FR2565378A1 - Circuit d'entree/sortie protege pour un automate programmable - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME D'ENTREESORTIE D'UN AUTOMATE PROGRAMMABLE. LE CIRCUIT DE L'INVENTION EST PROTEGE CONTRE DES SURINTENSITES SANS EMPLOYER DE FUSIBLES OU DE DISJONCTEURS ET IL RETOURNE AUTOMATIQUEMENT AU FONCTIONNEMENT NORMAL APRES LA DISPARITION D'UNE CONDITION DE SURCHARGE. LE CIRCUIT COMPORTE NOTAMMENT UN TRANSISTOR A GRILLE ISOLEE 141 AYANT UNE SECTION 142 QUI ACHEMINE LA MAJEURE PARTIE DU COURANT DE LA CHARGE 150 ET UNE SECTION 143 QUI N'ACHEMINE QU'UNE FAIBLE FRACTION PREDETERMINEE DE CE COURANT. ON UTILISE LE COURANT DE CETTE DERNIERE SECTION POUR PRODUIRE UN SIGNAL REPRESENTANT LE COURANT INSTANTANE DE LA CHARGE. APPLICATION A LA CONDUITE DE PROCESSUS INDUSTRIELS.

Description

La présente invention concerne de façon générale des procédés et des

dispositifs prévus pour l'utilisation avec des " automates programmables", et elle porte en particulier sur un système d'entrée/sortie intelligent pour de tels automates. La conduite de processus avec un automate programmable fait intervenir la saisie de signaux d'entrée provenant de divers capteurs associés au processus, et

l'application de signaux de sortie à des éléments comman-

dés du processus. Le processus est ainsi commandé en fonc-

tion d'un programme enregistré et de conditions du pro-

cessus qui sont indiquées par les capteurs. Une telle com-

mande est évidemment applicable à des processus divers et nombreux, et des automates programmables permettent de commander avantageusement le fonctionnement séquentiel de

processus industriels, de systèmes convoyeurs et de pro-

cessus chimiques, pétroliers et métallurgiques, à titre

d'exemple.

Le développement des automates programmables

est relativement récent. Un automate programmable moder-

ne comprend une unité centrale de traitement (UCT) compre-

nant, de façon générale, un processeur destiné à exécuter le programme enregistré, une unité de mémoire de taille suffisante pour enregistrer le programme et les données concernant l'état des entrées et des sorties, et une ou plusieurs alimentations. En outre, un système d'entrée/ sortie (E/S) assure l'interface entre l'unité centrale de

traitement et les dispositifs d'entrée et les éléments com-

mandés du processus qui est commandé.

Les systèmes d'entrée/sortie sont restés relati-

vement inchangés depuis l'apparition des automates pro-

grammables, et c'est dans ce domaine qu'un perfectionnement est le plus nécessaire. Bien que certains progrès aient été fait dans les systèmes d'E/S, les perfectionnements ont

généralement été faits dans le prolongement des voies sui-

vies dans le passé. A titre d'exemple, le brevet

U.S. 4 293 924 décrit un système d'E/S dans lequel la den-

sité de l'interface est accrue. Une autre technique,

illustrée par le brevet U.S. 4 247 882, vise essentielle-

ment à améliorer la structure dans laquelle est logé le

système d'entrée/sortie. Cependant, du fait de la comple-

xité croissante des processus exigeant une commande, et du fait de la nécessité d'un plus grand échange d'information entre le processus et le processeur central, il est devenu

nécessaire d'apporter de meilleures solutions aux problè-

mes d'entrée/sortie.

Le système d'E/S classique comprend un certain nombre de points d'E/S individuels, et à chacun d'eux est affectéeune fonction spécifique consistant soit à recevoir le signal provenant d'un dispositif d'entrée (par exemple un contact de fin de course, un contact sensible à la pression, etc), soit à appliquer un signal de commande à un dispositif de sortie (par exemple un électro-aimant, un circuit de démarrage de moteur, etc), en fonction de la

configuration du circuit relatif au point d'E/S particu-

lier. Un point d'E/S est ainsi spécialisé de façon à être un point d'entrée ou un point de sortie, et on ne peut pas

le convertir aisément d'une utilisation à l'autre.

Un problème qui affecte les systèmes d'E/S modernes (en particulier lorsqu'ils sont utilisés avec un

processus complexe) consiste dans le coût élevé de l'ins-

tallation. Les modules, ou cartes de circuit, d'E/S sont

de façon caractéristique logés dans des baies ou des châs-

sis de cartes. La commande d'un processus important ou com-

plexe exige de prévoir un grand nombre de points d'E/S dans chaque baie ou chassis. Ceci conduit nécessairement à des dépenses de câblage élevées (aussi bien pour la main-

d'oeuvre que pour les matières), du fait qu'il est néces-

saire d'amener dans la baie d'E/S des fils provenant de

tous les dispositifs d'entrée et de sortie.

L'utilisation d'une grande baie d'E/S soulève alors des problèmes supplémentaires, du fait qu'il est fréquemment difficile d'amener tous les fils dans la baie pour établir les connexions. Bien qu'une technique bien

connue consiste à incorporer une partie au moins d'un sys-

tème d'E/S dans une armoire ou une baie éloignée de l'uni-

té centrale de traitement (pour tenter de rapprocher les

circuits d'E/S du processus qui est commandé), ces problè-

mes ne sont toujours pas résolus du fait qu'il y a une con-

centration de câblage d'entrée/sortie en un emplacement qui,

bien qu'étant éloigné, est néanmoins unique. Des complica-

tions supplémentaires apparaissent en ce qui concerne la dissipation de la chaleur dans un système d'E/S concentré et, pour cette raison, il est fréquemment nécessaire de

faire fonctionner un système d'E/S en deçà de ses possibi-

lités optimales.

Un autre problème qui affecte les systèmes d'E/S actuels consiste en ce que les opérations de diagnostic et de dépannage sont difficiles, aussi bien en cas de défaut dans l'automate programmable lui-même, qu'en cas de défaut dans le processus qui est commandé. L'expérience a montré que la plupart des défauts associés à un automate qui surviennent au cours de la commande du processus se produisent dans le système d'E/S. La partie correspondant à l'unité centrale est maintenant très élaborée du fait qu'elle a forcément bénéficié des progrès de la technologie

des microprocesseurs et de l'informatique, par exemple.

Cependant, lorsqu'un défaut électrique se produit effecti-

vement, il est souvent extrêmement important de pouvoir

détecter et diagnostiquer de façon précoce la nature pré-

cise du problème. Il est naturellement souhaitable de détecter un élément défectueux au moyen d'un avertissement donné à l'avance, plutôt qu'après la perte de contrôle

d'une certaine partie du processus.

Avec les systèmes d'E/S actuels, il est difficile de détecter des défauts de façon précoce, et même lorsqu'un défaut est signalé, sa nature et son emplacement précis peuvent ne pas être apparents. Dans de nombreux cas, il est même difficile de faire la distinction entre des défauts d'entrée/sortie de l'automate et des éléments défectueux (par exemple des moteurs, des boutons-poussoirs,

etc) intervenant dans le processus. On constate tout sim-

plement l'absence d'éléments de diagnostic, en particulier pour les systèmes d'E/S de l'automate. Il est donc vivement souhaitable de parvenir à des améliorations permettant de

diagnostiquer et de prévenir des défauts affectant des sys-

tèmes d'E/S.

Le problème du diagnostic de défauts est quelque-

fois compliqué par le fait que chaque point d'E/S est habituellement protégé par un fusible. Bien que le fusible

protège le module d'E/S particulier contre une surintensi-

té, il complique fréquemment le problème. A titre d'exem-

ple, un simple courant transitoire peut faire sauter le fusible, laissant ainsi le point d'E/S complètement hors fonction, jusqu'à ce qu'on puisse localiser le point

défectueux et remplacer le fusible.

Un problème quelque peu lié au précédent réside dans l'échange d'information de diagnostic et de commande entre une partie de commande et une partie commandée d'un système d'E/S. Il peut par exemple arriver qu'on utilise des modules d'E/S répartis pour définir la configuration d'un système d'E/S. Dans un tel cas, il est souhaitable de prévoir des moyens et des procédés simples et fiables pour

l'échange d'une telle information.

Les systèmes d'E/S classiques présentent encore

un autre inconvénient qui consiste en ce que, comme mention-

né ci-dessus, chaque point d'E/S fonctionne strictement en

point d'entrée ou en point de sortie. On ne peut pas con-

vertir aisément le même point d'une utilisation à l'autre.

L'utilisateur d'un automate programmable doit donc sélec-

tionner séparément les fonctions d'entrée et de sortie, sur la base d'une estimation initiale des besoins. Il y a un manque de souplesse marqué en ce qui concerne des besoins futurs imprévus. En outre, du fait que les points d'E/S sont de façon caractéristique disponibles par groupes (par exemple six ou huit points par carte de circuit), il y a fréquemment un grand nombre de points d'E/S inutilisés

dans un système de commande.

Le but principal de l'invention est donc de pro-

curer un système d'entrée/sortie qui supprime ces inconvé-

nients des systèmes d'E/S classiques. On cherche cependant plus particulièrement à procurer un système d'E/S dans lequel on puisse sélectionner pour chaque point d'E/S un

mode de fonctionnement correspondant soit à un point d'en-

trée soit à un point de sortie.

