Brevet FR2693289A1 — publié le 19940107

SYSTEME INTEGRE DE COMMANDE ET DE TRANSMISSION DE DONNEES POUR LA GESTION D'UNE PLURALITE DE SOUS-SYSTEMES PERIPHERIQUES, EN PARTICULIER POUR DES APPLICATIONS D'AUTOMATISATION DE CONSTRUCTION ET SIMILAIRES. La présente invention se rapporte à un système intégré de commande et de transmission de données pour La gestion d'une p Lura Lité de sous-systèmes périphériques. Le système se Lon L'invention est caractérisé en ce qu'i L comprend: une p Lura Lité de noeuds interconnectés par le moyen paires de canaux principaux unidirectionnels de manière à former un réseau de communications Loca L unidirectionnel à doub Le anneau, en particulier de type à jeton circulant, une p Lura Lité de sous-systèmes périphériques qui peuvent recevoir et/ou transmettre des données ou des signaux de commande se Lon des protocoles ou des normes respectifs semb Lab Les ou différents, qui sont ou peuvent être connectés à chaque noeud par le moyen de canaux secondaires respectifs pour connexion au noeud, chaque noeud comprenant: un adaptateur de réseau, en particulier un adaptateur de réseau à jeton circu Lant, une interface, en particulier une interface série, pour gérer Les communications avec Les sous-systèmes périphériques connectés au noeud, et une unité de traitement éLectronique à microprocesseur avec des dispositifs de mémoire associés, L'unité de traitement électronique d'au moins un noeud prédéterminé étant adaptée pour effectuer des procédures de survei L Lance du système et de gestion des communications dans Le réseau, Les unités de traitement électroniques des autres noeuds étant adaptées pour effectuer des procédures d'interprétation Logicie L Le pour traduire Les signaux provenant des sous-systèmes périphériques associés en des messages qui peuvent être transmis sur Le réseau, et pour traduire des messages provenant du réseau en données ou en signaux de commande qui peuvent être transmis sélectivement aux sous-systèmes périphériques associés, l'unité de traitement électronique de chaque noeud ayant sa structure configurée de te L Le sorte qu'e L Le peut effectuer aussi bien Les procédures de survei L Lance que Les procédures d'interprétation. Des systèmes de commande et de transmission de données qui permettent La gestion coordonnée d'une p Lura Lité de sous-systèmes périphériques ont été déve Loppés pour des applications dites "d'automatisation de construction" Ces systèmes supposent que L'uti Lisateur emp Loie des sous-systèmes périphériques du même type, c'est-à dire que ceux-ci sont conçus pour recevoir et/ou transmettre des données ou des signaux de commande en fonction d'un même protoco Le ou d'une même norme Les systèmes de commande intégrés proposés jusqu'à présent par Les divers fabricants/fournisseurs sont du type "breveté" et dans La pratique, L'uti Lisateur doit par conséquent utiliser Les sous-systèmes périphériques qui fonctionnent se Lon La même norme De ce fait, i L n'est pas possible, pour L'uti Lisateur, de choisir d'autres sous-systèmes du même type mais fonctionnant selon d'autres normes, de même qu'i L n'est pas possible de réuti Liser des sous-systèmes déjà disponib Les mais fonctionnant se Lon d'autres normes. Le système de commande et de transmission de données selon L'invention permet par contre Le dialogue et L'intégration avec des sous-systèmes qui diffèrent du point de vue des types de système, des marques et des protoco Les de communication, et donne à L'uti Lisateur La possibi Lité de choisir Les sous-systèmes, en pouvant réuti Liser ceux qu'i L possède déjà, Lui évitant ainsi d'acheter des so Lutions g Loba Les assemb Lées au préa Lab Le avec des matrices "déposées". Le système se Lon L'invention présente un potentie L d'app Lications dans de nombreux domaines, comme par 2 - 3 2693289 exemple dans Les systèmes intégrés pour installations de sécurité et pour insta L Lations technologiques, et en généra L pour Les systèmes d'automatisation de construction. Les systèmes intégrés pour installations de sécurité qui peuvent être formés se Lon L'invention sont généra