le signal B, connexion bornier. La figure 4 donne le schéma d'une carte de sortie à huit voies en courant continu du type Na trois fils", c'est-à15 dire, comportant, pour chaque sortie telle que 50, une plage d'alimentation 40 a '(+V externe), une plage de sortie vers la charge 40 b et une troisième plage 40 c reliant l'autre p 8 le de l'amplificateur 408 'au zéro volt de l'alimentation externe. Côté bus, cette carte comporte des raccordements nécessaires aux mêmes signaux que la carte d'entre de la figure 3, mais son fonctionnement diffère contrairement aux entrées, qui ne fonctionnent qu'en lecture, les cartes de sortie du modèle représenté à la figure 4 sont accessibles en écriture 25 pour commander l'état de chaque sortie et en lecture pour acquérir ou vérifier le code module et les informations B et D (présence bornier, absence défaut) définis précédemment. La sélection des différents modes de fonctionnement de cette 30 carte s'effectue à partir des signaux: MS Sélection module RS Sélection rack R/W Lecture/écriture D/C Données/code H/L Poids forts/poids faibles Ces signaux sont explicités par le circuit décodeur 426 selon la table de vérité suivante: 20 Signal et conditions de MS et RS à zéro R/W DC H/L validation validation d'écriture CL= O Sélection données Df = O poids faibles O O O écriture dans DO a D 3 S a 53 si RS remonte avant 'MS CL = O Sélection données D 0, poids forts O O 1 écriture dans D 4 à a D 7 54 a 57 si RS remonte avant US Lecture codes DISA = poids faibles Cf = O Lecture codes DISA = poids forts C = O _ ___ _ __ __ C _ = En échange d'écriture poids faibles O Iunuité centrale pré30 sente sur les fils du bus DO D 3-les signaux destinés à la commande des sorties 80 à 33 et sélectionne la carte, les sorties -concernées et le mode écriture en' faisant RS et MS = 0, M/L et D/C = 0, R/W = O Lorsque ces signaux apparaissent sur les plages correspon35 dantes de la carte de la figure 4, les quatre 'OU EXCLUSIF" du circuit 428 calculent la parité reçue des signaux DO a D 3 combinés avec H/L e recevant le signal CL = O du décodeur 426, le circuit ET 429 engendre, sur sa sortie 4250, un 2547076 signal zéro qui valide les voles A 4 et A 5 de l'interface 425: la carte sélectionnée renvoie alors à 12 unité centrale, par A 5 la parité calculée sur les signaux reçus et par A 4 le signal ACK issu du circuit 'O Uw 423, signal à zéro 5 lorsque le bornier est en place et en l'absence de défaut détecté sur la carte. Recevant en retour cette parité des signaux présents sur les entrées des registres de mnmorisation d'état des sorties 402, 403, l'unité centrale la compare à la parité qu'elle a 10 elle-même calculée à la source si ces parités coïncident et si le signal ACK est à zéro, l'unité centrale valide cet échange d'écriture en mémorisant les signaux Do à D 3 dans les bascules SO à 53 du circuit 402 Pour valider cette mémorisation, l'unité centrale fait 15 remonter le signal RS avant le signal MS, ce qui fait remonter le signal CL appliqué par la ligne 4260 du circuit 402 pendant que le signal G (= 4 S) reçu sur la ligne 4261 par ce mnme circuit est encore à zéro ? cet ordre de remontée des signaux G et CL appliqués au circuit 402 mémorise 20 les données présentes sur les lignes Do a D 3 dans les bascules 50 à 53, à la place des données reçues précédemment. Au contraire, en cas d'erreur de parité constatée par l'unité centrale, celle-ci inhibe les données présentes aux entrées du registre 402 en faisant remonter le signal MS 25 (= G) avant RS donc avant L " cette séquence permet à l'automate de conserver les sorties Sà 53 dans l'état correspondant aux ordres reçus lors du dernier échange validé pour ne les mettre à jour qu'avec les données dont la bonne transmission a été constatée, en temps réel, par l'unité 30 centrale Avant de considérer les cas dans lesquels la carte de la figure 4 sélectionnée par MS et RS présente une ou plusieurs anomalies l'empêchant de renvoyer à l'unité centrale le signal ACK = 0, on terminera la description complète du 35 circuit de sortie relié à la connexion 50 du registre 402. Lorsque 50 est au niveau 1, l Jinver-seur 405 alimente le circuit série partant de + V et comportant