On cherche en outre à procurer un système d'en-

trée/sortie dans lequel chaque point d'E/S soit auto-

protégé contre des conditions de surintensité et de sur-

tension, sans utiliser des fusibles ou des disjoncteurs,

dans lequel chaque point d'E/S fasse l'objet d'un diagnos-

tic continuel et automatique pour rechercher des défauts, aussi bien dans le système d'E/S que dans le processus qui est commandé, et dans lequel les défauts détectés soient

identifiés et signalés automatiquement. Un but supplémen-

taire et spécifique de l'invention est de procurer un sys-

tème d'E/S qui soit simple et économique à câbler et à utiliser, et qui procure des points d'E/S individuels dans des groupes ou modules répartis, prévus pour être placés à

proximité immédiate du processus, ou de l'élément particu-

lier du processus à commander. Un but supplémentaire de l'invention est de procurer un système d'E/S qui comprenne des moyens destinés à surveiller, à commander et à dépan- ner chaque point d'E/S indépendamment de l'unité centrale de traitement classique. D'autres buts, caractéristiques

et avantages de l'invention ressortiront de la description

détaillée qui suit.

La présente invention procure un circuit d'en-

trée/sortie capable de produire une information de diag-

nostic et de commande dans un système d'E/S intelligent pour un automate programmable. Le circuit d'entrée/sortie

conforme à l'invention est protégé contre des surintensi-

tés sans utiliser de fusibles, de disjoncteurs, etc, et

il est capable de retourner automatiquement au fonctionne-

ment normal à la suite de la correction d'une condition de surcharge. Dans une forme préférée, l'invention comprend un

transistor à grille isolée (TGI) ayant une section de cou-

rant principale par laquelle passe la majorité du courant

de la charge, et une section dite de simulation qui ache-

mine une fraction faible du courant total de la charge. Le courant de la section de simulation suit en permanence le courant total. Le TGI peut être commandé de façon à

passer à l'état conducteur et à l'état bloqué, pour com-

mander le courant de la charge. Des moyens de détection

de courant qui sont disposés de façon à détecter le cou-

rant de la section de simulation produisent un signal représentant le courant instantané de la charge. Ce

signal est continuellement comparé avec un niveau de réfé-

rence présélectionné pour élaborer un signal de diagnostic qui indique si le courant de la charge dépasse la valeur

de référence. Ce signal de diagnostic est utile pour blo-

quer le TGI de façon pratiquement instantanée, ou pour le bloquer à un certain instant, en fonction de la durée et de la valeur du courant en excès. Selon d'autres aspects, un

circuit conforme à l'invention produit des second et troi-

sième signaux de diagnostic qui indiquent respectivement si le courant total du TGI est excessivement élevé, ce qui

exige un blocage immédiat du TGI, ou si ce courant est fai-

ble au point d'indiquer une charge ouverte ou déconnectée.

Des signaux de diagnostic supplémentaires sont générés pour contrôler la tension de la charge, la tension de la ligne d'alimentation et la température. Ces signaux de

diagnostic permettent de détecter et de localiser immédia-

tement une condition de défaut, et ils peuvent être trans-

mis à une unité centrale de traitement située à distance

de modules d'entrée/sortie répartis.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexés qui représentent respectivement: Figure 1: un schéma synoptique simplifié d'un système de contrôleur programmable comprenant un système d'entrée/sortie (E/S) intelligent conforme à l'invention; Figure 2: une représentation en perspective

d'une forme physique possible pour un module d'E/S indi-

viduel et un dispositif de vérification tenu à la main,

ayant tous deux une configuration prévue pour l'utilisa-

tion dans le système d'E/S de la figure 1; - Figure 3: un schéma synoptique représentant de façon plus détaillée l'un des modules d'E/S de la figure 1; Figure 4: un schéma synoptique simplifié d'une section de transmission et d'une section de commande et de détection pour un point d'E/S du type représenté sur la figure 3; Figures 5 et 6: des représentations de signaux

montrant la relation entre certains signaux qui intervien-

nent dans les circuits de la figure 4; Figures 7A, 7B et 7C: des schémas montrant divers circuits de commutation d'entrée/sortie utilisables

avec le circuit d'E/S de la figure 4; la figure 7A mon-

trant un circuit de source de courant continu, la figure 7B montrant un circuit d'absorption de courant continu et la figure 7C montrant un circuit à courant alternatif;

Figure 8: un schéma montrant en détail une sec-

tion de commande et de détection pour le point d'E/S de la figure 4; Figures 9A, 9B et 9C: des schémas représentant en détail une section de transmission pour le point d'E/S de la figure 4; et

Figure 10: une table de vérité montrant la cor-

respondance entre des données de diagnostic et d'état et un

signal codé à 4 bits, pour la réalisation d'une logique com-

binatoire dans un codeur d'état pour la section de trans-

mission de la figure 4. L'automate programmable de la figure 1 comprend une unité centrale de traitement (UCT) 20, un contrôleur d'entrée/sortie (E/S) 22, un ensemble de modules d'entrée/ sortie 24-26 et une liaison de transmission de données 28 qui interconnecte chaque module d'E/S 24-26 au contrôleur

d'E/S 22. Ces éléments, à l'exclusion de l'UCT 20, consti-

tuent de façon générale le système d'entrée/sortie du con-

trôleur. L'UCT 20 a pratiquement une structure classique et elle peut comprendre un ou plusieurs microprocesseurs pour la manipulation des données et la commande, plus une

mémoire pour l'enregistrement des programmes de fonctionne-

ment, des données d'entrée/sortie et d'autres données cal-

culées, provisoires ou permanentes, qui sont utilisées dans l'exécution du programme enregistré et pour la mise en

oeuvre de la fonction de commande. De plus, d'autres élé-

ments classiques, tels que des alimentations, sont incor-

porés de la manière nécessaire pour que l'UCT 20 puisse remplir l'ensemble de ses fonctions. Le contrôleur d'E/S 22 assure la commande de l'information échangée entre les

divers modules d'E/S 24-26 et l'UCT 20.

Chaque module d'E/S 24-26 peut être placé sépa-

rément à distance de l'UCT 20 et du contrôleur d'E/S 22,

et à proximité immédiate du processus qui est commandé.

Bien que trois modules d'E/S seulement soient représentés sur la figure 1, leur nombre réel peut évidemment être notablement supérieur. A titre d'exemple, le système décrit ici peut aisément accepter seize modules d'E/S séparés. Chaque module d'E/S est indépendant des autres et

chacun d'eux peut être réservé à la commande d'un proces-

sus distinct de celui qui est commandé par tous les autres

modules d'E/S.

A titre d'exemple, sur la figure 1 le module d'E/S 26 commande un processus 30 représenté sous une forme généralisée. Les signaux d'entrée et de sortie qui sont associés au processus 30 sont acheminés par des conducteurs 32 qui s'étendent entre le processus 30 et le module d'E/S 26. Le processus 30 peut évidemment prendre virtuellement n'importe quelle forme. Il comprend cependant dans tous

les cas divers capteurs, interrupteurs, etc (non représen-

tés de façon spécifique), qui sont destinés à détecter l'état et les conditions du processus 30. L'information qui provient du processus se présente sous la forme de

signaux d'entrée dirigés vers le module d'E/S 26. Le pro-

cessus 30 comprend également des éléments commandés (par exemple des pompes, des moteurs etc, qui ne sont également

pas représentés), qui reçoivent les signaux de sortie pro-

venant du module d'E/S 26 et qui accomplissent ainsi la commande du processus 30. D'une manière similaire, chacun des autres modules d'E/S 24, 25 est interconnecté à des

dispositifs d'entrée et de sortie et à des appareils asso-

ciés à un processus.

La liaison de transmission de données 28 est de préférence une liaison série, bien qu'on puisse aisément réaliser une transmission parallèle de signaux entre l'UCT 20 et les modules d'E/S 24, 26. Dans tous les cas, les modules d'E/S 24-26 sont connectés à la liaison de transmission 28 pour assurer la communication avec l'UCT 20. La liaison de transmission 28 peut consister en une paire torsadée de conducteurs, en un câble coaxial ou en un câble à fibres optiques; toutes ces structures sont acceptables, sous la dépendance de considérations telles

que le coût et la disponibilité.

Sur la figure 1, le module d'E/S 24 montre sous forme de schéma synoptique la structure électronique

générale d'ensemble de chaque module d'E/S.

il

Cette structure comprend ainsi un micro-contrô-

leur 36 ayant un accès d'interface pour l'échange d'in-

formation avec l'UCT 20 et comprenant une mémoire associée

(non représentée) destinée à la mise en oeuvre d'un pro-

gramme de fonctionnement enregistré selon lequel les divers éléments des modules d'E/S sont commandés et font l'objet d'un diagnostic concernant des défauts apparus;

un ensemble de points d'E/S (ou "circuits d'E/S") indi-

viduels, 37-39, chacun d'eux pouvant être utilisé sélec-

tivement en tant que point d'entrée ou en tant que point de sortie, et chacun d'eux étant associé individuellement

et directement par des conducteurs à des éléments d'en-

trée ou de sortie du processus commandé; et un bus de conducteurs 40 destiné à interconnecter les points d'E/S 37-39 au micro-contrôleur 36. Le nombre de points d'E/S 37-39 dans un module d'E/S 24-26 particulier quelconque

dépend de considérations pratiques telles que la dissi-

pation de chaleur et les limitations du micro-contrôleur 36. Cependant, à titre d'exemple, on a trouvé qu'il était tout à fait pratique et commode de prévoir seize points

d'E/S par module d'E/S.