Lement en mesure de gérer et de commander des fonctions anti-intrusion, anti-casseur, antivol, et de surveillance (par exemp Le au moyen de circuit fermé de télévision) D'autres fonctions qui peuvent être gérées par un système selon l'invention sont, par exemp Le, la détection et l'extinction de feux, la détection de fuites de gaz et d'inondation, et la gestion de situations d'urgence ainsi que d'évacuations de Locaux. Le système selon l'invention est éga Lement adapté pour effectuer des fonctions d'accès contrôLé, par exemp Le par la gestion de terminaux de commande et d'acquisition électronique, de systèmes de commande d'ouverture, et de systèmes de détection de présence. D'autres fonctions qui peuvent être gérées par un système de ce type sont inhérents à la gestion de sous- systèmes de génération et/ou de fourniture d'alimentation ou de fluides (eau, à La fois potable et pour utilisation industrielle, air comprimé, etc) ainsi qu'à la gestion d'installations électriques, aux équipements de manutention et de levage, aux équipements d'épuration et de ventilation, etc. Selon le besoin, un système selon l'invention peut être configuré de tel Le manière qu'i L soit en mesure de gérer une p Lura Lité de sous-systèmes périphériques appartenant aux différents types mentionnés ci-dessus. D'autres fonctions qui peuvent être gérées par un système se Lon l'invention sont ceux qui se rapportent aux communications (téLéphonie, transmission de données et d'images, etc) ainsi qu'à La gestion et à la distribution de données (automatisation de bureau, informatique, etc). 4 2693289 D'autres caractéristiques et avantages du système se Lon L'invention vont apparaitre c Lairement à La Lecture de La description détai LLée qui suit, donnée à pur titre d'exemp Le non Limitatif, en se reportant aux dessins annexes, dans Lesque Ls: La Fig 1 est un diagramme synoptique d'un système se Lon L'invention, comprenant six noeuds, La Fig 2 est un diagramme synoptique qui montre La structure d'un noeud, Les Figs 3 et 4 sont des diagrammes qui montrent les manières se Lon Lesque L Les un système du type i L Lustré à La Fig 1 est reconfiguré, respectivement dans L'éventualité d'une simp Le et d'une doub Le interruption dans Le réseau de transmission entre Les noeuds, et La Fig 5 montre, schématiquement un exemp Le de L'app Lication du système se Lon L'invention à La commande d'une p Lura Lité de sous- systèmes périphériques places dans p Lusieurs immeubles adjacents. La Fig 1 montre un système de commande et de transmission de données pour La gestion d'une p Lura Lité de sous-systèmes périphériques se Lon L'invention Le système comprend une p Lura Lité de noeuds N ( 6 dans Le mode de réa Lisation i L Lustré) qui sont interconnectés au moyen de paires de canaux principaux unidirectionnels cl et c 2, de te L Le manière que, tous ensemble, i Ls forment un réseau de communication Loca L unidirectionne L avec une configuration en doub Le anneau, en particu Lier un réseau à jeton circulant. Un noeud particu Lier du réseau (Le noeud Le p Lus à gauche à La Fig 1) agit comme noeud superviseur; une pluralité respective de sous- systèmes périphériques, portant La référence S, qui sont généra Lement (mais pas nécessairement) d'une nature hétérogène, sont connectés (ou peuvent L'être) à chacun des autres noeuds. Chaque sous-système périphérique S a pour objet d'effectuer un ensemble spécifique respectif de fonctions, te L Les que par exemp Le La détection de 2693289 conditions ou d'états, ou L'amp Litude d'au moins une quantité physique, ou d'effectuer des commandes. Les sous-systèmes périphériques S peuvent comprendre, par exemple, des dispositifs de surveillance, des détecteurs d'incendie, des dispositifs activant des extincteurs, des dispositifs de contrôLe d'accès, de commande de génération et/ou de fourniture d'énergie ou de f Luides, La commutation marche / arrêt d'équipements ou d'insta L Lations technologiques, etc. En généra L, Les sous-systèmes périphériques S peuvent recevoir des données ou des signaux de commande provenant du noeud respectif et/ou