la diode électroluminescente 404, la diode émettrice infrarouge de l'opto- -21 coupleur 407 et la résistance 406 e le signal de commande 50 mémorisé localement par le registre 402 est donc visualisé par la diode 404 via le guide de lumière 67 b du bornier et transmis,à l'amplificateur de sortie 408 par l'optocoupleur 407. Cette amplificateur 408 est raccordé à une alimentation continue externe par 1 i ntermédiaire des plages 40 a (+) et 40 c et il relie la plage 40 b via la résistance 410, à la plage a lorsque l'optocoupleur 407-est conducteur. En fonctionnement normal lorsque % O = lg la charge raccordée entre les plages 40 b et 40 c reçoit une tension très voisine de celle de l'alimentation externe (le capteur de courant 410 étant une résistance de faible valeur); le détecteur de surintensité 409 engendre alors un zéro transi 5 formé en 1 par l'inverseur 414 e tandis que le contrôle de tension 412 associe un signal 1 à la presence de tension entre 40 b et 40 c; le circuit ET 413 engendre donc un signal 1 qui excite loptocoupleur 415 g par l'intermédiaire de la résistance 4150 en série avec sa diode émettrice infra20 rouge y son phototransistor alimente alors la résistance 416 en charge dans son émetteur D ce gui engendre un 1 sur l'une des entrées du "OU EXCLUSIP 417, dont l'autre entrée reçoit directeeent le signal SO la concordance de la commande S = 1 et de l'exécution de cette commande par l'amplifi25 cateur 408 engendre done deu:x "ll aux entrées du circuit 417, dont la sortie reste àa zéro O De même, lorsque l'état mamorisé par le registre 402 est 50 = 0, l'optocoupleur 407 et l'amplificateur 408 restent bloqués, ce m&me 'OU' exclusir 417 constate alors la concordance entre commande et 30 execution et sa sortie reste encore à zéro Par contre, lorsqu'une anomalie de charge provoque une surintensité détectée par le circuit 409 e ce circuit engendre un 1 qui fait intervenir le limiteur de courant de l'amplificateur 408 en agissant sur la connexion 4083; cette perturbation 35 de l'exécution de la commande SO = 1 est transmise par l'inverseur 414 au "ET" 413, dont la sortie passe à zérog ce qui bloque l'optocoupleur 415 le "OU EXCLUSIF"' 417 reçoit alors des signaux différents, il engendre un 1 correspon- 2 2. dant à un défaut de non concordance entre signal de commande et état de sortie 40 b de la voie correspondante. De même, si l'absence de tension externe entre les plages 40 a et 40 c, ou tout autre défaut de cette sortie, empêche la 5 tension d'apparaître entre les plages 40 b et 40 c, malgré la présence d'une commande 50 1, le circuit 412 constate cette absence de tension et engendre un zéro, ce qui bloque aussi l'optocoupleur 415 et engendre encore un signal de défaut à la sortie du "OU EXCLUSIF 417 D'autre part, dans 10 le cas d'une sortie dégradée restant conductrice malgré un signal de commande à zéro, la I non concordance engendre encore D Pour limiter le coût supplémentaire -de ces circuits de contrôle, les signaux de défaut issus des circuits 417 de chaque voie sont tous regroupés par le circuit "OU" 15 418, dont la sortie est filtrée par le circuit à résistancecapacité 419 pour éviter des alarmes fugitives dues aux temps de commutation des composants e le signal D commun aux huit voies de la carte est inversé par le circuit 420 et commande la diode électroluminescente de visualisation de 20 défaut 401 par l'intermédiaire de la résistance 421; cette diode de visualisation-de défaut, de couleur différente, est montée face à un guide de lumière libre du bornier. D'a Utre part, ce signal D = 1 met à 1 la sortie du "OU" 423, ce qui empêche la carte de renvoyer un signal ACK = O lors 25 de sa sélection par MS et RS = O; l'unité centrale est donc informée d'une anomalie d'exécution de ses ordres par la carte de sortie concernée et réagit selon la procédure de défaut adoptée par le concepteur en ce qui concerne les huit sorties concernées (maintien en fonctionnement dégradé avec 30 alarme ou arrêt sur défaut de lensemble de l'automatisme). On notera aussi que le signal D est appliqué en Y comme élément du code module que l'unité centrale peut lire dans des conditions décrites plus loin. On va