Un dispositif de vérification 42 est prévu pour

vérifier l'intégrité et le bon fonctionnement des compo-

sants d'entrée et de sortie et pour assurer la maintenan-

ce et le dépannage. Le dispositif de vérification 42 est de préférence dimensionné pour pouvoir être tenu à la

main, de façon qu'on puisse les déplacer aisément et com-

modément d'un module d'E/S à un autre. Il est conçu pour être connecté à chaque module d'E/S au moyen d'un câble

qui comprend un connecteur s'adaptant à un autre connec-

teur fixé au module d'E/S. Le câble et les connecteurs adaptés sont représentés schématiquement sur la figure 1, qui montre le dispositif de vérification 42 connecté au

module d'E/S 24 par l'intermédiaire d'un accès d'interfa-

ce du micro-contrôleur 36.

Lorsque le dispositif de vérification tenu à la main, 42, est connecté à un module d'E/S, il permet de vérifier et de commander les points d'E/S de ce module et il affiche une information de diagnostic concernant le module. Le dispositif de vérification tenu à la main rem-

plit avantageusement ces fonctions indépendamment de l'uni-

té centrale de traitement 20, et même en l'absence de i'UCT 20. Le dispositif de vérification 42 est par exemple capable d'activer et de désactiver des points de sortie et de lire l'état des points d'entrée. Au cas o un défaut

est apparu, le dispositif de vérification 42 peut égale-

ment fournir une indication de la nature et de l'emplace-

ment du défaut. On peut noter que le dispositif de vérifi-

cation tenu à la main, 42, comprend un afficheur de don-

nées 44 qui affiche des caractères alphanumériques, et un

ensemble de touches 46 qui permettent d'effectuer une pro-

grammation d'adresse et de faire fonctionner les modules

d'E/S 24-26.

On va maintenant considérer la figure 2 qui mon-

tre des formes physiques préférées pour un dispositif de

vérification tenu à la main et pour un module d'E/S indi-

viduel. Le module d'E/S 51 qui est représenté se présente pratiquement sous la forme d'une barrette de bornes qui

comprend une rangée de bornes de conducteurs, 53, desti-

nées à l'établissement de connexions avec les conducteurs qui sont reliés aux dispositifs d'entrée et de sortie du processus commandé. Les bornes 53 peuvent se présenter sous la forme de connexions à vis dans lesquelles les vis sont serrées sur un fil de connexion ou sur une cosse de borne. Chaque circuit d'E/S est affecté à une connexion

de borne correspondante. De plus, des bornes sont affec-

tées pour la connexion d'une source d'alimentation externe

(alternative ou continue), et pour l'établissement de con-

nexions avec la liaison de transmission de-données, comme représenté sur la figure 1. Des indicateurs visuels sont prévus, sous la forme de diodes électroluminescentes (DEL) , pour indiquer l'état de chaque point d'E/S. Des DEL supplémentaires 57 et 58 indiquent l'état de fonctionnement du module 51. Par exemple, la DEL 57 indique l'existence d'une condition de défaut (interne ou externe au module) et

la DEL 58 indique des conditions de fonctionnement normales.

Un connecteur 59 est monté sur le module 51 de façon à

s'adapter à un connecteur de câble 60 et à assurer la con-

nexion avec le dispositif de vérification tenu à la main,

49, par l'intermédiaire du câble 61.

Comme décrit ci-dessus et en relation avec la figure 1, le dispositif de vérification tenu à la main, 49, qui est représenté, est capable de stimulerle module d'E/S auquel il est connecté. Autrement dit, le dispositif de vérification tenu à la main permet de faire fonctionner

un module d'E/S et de le contr8ler d'une manière très com-

plète, même si ce module n'est pas connecté à une unité

centrale de traitement, comme représenté sur la figure 1.

Le schéma synoptique de la figure 3 représente de façon plus détaillée un module d'E/S 80 (pratiquement identique à l'un quelconque des modules 2426 de la figure 1). Le module d'E/S 80 comprend ainsi un groupe de 8 points d'E/S séparés, 81-88, chacun d'eux échangeant des signaux d'information,de commande et de diagnostic avec le micro-contr8leur 90. L'énergie électrique, alternative ou continue, est appliquée aux bornes H et N. La source d'énergie qui est connectée aux bornes H et N alimente à

la fois une alimentation continue interne 94 et des char-

ges de sortie externes quelconques (par exemple des élé-

ments commandés) qui sont commandées par le contrôleur

programmable auquel appartient le module 80. L'alimenta-

tion 94 est simplement l'alimentation continue pour tous les éléments contenus dans le module d'E/S 80 dont le

fonctionnement exige de l'énergie électrique continue.

Chaque point d'E/S 81-88 est connecté au micro-

contrôleur 90 par une paire respective de conducteurs -102. Un conducteur de chaque paire, qu'on appelle la ligne D, achemine des données de commande vers le point d'E/S associé; l'autre ligne, qu'on appelle la ligne M, achemine une information d'état et de diagnostic du point d'E/S vers le micro-contrôleur 90. Chaque point d'E/S 81-88 est également connecté de façon à recevoir de

l'énergie électrique continue (par exemple 15 volts) pro-

venant de l'alimentation 94, et chacun d'eux est connecté aux bornes H et N de la source d'énergie. Si la source d'énergie externe qui est connectée aux bornes H et N est par exemple un réseau alternatif à 115 ou 230 volts, les bornes H et N correspondent simplement respectivement au

conducteur de phase et au conducteur de neutre du réseau.

Cependant, si la source d'énergie externe est une source à courant continu, la borne H peut être le côté positif

de la source et la borne N le côté négatif. De plus, cha-

que module d'E/S 81-88 comprend une borne ENTREE/SORTIE qui remplit une double fonction. Si le point d'E/S doit fonctionner en point de sortie, la borne ENTREE/SORTIE pour ce point est connectée & l'élément commandé (ou la

charge) dans le processus, que ce point doit commander.

Si au contraire le point d'E/S doit fonctionner en entrée, la ligne ENTREE/SORTIE relative à ce point reçoit

le signal d'entrée qui provient du dispositif d'entrée.

* La même ligne ENTREE/SORTIE remplit donc les deux fonc-

tions, sous la dépendance de l'ordre provenant du micro-

contrôleur 90 et de la seconde connexion (ou connexion de référence) du dispositif d'entrée ou de sortie. A titre

d'exemple, le point d'E/S 82 est représenté dans des con-

ditions dans lesquelles il fonctionne en point de sortie, en mettant sous tension ou hors tension un dispositif de charge 89. La charge 89 est connectée entre la ligne ENTREE/SORTIE du point d'E/S 82 et la ligne N allant vers la source d'énergie. Au contraire, le point d'E/S 84 est &5378

représenté dans des conditions dans lesquelles il fonction-

ne en point d'entrée, avec un dispositif de commutation d'entrée 91 connecté entre la ligne ENTREE/SORTIE et la ligne H de la source d'énergie. On peut faire fonctionner n'importe quel point d'E/S 81-88 dans le mode de sortie en

source de courant continu, en circuit d'absorption de cou-

rant continu ou en source de courant alternatif, ceci dépendant dans une certaine mesure des circuits internes du point d'E/S. On décrira plus complètement ci-après cet

aspect des circuits.

L'information qui est transmise vers le micro-

contrôleur 90 à partir de chaque point d'E/S 81-88, par l'intermédiaire de la connexion par la ligne M, comprend des données indiquant l'état du courant de charge (haut ou bas), le niveau de la puissance qui est appliquée à ce point d'E/S, la condition de température du point d'E/S, l'état de tout dispositif d'entrée, et encore d'autres informations, qui seront toutes présentées ci-après de

façon plus détaillée.

La commande de chaque point d'E/S 81-88 est déterminée finalement par une unité centrale de traitement, comme on l'a indiqué de façon générale en relation avec la figure 1. Sur la figure 3, la communication avec unetelle UCT s'effectue par l'intermédiaire d'un accès d'interface (de préférence un aspect série) du micro-contrôleur 90, et d'une liaison de transmission de données 106 (28 sur la figure 1). D'autres modules d'E/S pratiquement similaires

au module 80 de la figure 3 peuvent également 8tre connec-

tés à la liaison de transmission de données 106. Bien que

le micro-contrôleur 90 réagisse aux ordres de l'unité cen-

trale de traitement, il assure également une commande localisée et répartie de chaque point d'E/S à l'intérieur du module d'E/S 80. Le microcontrôleur 90 est une unité de commande de fonctionnement et il travaille conformément à un programme enregistré et sous la dépendance d'ordres provenant de l'unité centrale de traitement et des signaux

reçus sur la ligne M, à partir de chaque point d'E/S 81-88.

Bien que ceci ne soit pas représenté de façon spécifique sur la figure 3, le micro-contrôleur 90 comprend également une mémoire pour l'enregistrement du programme et pour l'enregistrement d'autres données nécessaires à l'exécution du programme et à la réalisation de la fonction de commande désirée. Le schéma synoptique simplifié de la figure 4 montre un mode de réalisation préféré d'un circuit d'E/S, à l'exclusion du dispositif de commutation de sortie. Le point d'E/S comprend ainsi une section de transmission 111 et une section de commande et de détection 113. La section de transmission 111 (qu'on envisagera en premier) comprend un temporisateur 117, un filtre de données de sortie 119, un sélecteur de sortie 120, un compteur à deux bits 121,

une bascule de conservation du dernier état, 123, une bas-

cule d'état pris par défaut, 124, un codeur d'état 125, un réseau de bascules d'état 127 et un sélecteur de données 129. La section de transmission 111 reçoit, sur la ligne D, un signal SIG provenant de l'unité de commande du fonctionnement (par exemple du micro-contr8leur 90 de la figure 3) et un jeu de signaux d'indication d'état (ou

de diagnostic) sur un bus à six conducteurs 115. La sec-

tion de transmission 111 applique un signal d'ordre CON-

DUCTEUR/BLOQUE à la section de commande et de détection 113, et elle émet un signal de diagnostic (ETAT) vers le

micro-contrôleur, sur la ligne M. Le signal d'ordre CON-

DUCTEUR/BLOQUE commande finalement un dispositif de com-

mutation (de préférence un transistor à grille isolée, ou

TGI, qu'on envisagera ultérieurement), dont le fonction-

nement n'est pas le même selon que le point d'E/S doit fonctionner en entrée ou en sortie. Les figures 5 et 6

montrent la relation entre certains signaux qui intervien-

nent dans le fonctionnement de la section de transmission 111, et on se référera à ces figures en relation avec la

figure 4.