transmettre des données ou des signaux de commande au noeud respectif suivant des protocoles ou normes respectifs qui peuvent être semb Lables ou différents, au moyen de canaux secondaires respectifs, portant La référence a, pour La connexion au noeud. Les canaux principaux cl et c 2 peuvent être formés par des boucles téléphoniques, par des fibres optiques, ou même par des câb Les coaxiaux. En cours normal de fonctionnement, Les noeuds N communiquent Les uns avec Les autres au moyen d'un anneau, par exemp Le L'anneau formé par Les canaux ci, a Lors que L'autre anneau (l'anneau de secours) reste inactif. Les canaux secondaires a sont généralement constitués par des câbles électriques. Bien que, comme cela a été défini précédemment, au moins un noeud particulier du réseau d'un système se Lon L'invention assume La fonction de noeud superviseur Lors du fonctionnement et soit conçu pour effectuer des procédures de supervision du système et de gestion des communications sur Le réseau à double anneau, Les divers noeuds du réseau sont avantageusement configurés d'une manière telle que chacun d'entre eux puisse fonctionner comme noeud superviseur, si cela est nécessaire. 6 2693289 La Fig 2 montre sous forme de b Locs La structure d'un noeud générique N du réseau Le noeud comprend, essentie L Lement, un adaptateur de réseau A, en particulier un adaptateur à jeton circu Lant, connecté aux canaux physiques cl et c 2, pour être connecté aux noeuds adjacents Le noeud comprend éga Lement une unité de traitement électronique sous la forme d'une carte mère B comprenant une unité centrale de traitement tel Le que, par exemp Le, un processeur 80386 fonctionnant à 25 M Hz, avec par exemple 1 Mo de mémoire à accès séLectif (RAM). Chaque noeud pour La gestion des sous-systèmes périphériques comprend également une carte d'interface série C qui peut gérer un grand nombre de canaux secondaires a (par exemple 16 canaux) se Lon une norme prédéterminée, te L Le que La norme R 5232 ou Les normes 485 ou 422. En ce qui concerne le nombre de noeuds qui peuvent être configurés dans le réseau, lorsqutest utilisé Le protocole de L'anneau à jeton, Le système peut être étendu jusqu'à un maximum de 255 noeuds Le système de commande se Lon L'invention peut donc être également adapté à des complexes composés de plusieurs départements disséminés sur des surfaces étendues. IL convient éga Lement que chaque noeud comprenne une carte de disque silicone pour former une zone mémoire à accès rapide, pour L'enregistrement du Logiciel de gestion et des paramètres de configuration du réseau. L'utilisation d'une carte de ce type évite d'avoir recours aux unités de disques qui nécessitent une maintenance considérable et sont plus susceptibles de s'user. En ce qui concerne La carte d'interface série de chaque noeud, e L Le comprend une p Luralité de ports de communication avec commande d'interruption, avec une vitesse maximale de 56 kbaud pour un seu L cana L, et 9600 baud pour chaque cana L Ceci permet d'attribuer des 7 2693289 priorités différentes aux canaux associés au noeud en Leur assignant des vitesses de transmission différentes. Le Logicie L insta LLé dans chaque noeud est, de façon adaptée, écrit en Langages Assemb Leur et "C", et se réfère avantageusement à des interfaces BIOS ou NETBIOS, ce qui garantit une tota Le indépendance par rapport au système d'exploitation à disques, ainsi qu'une vitese d'exécution rapide. L'unité de traitement de chaque noeud N est conçue de manière à pouvoir effectuer des procédures d'interprétation de Logicie L pour traduire Les signaux provenant des sous-systèmes périphériques associés S en messages pouvant être transmis sur Le réseau à doub Le anneau, avec des codes d'adressage respectifs, et pour traduire Les messages circulant sur Le réseau en données et en signaux de commande qui peuvent être transmis séLectivement aux sous-systèmes périphériques associés. En vertu de ces procédures d'interprétation de Logicie L, te L Les que décrites dans ce qui précède, Le système permet Le dia Logue et L'intégration avec des