maintenant expliquer le rôle des contacts de présence bornier 61 et 62: Lorsqu'on commence à déconnecter le bornier de raccordement extérieur de la carte de la figure 9 alors que sa sortie SO est conductrice, l'un des contacts 61, 62 s'ouvre le premier et B passe à 1; la sortie de l'inverseur 431 passe alors à zéro et le "NON ET" 430 passe R à 1, ce qui provoque une remise à zéro des huit voies des registres 402 et 403 avant 5 que les liaisons de sortie 40/60 soient ouvertes: cette remise à zéro automatique en début de déconnexion de bornier évite donc des coupures en charge qui pourraient détériorer les liaisons 40/60. Ce signal B est par ailleurs exploité par le circuit 'OU" 10 423 pour avertir l'unité centrale d'une anomalie en empêchant la carte sélectionnée par XS et RS = O de répondre, car le signal AC reste alors à 1 o On notera encore que ce meme signal B est applique en Y 2 comme élément du code module accessible par I Lunité centrale en lecture. La description détaillée qui précède'et concerne les fonctions dcriture de la carte de la figure 4 et, plus spécialement" de sa voie-BC est applicable au:: sept autres sorties, à condition de respecter la sélection H/L pour lîadressage des comman'es respectives selon la table de 20 vérité donnée pour le circuit 426. On expliquera maintenant le fonctionnement des dispositifs mis en oeuvre lors diune lecture Sur la carte de sortie de la f gure Le l'es éléments accessibles par l'unité centrale en lecture constituent le mot d'état de ladite carte, qui 25 comporte les six bits du code module spécifique à la foncticn de sortie concernée (type, modularitée etco) et les signaux bornier B et défaut D décrits précédemment. Si l'on considàre par e 2 zemple, la lecture des quatre der= niers bits ci-dessus énunmérés leur sélection est faite par 30 l'unité centrale selon la table' de vérité du décodeur 426 par les signaux de sélection de cette carte MS et RS = 0,. R/W, D/C et E/L = 1 c ce décodeur engendre alors DISA et CF = 0. Le signal C = O applique le mot à lire aux quatre sorties 35 20 a 23 de l'interface 422, sorties reliées aux entrées de même nom de l'interface 425; le signal DISA = O appliqué par la ligne 4256 valide l'interface 425 et ce mot apparait -24 sur les lignes A O a A 3 et les plages D" a D 3 raccordées au bus. Le circuit 422 calcule alors la parité de ce mot en combinaison avec le signal H/L = 1 et cette parité à la source 5 est appliquée à la ligne PAR du bus via la ligne A 5 de l'interface 425 dont la validation des sorties A 4 et A 5 est effectuée par le signal DISA= O via le circuit ET 429 qui retransmet ce zéro à la conne::ion 4250 dudit circuit d'interface; cette validation relie la sortie du circuit 10 "OU" 423 à la ligne ACK du buse qui ne sera donc à zéro qu'en l'absence de défaut D et si le'bornier est en place B = 0. Recevant sur le bus les données DO a D et la parité 0 3 calculée à la source, elle calcule la parité reçue en combinaison avec H/L = 1 et ne valide cette lecture de vérifica15 tion d'état de configuration que si cas parités sont identiques Dans les mêmes conditions, escepté le signal H/L mis à zéro, l'unité centrale effectue la lecture des quatre bits de poids faibles du code module associés à leur parité à la source et au signal ACK si B et D = 0. On notera que l'absence de ACZ = O signale une anomalie à l'unité centrale, mais ne l'empêche, ni de lire le mot d'état, ni d'écrire les sorties qui fonctionnent sur une carte présentant des anomalies et un signal D = 1; seule la déconnexion du bornier empêche l'écriture des sorties en les 25 forçant à zéro. La figure -5 donne un exemple de réalisation de carte à huit sorties à relais pour courant alternatif, n'utilisant que deux bornes de raccordement par voie et comportant les mêmes 30 contrôles de fonctionnement que celle de la figure 4. Pour désigner les éléments et circuits identiques à ceux de la figure 4, on a fait passer de 4 à 5 le chiffre des centaines. La descrition de la figure 5 sera limitée aux nouveaux dis35 positifs qu'elle comporte et dont les numéros ont été changés. Le nouveau circuit de sortie concerné est entièrement situé entre la sortie de l'inverseur 505 et les