Le signal de commande SIG est un train d'impul-

sions codé contenant une information d'état conducteur/ bloqué, une information de conservation du dernier état (HLS), une information d'état pris par défaut (DEF) et une information de synchronisation. Il consiste en une série de "tramnes", chacune d'elles contenant deux ou quatre

impulsions suivies par l'omission d'une impulsion, c'est-

à-dire une "impulsion manquante". L'impulsion manquante a pour fonction de resynchroniser le fonctionnement de la section de transmission 111. Chacune des deux ou quatre impulsions a un rapport cyclique de 25% ou de 75%. La durée T entre des impulsions à l'intérieur d'une trame

est fixe et cette durée est également celle de "l'impul-

sion manquante". Le signal de commande SIG est appliqué initialement à un temporisateur 117, et sous l'effet du

front montant de ce signal, le temporisateur 117 se res-

taure et déclenche son cycle de temporisation. Le tempori-

sateur 117 émet ainsi un front montant du signal d'horloge CLK approximativement 0,5T après chaque front montant de SIG. On utilise le signal CLK pour attaquer l'entrée d'horloge d'un compteur à deux bits 121, d'un filtre de données de sortie 119 et de bascules 123 et 124. Sauf s'il a été restauré avant, le temporisateur 117 émet également

un front montant du signal de temporisation SYNC approxi-

mativement 1,5T après un front montant de SIG, et il émet

un front descendant du signal LOS au bout d'un temps nota-

blement plus long après un front montant de SIG (par exem-

ple 2,5T). Normalement, les fronts montants de SIG appa-

raissent à des intervalles de T, ce qui fait que le tempo-

risateur 117 est restauré avant que les transitions de SYNC ou LOS puissent apparaître. Cependant, à l'apparition

d'une "impulsion manquante" (intervalle de synchronisa-

tion), une durée 2T apparaît entre des fronts montants de SIG, ce qui fait passer SYNC à l'état haut pendant environ 0,5T. L'impulsion SYNC restaure la section de transmission 111 et elle signale donc qu'une nouvelle trame est sur le point de commencer. Si une durée supérieure à 2, 5T appa- raît entre des fronts montants de SIG, LOS passe à l'état bas, ce qui signale à la section de transmission 111

qu'une perte de signal s'est produite.

L'information d'état conducteur/bloqué qui est transmise par la ligne D vers le point d'E/S est contenue dans les deux premières impulsions de chaque trame du

signal de commande. Une impulsion ayant un rapport cycli-

que de 75% correspond à un "1" logique (dispositif de com-

mutation conducteur), et un rapport cyclique de 25% cor-

respond à un "0" logique (dispositif de commutation blo-

qué). Comme il apparaîtra par la suite, l'impulsion d'horloge qui apparait à 0,5T après le front montant d'une impulsion SIG, provoque effectivement un échantillonnage de l'impulsion SIG à cet instant. Ainsi, si une impulsion ayant un rapport cyclique de 25% (0,25T) a été émise, on obtient un niveau bas ou "zéro" à 0,5T. Si au contraire une impulsion ayant un rapport cyclique de 75% (0,75T) a été émise, on obtient un niveau haut ou "un" à 0,5T. Les deux premières impulsions sont également émises de façon

redondante; c'est-à-dire que les deux premières impul-

sions doivent concorder (toutes deux à 1 ou toutes deux à O) pour que la section de transmission 111 réagisse à

l'ordre CONDUCTEUR/BLOQUE. Dans ce but, le signal de com-

mande SIG est appliqué au filtre de données de sortie 119

qui échantillonne et compare effectivement les deux pre-

mières impulsions du signal de commande. Si les deux impulsions sont différentes (par exemple à cause d'un brouillage dû au bruit), le filtre de données de sortie 119 maintient le dernier ordre CONDUCTEUR/BLOQUE valide

qui a été reçu.

Si une trame du signal de commande contient quatre impulsions au lieu de deux, on utilise les troisième et quatrième impulsions pour mettre respectivement à jour la bascule de conservation du dernier état, 123, et la bascule d'état pris par défaut, 125. Le contenu de ces bascules 123

et 124 n'est changé qu'au moment de la réception des troi-

sième et quatrième impulsions. Un "1" logique dans la posi-

tion de la troisième impulsion positionne à l'état haut le

signal de conservation du dernier état, HLS; un "0" logi-

que dans la position de la troisième impulsion fait passer le signal HLS à l'état bas. Le signal HLS apparaît à la

sortie de la bascule HLS 123 et il est appliqué au sélec-

teur de sortie 120 et au codeur d'état 125. De façon simi-

laire, une quatrième impulsion positionne au niveau haut ou au niveau bas le signal d'état pris par défaut DEF

(niveau haut = état conducteur, niveau bas = état bloqué).

Le signal d'état pris par défaut DEF et son complément DEF

apparaissent sous la forme de signaux de sortie de la bas-

cule d'état pris par défaut, 124. Le signal d'état pris par défaut DEF est appliqué au codeur d'état 125 et son

complément DEF est appliqué au sélecteur de sortie 120.

Dans le cas d'une peztedelatransmission provenant du micro-

contrôleur (c'est-à-dire d'une perte du signal de commande faisant passer LO-S à l'état bas), le signal HLS ordonne au

sélecteur de sortie 120 soit de conserver l'état conduc-

teur/bloqué précédent, soit de prendre l'état pris par

défaut. Si le signal HLS est un "1" logique, l'état précé-

dent sera maintenu; si HLS est égal à "0", le passage à l'état pris par défaut aura lieu dès le passage de LOS au niveau bas. On voit l'avantage de cette opération: en cas

de perte de communication entre le point d'E/S et le dis-

positif de commande (c'est-à-dire le micro-contrôleur des figures 1 et 3), la condition conducteur/bloqué est forcée

dans un état préféré, présélectionné.

Le compteur à deux bits 121 compte les impulsions CLK pour produire un compte de sortie, SO et Si, qui prend des valeurs binaires comprises entre zéro et trois. Cette valeur de comptage indique l'impulsion d'une trame qui est en cours de réception, et elle est appliquée (sous la forme de SO et S1) au filtre de données de sortie 119, à la bascule de conservation du dernier état 123, à la bascule d'état pris par défaut 124 et au sélecteur de données 129, de façon que chaque circuit ne réagisse qu'aux impulsions

appropriées d'une trame.

Les signaux de la figure 5 montrent les rela-

tions entre les signaux SIG, CLK, SYNC, LOS, et le signal

CONDUCTEUR/BLOQUE pour diverses conditions. Pour la pre-

mière trame (par commodité, on désigne arbitrairement les

trames par des numéros de trame), des impulsions redon-

dantes ayant un rapport cyclique de 25% sont émises,, ce qui correspond à "O" ou à un état bloqué du dispositif de commutation. Des-impulsions d'horloge sont produites à -0,5T après chaque front montant d'un signal SIG. Un intervalle de synchronisation ou "impulsion manquante" fait suite aux deux impulsions redondantes. L'impulsion manquante fait apparaître une impulsion SYNC, qui indique la fin d'une trame. Du fait que les deux impulsions SIG ont un rapport cyclique de 25%, le signal CONDUCTEUR/ BLOQUE reste au niveau bas et le signal LOS reste au

niveau haut.

Pour la seconde trame, la première impulsion - SIG a un rapport cyclique de 25% et la seconde a un

rapport cyclique de 75%. L'absence d'identité peut résul-

ter par exemple d'un brouillage dû au bruit. Dans un tel cas, les impulsions CLK et SYNC sont à nouveau produites comme dans la première trame et le signal LOS reste au niveau haut. Cependant, du fait que les impulsions SIG sont différentes, le signal CONDUCTEUR/BLOQUE conserve sa valeur précédente, qui est dans ce cas le niveau bas. Dans la troisième trame, les impulsions SIG ont toutes deux une durée correspondant à un rapport cyclique de 75%, ce qui indique que le signal CONDUCTEUR/BLOQUE représentant l'état

du dispositif de commutation doit monter au niveau CONDUC-

TEUR. Ceci se produit au moment du front montant de l'impulsion d'horloge qui suit la seconde impulsion SIG. Pour la quatrième trame, les impulsions de commande ne sont plus identiques, ce qui fait que la ligne CONDUCTEUR/ BLOQUE reste au niveau haut. La cinquième trame ramène la ligne CONDUCTEUR/BLOQUE à un niveau bas, avec l'apparition d'impulsions redondantes ayant toutes deux des rapports

cycliques de 25%. La sixième trane d'impulsions SIG com-

prend quatre impulsions ayant un rapport cyclique de 75%.