sous-systèmes périphériques qui sont hétérogènes en ce qui concerne Leurs fonctions, types, marques ou protocoles de communication. La structure décrite précédemment représente La structure minima Le du noeud EL Le peut être ensuite déve Loppée, en fonction du besoin, par L'insertion, ou L'addition, par exemp Le, d'autres cartes d'acquisition ou de numérisation d'image, de cartes de synthèse voca Le, de cartes graphiques pour commander des moniteurs, d' unités de disques ou de bandes pour le stockage et L'enregistrement historique d'événements se produisant, ou d'unités d'impression, etc. L'architecture en anneau du réseau de communication uti Lisé dans Le système rend Les tentatives d'accès frauduleux au système particu Lièrement difficiles La configuration en doub Le anneau du réseau présente également L'avantage que Le système peut continuer à 8 2693289 fonctionner même dans L'éventua Lité d'une coupure ou d'une interruption de la connexion entre deux noeuds. Dans une te L Le circonstance, comme ce La est il Lustré à La Fig 3, tous Les noeuds du réseau restent quand même connectés. Dans L'éventua Lité d'une interruption mu Ltiple dans le réseau en anneau, par exemp Le une doub Le interruption, tel qu'i L Lustré à la Fig 4, Le système se fractionne en une p Luralité d'i Lôts autonomes, et bien qu'i L en résu Lte une inévitable réduction de La capacité de fonctionnement, L'arrêt comp Let du système est évité. Le système décrit ci-dessus peut être encore éLargi par l'installation de deux adaptateurs de réseau à jeton circulant dans le même noeud, et dans ce cas, i L est possible de former un système avec un réseau local ayant une configuration en forme de chiffre 8, avec deux anneaux assemblés. La circu Lation des données dans le réseau en anneau du système se fait en fonction de La technique connue de L'anneau à jeton et est par conséquent fondée sur l'utilisation d'un jeton ou signe qui circu Le dans L'anneau Lorsqu'un noeud générique N a pour intention de transmettre un message, i L doit attendre Le passage du jeton puis doit "l'occuper" Le noeud fait passer le jeton de L'état Libre à L'état occupé, puis transmet Le message. Lorsqu'il n'y a pas de jeton Libre dans le réseau à anneau, Les noeuds qui voudraient transmettre des messages restent en attente Le message dans le réseau circule tout Le Long de L'anneau et est "vidé" par Le noeud qui L'avait généré. Comme on Le sait, Le protocole du jeton circulant a généralement des délais de transmission moyens plus courts que Le protoco Le C 5 MA/CD, et ceci est d'autant p Lus vrai que le nombre de noeuds augmente. La Fig 5 montre schématiquement L'application du système décrit ci-dessus à La commande et à La gestion d'une pluralité de sous-systèmes périphériques placés 9 2693289 dans une p Lura Lité de Locaux portant Les référence 1 à 6. Le noeud superviseur, appe Lé NS, est placé dans un premier immeub Le 1, et Les noeuds N auxque Ls Les sous- systèmes périphériques (non illustrés) sont connectés, sont places dans Les autres immeubles 2 à 6, y compris à des étages différents dans un même immeuble, comme c'est Le cas i L Lustré dans Les immeubles 2 et 3. Le système de commande et de transmission de données se Lon L'invention présente de nombreux avantages. Tout d'abord, Le système est efficace, simple, f Lexib Leet fiable IL permet en fait que des sous- systèmes périphériques qui diffèrent de par Leur nature, Leur marque et leur protocole, soient gérés de façon unitaire, en intégrant Leur fonctionnement, ce qui génère une p Lus grande efficacité pour L'uti Lisateur. D'un point de vue structure L, Le système est très simp Le, dans La mesure o i L ne nécessite que peu de câb Les, et La totalité du système avec tous ses sous- systèmes périphériques peut également être géré par un noeud superviseur unique Le système peut éga Lement fonctionner sans système de supervision La conception, L'insta L Lation et La gestion d'un système de ce type sont par conséquent très simp Les. La flexibi Lité du système est claire; Le système peut voir son développement évoluer dans Le temps et