entrées des circuits de contrôle 513 et 514. -25 Le signal de sortie de cet amplificateur inverseur 505 commande un relais 532 dont la-bobine est montée en parallèle avec une diode de récupération et dont le contact est monté en série avec un détecteur de surintensité 534 et un circuit 5 de contrôle de courant de sortie 536 entre les plages 40 c et b. Lorsque la sortie 50 du registre 502 est à 1, le relais 532 est excité; son état est visualisé par la diode électroluminescente 504 et son contact ferme le circuit série 10 précité entre les plages 40 c et 40 b Si le circuit externe, qui comprend une alimentation et un actionneur commandé en sortie, fonctionne normalement, le détecteur de surintensité 534 reste à zéro, tandis que le contrôleur de courant de sortie 536 passe a 1; le BOU EXCLUSI Fw 517 constate alors 15 la concordance entre le signal de commande SO et son execution. Comme précédemment, dans les différents cas de non concordance, ledit circuit 517 engendre un signal de défaut visualisé et exploité dans les mêmes conditions. 20 La figure 6 illustre un exemple de réalisation des fonctions 534 et 536, en mettant en oeuvre un détecteur de surintensité constitué d'un fusible à percuteur 5340 qui actionne un contact 5140 par l'intermédiaire d'une pièce isolante 5350 25 et un contrôle de courant de sortie réalisé à l'aide d'une diode Zener série de faible tension 5360, en parallèle avec la diode émettrice d'un optocoupleur 5330 et une résistance 5361. Le reste du schéma de la figure 5 étant identique à celui de 30 la figure 4, on y retrouve l"ensemble des éléments de dialogue avec l'unité centrale, éléments dont le fonctionnement a été décrit ci-dessus. Revendications de brevet 1 Dispositif d'Entrée/Sortie d'automate programmable comprenant, sur des cartes d'Entrée/Sortie ( 4), une pluralité de circuits électroniques ( 300, 400, 500) constituant les interfaces logiques entre un bus de liaison avec l'unité 5 centrale d'une part et des capteurs et actionneurs ( 9, 7) raccordés à chaque voie d'autre part, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: des moyens ( 323, 324, 325) de calcul de la parité de chaque mot de donnée disponible en lecture sur les entrées, 10 des moyens ( 428) de calcul de la parité de chaque mot présenté, par écriture, sur les plages de connexion "données" (Do D 3) entre les bus et les cartes de sorties, des moyens de transmission de cette parité calculée par les cartes d'Entrée/Sortie ( 4) à l'unité centrale, des moyens de calcul de la parité de chaque mot correspondant, par l'unité centrale, des moyens de validation/invalidation de la lecture ou de l'écriture en cours, en -fonction de la conformité ou non conformité constatée de la parité calculée par l'unité cen20 trale à celle calculée par la carte d'Entrée/Sortie sur l'échange en cours. 2 Procédé de mise à jour d'une mémoire image d'entrée par rapport aux entrées et des sorties par rapport à une 25 mémoire image de sortie, ce procédé utilisant un dispositif d'Entrée/Sortie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en lecture, les phases suivantes: chaque carte d'entrée interrogée présente simultanément 30 sur le bus la parité locale calculée associée à chaque mot de donnée, à la réception, l'unité centrale calcule la parité du mot de données présent sur le bus, l'unité centrale compare les parités calculées à la source 35 et à la réception, la concordance de parité valide la mise en mémoire image des données présentes sur le bus, la non concordance provoque le rejet des données présentées sur le bus et la conservation du mot reçu de la même adresse lors du dernier échange validé. l'unité centrale calcule la parité de chaque mot de donnée émis sur le bus, la carte d'Entrée/Sortie adressée calcule la parité du mot présent sur le bus et renvoie cette parité locale ' l'unité 10 centrale, l'unité centrale compare les parités a la source et à la réception la concordance de ces parités valide la mise a jour des registres de la carte par l'écriture du mot correspon15 dant, la discordance de ces parités inhibe l'écriture en cours et le registre de la carte adressée conserve le mot reçu lors du dernier échange réaliséo