La durée de la sixième trame est quelque peu prolongée

pour accepter les quatre impulsions et "l'impulsion man-

quante". Les première et seconde impulsions SIG ramènent le signal CONDUCTEUR/BLOQUE au niveau haut. Bien que ceci ne soit pas représenté, la troisième impulsion de la trame fait passer HLS au niveau haut, simultanément au front

montant de l'impulsion d'horloge résultante, et la qua-

trième impulsion de la trame fait passer DEF au niveau haut.

En plus de l'information d'état conducteur/blo-

qué, d'état pris par défaut et de conservation du dernier état, le signal de commande SIG assure la synchronisation pour le retour de données d'état ou de diagnostic vers le micro-contrôleur. Le codeur d'état 125 accepte, en tant

que signaux d'entrée, six états de dispositifs de commuta-

tion, présents sur le bus de conducteur 115 et provenant

de la section de commande et de détection 113, en compa-

gnie des bits CONDUCTEUR/BLOQUE, DEF et HLS. Le codeur d'état 125 combine ces signaux d'entrée pour former un sMapL d'état codé à quatre bits qui est appliqué au réseau de bascules d'état 127. Le sélecteur de données 129 est un sélecteur du type un parmi quatre qui accepte les quatre bits de données provenant du réseau de bascules d'état 127 et qui émet ensuite séquentiellement cette information

d'état à quatre bits vers le micro-contrôleur, par l'inter-

médiaire de la ligne M. Le signal de sortie du compteur à deux bits 121 indique le compte des impulsions SIG et il commande le sélecteur de données 129 de façon que ce der- nier émette un bit pour chaque impulsion SIG reçue. Les quatre bits sont codés de façon que le premier bit (XO) indique s'il existe ou non une condition de défaut, et le second bit (X1) indique si une tension apparait ou non sur la charge de sortie. Si un défaut est présent (X0 = 0), les troisième et quatrième bits (X2 et X3) indiquent la nature du défaut. Si aucun défaut n'est apparu (XO = 1), le troisième bit indique la valeur correspondant à la conservation du dernier état et le quatrième bit indique

la valeur correspondant à l'état pris par défaut.

Le micro-contrôleur 90 (figure 3) détermine la quantité d'information à recevoir à partir de la section de transmission 111, sur la base du nombre d'impulsions par trame que contient le signal de commande, SIG, qui

est émis vers la section de transmission 111. Le micro-

contrôleur lit le signal d'état sur la ligne M, immédia-

tement après avoir émis un front montant du signal SIG sur la ligne D. Le nombre d'impulsions par trame dans le signal de commande et le nombre de bits d'état lus en retour par trame sont donc les mêmes. Normalement, le micro-contrôleur émet deux impulsions par trame et il lit en retour X0 et X1. Si X0 indique un défaut, le micro-contrôleur passe au mode de quatre impulsions par

trame, de façon à pouvoir lire un message de défaut con-

tenu dans les bits X2 et X3. En l'absence d'un défaut, on peut également utiliser le mode à quatre impulsions pour lire et écrire dans la bascule HLS 123 et dans la bascule

d'état pris par défaut, 124. Dans un tel cas, les troi-

sième et quatrième impulsions de SIG positionnent ou res-

taurent respectivement la bascule HLS 123 et la bascule d'état pris par défaut, 124, et les bits X2 et X3 du signal

d'état indiquent l'état de ces deux bascules.

La section de commande et de détection 113 de la figure 4 comprend un circuit logique de commutation 133, un circuit comparateur 135 et un circuit d'attaque de grille 137. Le circuit logique de commutation 133 reçoit le signal CONDUCTEUR/BLOQUE produit par la section de transmission 111 et, en fonction de l'état d'autres signaux d'entrée, il applique un signal de grille correspondant à la borne de grille d'un dispositif de commutation de puissance, par

l'intermédiaire du circuit d'attaque de grille 137. Le dis-

positif de commutation de puissance est de préférence un transistor à grille isolée, qu'on décrira ci-après de

façon plus complète.

Parmi les autres signaux qui sont appliqués au circuit logique de commutation 133, figurent des signaux représentatifs du niveau de la tension d'alimentation et

de la température du dispositif de commutation de puissan-

ce. Des signaux représentant la tension de la ligned'nalimenta-

tion et de la charge ainsi que le courant de la charge sont

appliqués en tant que signaux d'entrée au circuit compara-

teur 135. Le circuit comparateur 135 élabore un ensemble de signaux qui indiquent le niveau du courant de charge

par rapport à une limite inférieure, une limite intermé-

diaire et une limite supérieure présélectionnées. Le cir-

cuit comparateur 135 produit également un signal représen-

tatif du niveau de la tension de la charge par rapport au niveau de la tension de la ligne d'alimentation et, dans le cas de l'alimentation en alternatif, un signal qui

indique le passage par zéro de la tension alternative.

Tous ces signaux sont appliqués en tant que signaux d'en-

trée au circuit logique de commutation 133, par l'inter-

médiaire d'un bus à cinq conducteurs 136. Une entrée supplémentaire du circuit logique de commutation 133, portant la désignation ALTERNATIF/CONTINU, est prévue pour présélectionner le fonctionnement en mode alternatif

ou en mode continu.

Le circuit logique de commutation 133 produit l'ensemble de signaux de diagnostic appliqués au codeur d'état 125 par l'intermédiaire du bus à six conducteurs 115. Cet ensemble de signaux de diagnostic est élaboré à partir des signaux de niveau de tension et de courant fournis par le circuit comparateur 135, et à partir des signaux de température et de tension d'alimentation. On peut utiliser les six signaux de diagnostic pour indiquer,

par exemple: (1) qu'une charge est ouverte ou déconnec-

tée; (2) que la charge dépasse une première valeur limite supérieure, ce qui exige une réaction immédiate dans un but de protection; (3) qu'un courant de charge dépasse une seconde valeur limite supérieure, ce qui exige une

réaction dans un but de protection uniquement si le cou-

rant reste supérieur à la limite pendant une certaine durée présélectionnée; (4) que la tension de la charge a été ou n'a pas été appliquée; (5) le niveau relatif de la tension d'alimentation; et (6) la température relative du

dispositif de commutation de puissance.

Le signal de grille provenant de la section de

commande et de détection 113 peut commander divers cir-

cuits de commutation d'entrée/sortie. A titre d'exemple, on peut employer pour le circuit de commutation d'entrée/

sortie des moyens de commutation constitués par des tran-

sistors à effet de champ ou par des thyristors. Dans tous les cas, un circuit de commutation préféré comprend une branche de courant shunt qui comporte des moyens destinés à produire un signal représentatif du courant appliqué à

une charge connectée. Cependant, les circuits de commuta-

tion les plus préférables utilisent un transistor à grille

isolée, ou en abrégé TGI.

Le TGI est de façon générale un dispositif semi-

conducteur de puissance dont on peut commander la conduc-

tion et le blocage. On peut ainsi débloquer le TGI et le bloquer au moyen de sa borne de grille. Certaines versions

du TGI comprennent une section dite de simulation de cou-

rant, qui est une section du TGI prévue de façon à achemi-

ner une fraction proportionnelle du courant total du TGI. La section de simulation est avantageuse dans la mesure o on peut l'utiliser pour contrôler le courant total sans recourir à des résistances shunt dissipant une puissance élevée, pour la détection de courant. Un seul signal de grille commande la circulation du courant à la fois dans

la section principale d'un TGI et dans sa section de simu-

lation. Le transistor à grille isolée est décrit (bien que sous un nom différent) dans un article de B. J. Baliga et col., intitulé "The Insulated Gate Rectifier (IGR): A New Power Switching Device", IEDM 82 (décembre 1982), pages 264 - 267. Un TGI comportant une section de simulation

constitue le suJet de la demande de brevet des E.U.A.

n 529 240, cédée à la demanderesse. Les figures 7A - 7C montrent divers circuits de commutation d'entrée/sortie utilisant des TGI qu'on peut employer dans le système

d'E/S qui est décrit ici.

Dans le circuit de source de courant continu de la figure 7A, le signal de grille est appliqué à la borne de grille 140 d'un TGI à canal P, 141, qui comporte un émetteur 142 pour une section de courant principale et un

émetteur 143 pour une section de courant de simulation.

La borne positive de la source d'alimentation continue est directement connectée à l'émetteur principal 142, et elle est connectée par l'intermédiaire d'une résistance de détection de courant 145 à l'émetteur 143 de la section de simulation. Le collecteur du dispositif TGI est connecté de façon externe à une extrémité de la combinaison en parallèle d'une diode de suppression de surtensions, 147, et d'une résistance de pré-charge 148. L'extrémité opposée de la combinaison de la diode 147 et de la résistance de pré-charge 148 est ramenée à la borne négative de la source d'alimentation continue. Le point de connexion du TGI 141

et de la combinaison diode/résistance de pré-charge, consti-

tue la borne ENTREE/SORTIE 149. Bien que dans l'utilisation réelle, un dispositif d'entrée et une charge ne seraient pas connectés simultanément, une charge 150 est représentée entre la borne ENTREE/SORTIE 149 et la borne de retour de la charge (c'est-à-dire la sortie) 152, et un dispositif d'entrée 153 est représenté entre la borne ENTREE/SORTIE 149 et la borne de retour d'entrée 155. Les bornes de

retour 155 et 152 sont respectivement connectées électri-

quement en commun avec les lignes positive et négative de

la source d'alimentation continue. La résistance de pré-

charge 148 a une valeur ohmique relativement élevée et la

résistance de détection de courant 145 a une valeur ohmi-

que relativement basse, de même que les résistances de pré-charge et de détection de courant qui sont utilisées dans les circuits des figures 7B et 7C. A titre d'exemple, pour une source de 120 volts, la résistance de pré-charge 148 peut être de l'ordre de 20 k-L et la résistance de

détection de courant 145 peut être de l'ordre de 10L.