peut être reconfiguré à tout moment. Le système est aussi avantageux du point de vue économique, dans La mesure o i L est caractérisé par des coûts d'insta L Lation et de maintenance faibles IL réduit aussi Le nombre d'employés nécessaires pour La gestion et La supervision, et i L élimine La redondance Liée aux pièces communes dans Les sous-systèmes IL nécessite par conséquent un investissement initia L inférieur et présente des coûts de fonctionnement peu importants. Un autre avantage du système est représenté par ses capacités multimédia: i L peut transmettre des données aussi bien que des signaux de téléphone et d'image et 2693289 offre par conséquent une Large gamme de moyens pour effectuer un contrôle comp Let, efficace et précis pour L'automatisation d'immeubles. Nature L Lement, Le principe de L'invention restant le même, les formes des modes de réa Lisation et des détai Ls de construction peuvent être Largement modifiées par rapport à ceux décrits et illustrés simplement à titre d'exemple non limitatif, sans pour autant sortir du champ d'application de La présente invention. 11 2693289 REVENDICATIONS 1 Système intégré de commande et de transmission de données pour La gestion d'une plura Lité de sous-systèmes périphériques (S) comprenant: une p Lura Lité de noeuds (N) interconnectés par le moyen de paires de canaux principaux unidirectionne Ls (cl, c 2) de manière à former un réseau de communications local unidirectionne L à doub Le anneau, en particu Lier de type à jeton circu Lant, une p Luralité de sous-systèmes périphériques (S) qui peuvent recevoir et/ou transmettre des données ou des signaux de commande se Lon des protoco Les ou des normes respectifs semb Lables ou différents, qui sont ou peuvent être connectés à chaque noeud (N) par le moyen de canaux secondaires respectifs (a) pour connexion au noeud (N), chaque noeud (N) comprenant: un adaptateur de réseau (A), en particu Lier un adaptateur de réseau à jeton circu Lant, une interface (C), en particu Lier une interface série, pour gérer Les communications avec Les sous- systèmes périphériques (S) connectés au noeud (N), et une unité de traitement électronique (B) à microprocesseur avec des dispositifs de mémoire associés, L'unité de traitement électronique (B) d'au moins un noeud (N NS) prédéterminé étant adaptée pour effectuer des procédures de survei L Lance du système et de gestion des communications dans Le réseau, les unités de traitement électroniques (B) des autres noeuds (N) étant adaptées pour effectuer des procédures d'interprétation Logicie L Le pour traduire les signaux provenant des sous-systèmes périphériques (B) associés en des messages qui peuvent être transmis sur le réseau, et pour traduire des messages provenant du réseau en données ou en signaux de commande qui peuvent être transmis séLectivement aux sous-systèmes périphériques associés (S), 12 2693289 L'unité de traitement éLectronique de chaque noeud (N,NS) ayant sa structure configurée de te L Le sorte qu'el Le peut effectuer aussi bien Les procédures de surveillance que Les procédures d'interprétation. 2 Système intégré se Lon La revendication 1, caractérisé en ce que Les canaux principaux (cl, c 2) sont formés par des bouc Les téléphoniques, des fibres optiques ou des câb Les coaxiaux. 3 Système intégré se Lon La revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que Les canaux secondaires (a) sont constitués par des câbles électriques. 4 Système intégré se Lon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les noeuds (N) du réseau sont structurés et disposés de te Lle manière que, dans le cas d'une interruption unique de La connexion entre deux noeuds (N) adjacents, i Ls peuvent fonctionner dans un réseau à simple anneau (Figure 3). Système intégré se Lon l'une que Lconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que Les noeuds (N) du réseau sont structurés et disposés de tel Le manière que, dans Le cas d'une interruption mu Ltip Le des connexions entre les noeuds (N), i Ls peuvent fonctionner dans une p Luralité de sous-réseaux à anneau simple (Figure 4).