Lorsqu'on fait fonctionner le circuit de la figure 7A en circuit de sortie, on commande le courant de la charge en débloquant et en bloquant le TGI 141 à des instants appropriés. Le courant de la charge part de la source d'alimentation, traverse le TGI 141 et la charge , et il revient vers la source. Le contr8le du courant de la charge est facilité par la section de simulation du TGI, qui procure un signal représentatif du courant de la

charge au point de connexion entre la résistance de détec-

tion de courant 145 et l'émetteur 148. Un signal de ten-

sion de la charge, confirmant que la tension de la charge

est effectivement appliquée, est prélevé au point de con-

nexion de la résistance de pré-charge 148 et du collecteur du TGI 141. Un signal de tension d'alimentation est prélevé

sur l'extrémité opposée de la résistance de pré-charge 148.

La diode de suppression des surtensions 147 constitue un shunt pour des courants inverses produits par des charges inductives. Lorsqu'on fait fonctionner le circuit de la figu- re 7A en circuit d'entrée, on maintient le TGI dans un état bloqué. On détecte alors l'état du dispositif d'entrée 153

(ouvert ou fermé) en contrôlant la tension qui est déve-

loppée aux bornes de la résistance de pré-charge 148. On contrôle ce signal d'état par l'intermédiaire de la ligne

de tension de la charge.

Le circuit d'entrée/sortie de la figure 7B, fonctionnant en circuit d'absorption de courant continu, comprend les mêmes éléments fonctionnels que le circuit de source de la figure 7A, mais dans une configuration

quelque peu différente. Lorsqu'on fait fonctionner ce cir-

cuit en circuit de sortie, on connecte la charge 147 entre la borne ENTREE/SORTIE 158 et la borne de retour de la charge, 159. On commute les TGI 161 à l'état conducteur ou bloqué pour commander le courant de la charge. Il faut cependant noter que le TGI 161 est un TGI à canal N. La borne de collecteur est connectée à une extrémité de la combinaison en parallèle d'une diode de suppression des

surtensions 165 et d'une résistance de pré-charge 167.

Cette combinaison est branchée en parallèle sur les bornes 158 et 159 auxquelles la charge 167 est connectée. Une résistance de détection de courant 168 est connectée en série entre l'émetteur de la section de simulation et la

borne négative de la source d'alimentation continue.

L'émetteur de la section principale est directement con-

necté à la borne négative de la source d'alimentation con-

tinue. Un signal de courant du TGI, représentatif du cou-

rant de la charge, est prélevé au point de connexion de la résistance de détection de courant 168 et de l'émetteur 163 de la section de simulation. Le signal de tension de la charge est praevésur1a borne ENTREE/SORTIE 158, et le signal de tension d'alimentation est prélevé sur la borne positive de la source d'alimentation continue, qui est

également connectée à la borne de retour d'entrée 160.

Comme avec le circuit de source de courant continu, envisa- gé ci-dessus, lorsqu'on utilise le circuit d'entrée/sortie en tant qu'entrée, on maintient le TGI 161 à l'état bloqué et on détecte l'état du dispositif d'entrée 170 au moyen de la tension qui est développée aux bornes de la résistance de pré-charge 167. Ce signal d'état est transmis par la

ligne de tension de la charge.

Sur la figure 7C, qui montre un circuit d'entrée/ sortie alternatif, on utilise des TGI à canal P et à canal

N, branchés en parallèle, portant respectivement les réfé-

rences 175 et 176. Le signal de grille des TGI est appliqué à un circuit de commande de grille 178 qui produit deux

signaux de commande de grille simultanés (de polarité oppo-

sée) pour commander (c'est-à-dire pour bloquer et déblo-

quer) les TGI 175 et 176. Une résistance de détection de courant 180, connectée en série, est associée à la section de simulation du TGI 175, et une résistance de détection

de courant 181 connectée en série est associée à la sec-

tion de simulation du TGI 176. On obtient un signal de courant des TGI, représentatif du courant de la charge qui circule dans les TGI, en comparant les signaux développés aux bornes des deux résistances de détection de courant

et 181 dans un amplificateur différentiel 183. Un cir-

cuit de suppression des tensions transitoires 185 est con-

necté en parallèle avec la section principale des TGI et entre la borne ENTREE/SORTIE 186 et la borne de retour 187

du dispositif d'entrée. La borne de retour 187 est égale-

ment connectée électriquement en commun avec un côté de la

ligne d'alimentation en alternatif. Une résistance de pré-

charge 189 est connectée entre la borne ENTREE/SORTIE 186 et la borne de retour de la charge, 190. Cette dernière

borne, 190, est connectée à l'autre côté de la ligne d'ali-

mentation en alternatif.

Lorsque le circuit de la figure 7C fonctionne en circuit de sortie, le circuit de commande de grille 178, fonctionnant sous la dépendance du signal de grille des TGI,

commande les TGI 175 et 176 de façon qu'ils soient simulta-

nément conducteurs ou bloqués, ce qui fait circuler ou blo-

que le courant de la charge. La charge 191 est connectée entre la borne ENTREE/SORTIE 186 et la borne de retour de

la charge, 190. Pendant le fonctionnement en circuit d'en- trée, la charge 191 n'est pas connectée, et un dispositif de commutation

d'entrée 192 est connecté entre la borne ENTREE/SORTIE 186 et la borne de retour 187. Les TGI 175 et 176 sont maintenus à l'état bloqué et l'état du dispositif de commutation d'entrée 192 est déterminé par la présence ou l'absence d'une tension sur la ligne de tension de la

charge; la présence d'une tension indiquant un interrup-

teur d'entrée fermé.

En considérant la figure 8, qui montre de façon plus détaillée la section de commande et de détection, on

voit que le signal CONDUCTEUR/BLOQUE provenant de la sec-

tion de transmission est appliqué à une entrée de la porte

NON-ET 195, à l'inverseur 196 et aux entrées de restaura-

tion des bascules 198 et 199. L'autre entrée de la porte NON-ET 195 reçoit le signal de sortie de la porte NON-ET 201. La première entrée de la porte NON-ET 201 reçoit un signal qui est au niveau haut ou au niveau bas, selon que le circuit de sortie doit fonctionner en circuit de sortie

à courant alternatif ou en circuit de sortie à courant con-

tinu. On notera que ce signal peut être produit par un interrupteur ou un cavalier connectant de façon appropriée la ligne de sélection alternatif/continu à une valeur de référence haute ou basse. L'entrée restante de la porte NON-ET 201 reçoit un signal provenant du détecteur de passage par zéro 202, par l'intermédiaire de l'inverseur 201a, pour indiquer les cas dans lesquels la tension de la ligne d'alimentation en alternatif (pour des circuits de sortie à courant alternatif) est comprise dans une certaine plage au voisinage de la tension zéro. Ainsi, dans-le cas d'une sortie en alternatif, la porte NON-ET 195 ne transmet le signal CONDUCTEUR/BLOQUE que pendant un passage par zéro de la tension de la ligne d'alimentation en alternatif. Le détecteur de passage par zéro 202 peut être un circuit quelconque parmi un certain nombre de circuits classiques produisant un signal qui indique le fait que le signal d'entrée alternatif est compris dans une certaine plage

correspondant à un passage par zéro. Pour une sortie à cou-

rant continu, l'état de la porte NON-ET 201 permet la

transmission du signal CONDUCTEUR/BLOQUE par la porte NON-

ET 195. Le signal CONDUCTEUR/BLOQUE provenant de la porte NON-ET 195 est appliqué à l'entrée de positionnement de la bascule 203. Le signal de la sortie Q de la bascule 203 est appliqué à l'une des trois entrées de la porte ET 205,

dont la sortie fournit le signal de grille des TGI.

* Les deux entrées restantes de la porte ET 201

sont attaquées par les sorties Q des bascules 198 et 199.

Les deux bascules 198 et 199 sont restaurées lorsque le.

signal CONDUCTEUR/BLOQUE passe à l'état bloqué. La bascule

198 reçoit un signal de positionnement provenant du compa-

rateur 207 chaque fois que le courant du TGI dépasse une valeur présélectionnée. En effet, un signal représentatif du courant du TGI est appliqué à l'entrée inverseuse du

comparateur 207, tandis qu'une tension de référence repré-

sentant un niveau excessif du courant du TGI est appliqué à son entrée non inverseuse. A titre d'exemple, la tension

de référence peut avoir une valeur correspondant à un cou-

rant de 30 A. De façon similaire, la bascule 199 reçoit sur sa borne de positionnement un signal qui provient du

circuit de contrôle d'alimentation 209. Le circuit de con-

trôle d'alimentation 209 peut être l'un quelconque des

nombreux moyens bien connus qui produisent un signal indi-

quant si la tension d'alimentation continue est supérieure ou inférieure à une certaine valeur présélectionnée. Par

conséquent, au point de vue fonctionnel, une tension d'ali-

mentation basse ou un courant du TGI excessivement élevé auront pour effet d'invalider la porte ET 205. Ceci force dans un état bloqué le TGI (qui est connecté à la sortie de la porte ET 205), et le TGI reste dans cet état jusqu'à ce

que la cndition de défaut soit supprimée.

On utilise le signal de la sortie Q de la bascule 198 en tant que signal d'interruption du fonctionnement en cas de surintensité, et ce signal est l'un des six signaux d'état de dispositif de commutation qui sont appliqués au bus de conducteurs 115 (figure 4). Outre le fait qu'il est dirigé vers la porte ET 205, le signal de la sortie Q de la bascule 199 est également appliqué à une entrée de la

porte logique 210. Le signal provenant du circuit de con-

trôle d'alimentation 209 est appliqué à l'entrée restante de la porte logique 210, de façon que le signal de sortie

de cette porte indique l'état de l'alimentation continue.

Ce signal de sortie est également l'un des six signaux

d'état de dispositif de commutation.

La bascule 203 reçoit un signal de restauration provenant de la sortie de la porte NON-ET 212. Parmi les deux signaux d'entrée de la porte NON-ET 212, le premier

est le signal CONDUCTEUR/BLOQUE inversé provenant de l'in-

verseur 196, et le second provient de la porte NON-ET 213.

Le signal de sélection alternatif/continu est appliqué à une entrée de la porte NON-ET 213, et le signal de sortie

du comparateur 214 est appliqué à l'autre entrée par l'in-

termédiaire de l'inverseur 201b. Le comparateur 214 est un comparateur de contrôle pour le courant du TGI, et le

signal de courant du TGI est appliqué à son entrée inver-

seuse. Une tension de référence correspondant à une valeur minimale, relativement faible, du courant du TGI (par exemple 0,05 A), est appliquée à l'entrée non inverseuse du comparateur 214. Cette combinaison, comprenant la porte NON-ET 212, l'inverseur 196, la porte NON-ET 213 et le comparateur 214, agit par l'intermédiaire de la bascule 203 de façon à empêcher la commutation du TGI (dlans un

mode de fonctionnement en alternatif) à moins que le cou-

rant de charge du TGI ne soit inférieur à la valeur de référence. Le signal de courant du TGI est également appliqué à l'entrée non inverseuse du comparateur 215, dans lequel il est comparé avec une valeur de courant de

référence intermédiaire. La valeur de courant de référen-

ce intermédiaire (correspondant par exemple à 2 A), est

appliquée à l'entrée inverseuse du comparateur:'15.

Cependant, un réseau de retard comprenant la r:ésistance

216 et le condensateur 220 est également connecté & l'en-

trée non inverseuse du comparateur 215. La combinaison de

la résistance 216 et du condensateur 220 retarde la ten-

sion sur l'entrée non inverseuse du comparateur 215, par rapport au courant du TGI. Ainsi, la sortie du comparateur 215 ne sera affectée que si le courant du TGI dépasse la valeur de référence pendant une durée prolongée. Si la

surintensité est simplement de courte durée, aucun change-

ment de l'état du comparateur 215 ne se produit. Le signal de sortie du comparateur 215 ainsi que le signal de sortie du comparateur 214 sont fournis en tant que signaux d'état du dispositif de commutation. Ces signaux sont utilisés

comme des signaux de diagnostic et ils indiquent respecti-

vement si le courant du TGI est supérieur ou inférieur à la valeur de référence intermédiaire, et si ce courant est supérieur ou inférieur à la valeur de référence inférieure, de façon que le micro-contrôleur puisse déclencher une

action correctrice, si nécessaire.

Dans le cas o le courant du TGI dépasse la valeur de référence intermédiaire, une action correctrice

n'est entreprise que si la valeur et la durée de la surin-

tensité sont suffisantes pour déclencher le comparateur 215. Ainsi, le courant de la charge peut dépasser la valeur de référence intermédiaire pendant un certain temps avant qu'une action correctrice ne soit entreprise. Dans certains cas, il est préférable de supprimer le réseau de retard (c'est-à-dire la résistance 216 et le condensateur 220) et de mettre en oeuvre la fonction de retard par

logiciel dans le micro-contrôleur. La comparaison du cou-

rant de l'IGT ou de la charge, avec la référence inférieu-

re, ou de valeur minimale, permet de générer un signal de

diagnostic (correspondant par exemple à 0,05 A) qui indi-

que si une charge est connectée, ou bien si elle est ouverte, dans le cas o elle est connectée. Le signal de

la sortie Q de la bascule 217 est un signal d'état du dis-

positif de commutation, ayant une fonction de diagnostic, qui indique si une tension est présente ou non sur la charge connectée. La borne d'entrée de positionnement de

la bascule 217 est connectée à la sortie de la porte NON-

ET 218. La porte NON-ET 218 reçoit sur sa première borne d'entrée le signal de passage par zéro en alternatif, inversé, qui provient de l'inverseur 219, et elle regoit sur sa borne d'entrée restante le signal de sortie du comparateur 221. Le comparateur 221 compare les tensions de la ligne d'alimentation et de la charge pour produire un signal logique qui indique si la tension de la charge

est supérieure ou inférieure à un pourcentage présélec-

tionné de la tension de la ligne d'alimentation. A titre d'exemple, le signal de sortie peut indiquer si la tension de la charge est supérieure ou inférieure à 70% de la tension de la ligne d'alimentation. Les tensions de la ligne d'alimentation et de la charge sont appliquées par des résistances d'entrée respectives 223 et 224 aux bornes d'entrée du comparateur 221. Fonctionnellement, la porte NON-ET 218 empêche un changement d'état de la sortie de la

bascule 217 chaque fois que la tension de la ligne d'alimen-

tation alternative est comprise dans une certaine plage

autour de zéro volt. Ainsi, en fait, les décisions concer-

nant l'état de la tension de la charge ne sont pas prises chaque fois que la tension de la ligne d'alimentation

alternative est proche d'un passage par zéro.

La bascule 217 est restaurée par le signal de sortie de la porte NON-ET 226. La première entrée de la porte NON-ET 226 reçoit le signal de passage par zéro inversé qui provient de l'inverseur 219, et la seconde entrée reçoit le signal de sortie du comparateur 221,

après qu'il a été inversé par l'inverseur 227.

Le signal restant parmi les signaux d'état du dispositif de commutation est fourni par le circuit de contrôle de température 229 et il indique la température relative du dispositif de commutation constitué par un

TGI (ou plusieurs TGI dans le cas d'une sortie en alterna-

tif). Le circuit de contrôle de température 229 consiste de préférence en un simple détecteur de température à

jonction P-N, 229, qui est en bonne communication thermi-

que avec le TGI. On peut par exemple sélectionner le détecteur de température 229 de façon qu'il indique le

fait que la température du TGI a dépassé 150 C.

La figure 9, formée par les figures 9A-9C, représente de façon plus détaillée un mode de réalisation de la section de transmission (111 sur la figure 4). Les signaux de sortie que produit le temporisateur 117 sont

élaborés par un réseau de temporisation RC qui est consti-

tué par une résistance 300 et un condensateur de tempori-

sation 301. La résistance 300 et le condensateur 301 sont connectés en série entre une source de tension positive +V et un point de circuit commun. Le point de connexion

entre la résistance 300 et le condensateur 301 est connec-

té à l'entrée inverseuse du comparateur du signal LOS, 303, et aux entrées non inverseuses des comparateurs des signaux SYNC et CLK, portant respectivement les références 304 et 305. Les résistances 308-312 forment un réseau

diviseur de tension dans lequel les résistances sont con-

nectées en série entre +V et le point de circuit commun.

Chaque point de connexion entre les résistances 308-312

du réseau diviseur fournit ainsi une référence de tension.

La tension de référence la plus élevée, prélevée au point

de connexion entre les résistances 308 et 309,est appli-

quée à l'entrée non inverseuse du comparateur 303. Les autres valeurs de référence de tension, en ordre de niveau de tension décroissant, sont appliquées de façon correspondante aux entrées inverseuses du comparateur de synchronisation 304 et du comparateur d'horloge 305, et

à l'entrée non inverseuse du comparateur de commande 314.

La borne de collecteur du transistor 315 est

connectée par la résistance de collecteur 316 au conden-

sateur de temporisation 301, dont l'autre borne est con-

nectée à l'émetteur du transistor 315. L'état conducteur/ bloqué du transistor 315 commande le cycle de charge/ décharge du condensateur 301 et est lui-même commandé par

la sortie Q de la bascule 317. Une résistance 318 est con-

nectée entre la borne de base du transistor 315 et la sor-

tie Q de la bascule 317. La borne de restauration de la

bascule 317 reçoit le signal de sortie provenant du com-

parateur de commande 314. Le comparateur de commande 314

compare continuellement la tension aux bornes du condensa-

teur de temporisation 301 (qui est appliquée à l'entrée

inverseuse du comparateur 314), avec la tension de réfé-

rence qui provient du point de connexion des résistances

311 et 312.

Lorsqu'on considère'le fonctionnement du tempo-

risateur 117, on peut supposer initialement que la sortie Q de la bascule 317 est à un niveau bas, ce qui maintient le transistor 315 bloqué, ce qui fait que le condensateur 301 se charge à un certain niveau de tension, et la sortie du comparateur de commande 314 est ainsi à l'état bas. Dans ces conditions, un front montant d'une impulsion appliquée à l'entrée d'horloge de la bascule 317 par l'intermédiaire de l'amplificateur séparateur 320 fait apparaître un niveau haut sur la sortie Q. Ceci débloque le transistor 315, ce qui décharge le condensateur de temporisation 301. Sous l'effet de la décharge du condensateur 301, le signal de

sortie CLK du comparateur 305 est forcé à un niveau bas.

La sortie du comparateur 304 est également forcée au niveau bas, si elle n'est pas déjà au niveau bas, et la sortie du comparateur du signal LOS, 303, est forcée au niveau haut

si elle n'est pas déjà à ce niveau.

La décharge du condensateur 301 est détectée par le comparateur 314 dont la sortie passe au niveau haut, ce qui restaure la bascule 317. La sortie Q de la bascule 317 passe alors au niveau bas, ce qui bloque le transistor 315 et permet ainsi au condensateur 301 de commencer à se

recharger. Lorsque la tension de recharge devient suffi-

samment élevée, le comparateur de signal d'horloge 305 est déclenché, ce qui produit un signal CLK de niveau haut. Si le condensateur 301 peut continuer à se charger, il atteint un certain niveau de tension qui déclenche tout d'abord le comparateur du signal SYNC 304, puis ensuite le comparateur du signal LOS, 303. Le comparateur du signal

SYNC, 304, est ainsi déclenché par une "impulsion manquan-

te", et le comparateur du signal LOS est déclenché par une perte du signal SIG durant pendant environ 2,5 T, comme

décrit précédemment.

Sur la figure 9B, les signaux SIG et CLK sont appliqués au filtre de données de sortie 119 qui comprend des bascules 325 et 326, une porte NONOU-EXCLUSIF 329, une porte NON-ET 328, un inverseur 330 et des portes de

transmission 331 et 332. Les signaux SIG et CLK sont res-

pectivement appliqués aux entrées D et C de la bascule 325 qui conserve, sur sa sortie Q, l'état haut ou bas de

l'impulsion SIG immédiatement précédente, de façon à per-

mettre la comparaison des valeurs des deux premières impul-

sions d'une trame. Lorsque l'impulsion d'horloge apparaît, la valeur du signal SIG est haute ou basse selon que la valeur de l'impulsion correspond à un rapport cyclique de

% ou de 25%. Pour une impulsion ayant un rapport cycli-

que de 25%, la sortie Q de la bascule 325 est forcée au niveau bas; pour une impulsion ayant un rapport cyclique de 75%, la sortie Q est au niveau haut. Il y a ainsi en

fait un échantillonnage de la valeur SIG à chaque appari-

tion de l'impulsion d'horloge. La valeur de la sortie Q de la bascule 325 est appliquée à une entrée de la porte

NON-OU-EXCLUSIF 329, et la valeur du signal SIG est appli-

quée à son autre entrée. La valeur de l'impulsion courante

et les valeurs des impulsions précédentes sont ainsi com-

parées dans la porte NON-OU-EXCLUSIF 329, dont la sortie est à un niveau haut chaque fois que les signaux d'entrée

sont identiques.

Le signal de sortie de la porte NON-OU-EXCLUSIF 329 est appliqué en tant que signal d'entrée à la porte NON-ET 328 qui reçoit respectivement les impulsions de compte SO et S1 sur ses deux autres entrées. Les valeurs de SO, SO, SI et St, prises ensemble, indiquent quelle

est l'impulsion qui est reçue, dans une trame. Par consé-

quent, si les deux premières valeurs d'impulsions d'une trame sont les mêmes et si c'est la seconde impulsion qui est reçue, la sortie de la porte NON-ET 328 prend une valeur logique zéro. A tous les autres moments et dans d'autres- conditions, la sortie de la porte NON-ET 328

correspond à la valeur logique un.

Un zéro logique à la sortie de la porte NON-ET

328 indique ainsi la concordance entre les deux premiè-

res impulsions d'une trame, et une condition valide pour mettre à jour la sortie Q de la bascule 326. Dans ce but, le signal de sortie de la porte NON-ET 328 est appliqué

en parallèle à l'entrée de l'inverseur 330 et sur des bor-

nes de commande opposées des portes de transmission 331 et 332. Un zéro logique sur la sortie de la porte NON-ET 328 provoque le blocage de la porte de transmission 332 et le déblocage de la porte de transmission 331, cette dernière transmettant le signal de commande SIG à l'entrée D de la bascule 326. L'apparition d'une impulsion d'horloge transfère alors la nouvelle valeur vers la sortie de la

bascule 326.

Si au contraire il y a une absence de redondance dans les deux premières impulsions d'une trame, la sortie de la porte NON-ET 328 est à l'état logique un, ce qui maintient la porte de transmission 331 à l'état bloqué et la porte de transmission 332 à l'état débloqué. Dans ces

conditions, le signal de sortie de la.bascule 326 est ren-

voyé par la porte 332, ce qui fait que la bascule 326 con-

serve l'état de sortie précédent. Le signal de la sortie Q de la bascule 326 représente une version filtrée du signal CONDUCTEUR/BLOQUE qui est ensuite transmis au sélecteur de

sortie 120.

En plus du signal CONDUCTEUR/BLOQUE filtré, le sélecteur de sortie 120 reçoit le signal LOS, le signal de conservation du dernier état HLS et le signal d'état pris par défaut complémenté, DEF. Le sélecteur de sortie 120 (qui comprend les portes NON-OU 335-337 et la porte OU 338) a pour fonction de sélectionner une valeur désirée pour le signal de sortie CONDUCTEUR/BLOQUE, dans le cas d'une perte de la communication entre un point d'E/S et le micro-contrôleur, c'est-à-dire une perte du signal de commande SIG. Si une telle perte de communication vient à se produire, le sélecteur de sortie 120 produit un signal de sortie CONDUCTEUR/BLOQUE qui est soit la dernière valeur transmise de SIG, soit une valeur prise par défaut, en fonction des signaux HSL et DEF qui sont appliqués en

tant que signaux d'entrée de commande au sélecteur 120.

Les signaux HLS et DEF sont respectivement générés par la bascule de conservation du dernier état, 123, et par la bascule d'état pris par défaut, 124. Ces bascules sont pratiquement identiques mais réagissent à des impulsions différentes dans une trame du signal de commande. La bascule du signal HLS 123 comprend une porte NON-ET 340, des portes de transmission 342 et 343, un inverseur 344 et une

bascule 345; la bascule d'état pris par défaut 124 (figu-

re 9C) comprend une porte NON-ET 348, des portes de trans-

mission 349 et 350, un inverseur 352 et une bascule 353.

Du fait que la configuration de circuit et le fonctionne-

ment de ces deux bascules sont pratiquement identiques,

seule la bascule du signal HLS, 123, nécessite une expli-

cation détaillée.

La bascule du signal HLS, 123, réagit à la troisième impulsion dans une trame du signal de commande (c'est-à-dire qu'elle réagit à des impulsions SO et S1 de niveau haut provenant du compteur à deux bits 121), d'une manière qui permet la mise à jour de la sortie de cette bascule. Les impulsions SO et S1 sont appliquées sous la forme de signaux d'entrée à la porte NON-ET 340 dont la sortie commande les portes de transmission 342 et

343. Le signal de sortie de la porte NON-ET 340 est appli-

qué à un premier jeu de bornes de commande opposées des

portes de transmission 342 et 343, et à l'inverseur 344.

Le signal de sortie de l'inverseur 344 est appliqué à un second jeu de bornes de commande opposées des portes de

transmission 342 et 343. Ainsi, pendant le fonctionne-

ment, la porte de transmission 343 est débloquée et la porte de transmission 342 est bloquée par l'apparition

d'une troisième impulsion dans la trame du signal de com-

mande. Du fait que le signal de commande est appliqué à l'entrée de la porte de transmission 343, ce signal est transmis vers l'entrée D de la bascule 345, ce qui met à

jour le signal HLS qui est pris sur la sortie Q de la bas-

cule 345. Le signal de sortie HLS est également renvoyé vers l'entrée de la porte de transmission 342, de fagon qu'en l'absence d'une troisième impulsion dans une trame du signal de commande, la valeur HLS reste mémorisée. Le signal d'horloge est appliqué à l'entrée d'horloge de la bascule 345. Le signal de sortie de labascule du signal HLS,

123, est appliqué au sélecteur de sortie 120.

Comparativement, la bascule d'état pris par défaut 124 fonctionne pratiquement de la même manière,

mais réagit à la quatrième impulsion dans une trame.

Ainsi, la bascule d'état pris par défaut réagit aux impul-

sions SO et S1 d'une trame du signal de commande. Il faut cependant noter que le signal de sortie de la bascule d'état pris par défaut, 124, est prélevé sur la sortie

de la bascule 353, ce qui fait que le signal complémentai-

re DEF est appliqué au sélecteur de sortie 120.

En fonctionnement normal, le sélecteur de sortie a simplement pour fonction d'inverser et de transmettre le signal de commande provenant de la bascule 326 et ce signal devient alors le signal de sortie CONDUCTEUR/BLOQUE qui est appliqué à la section de commande et de détection

113 (figure 4). Cependant, en cas de perte de la communi-

cation entre le point d'E/S et le micro-contrôleur (c'est-

à-dire une perte du signal de commande SIG), le signal de

sortie CONDUCTEUR/BLOQUE est forcé à un état désiré prédé-

terminé qui est défini par les signaux LOS et HLS. Ces deux derniers signaux sont appliqués en tant que signaux d'entrée au sélecteur de sortie 120. Dans le cas o il y a une perte de communication, le sélecteur de sortie 120 maintient le dernier état ou bien il sélectionne un état pris par défaut, selon ce qui a été présélectionné. On effectue la présélection de façon à forcer le point d'E/S dans un état préféré, ou de sécurité, en cas de perte de

la communication.

Les signaux LOS et HLS sont des signaux d'entrée de la porte NON-OU 335 dont le signal de sortie attaque une entrée de la porte NON-OU 337. Le second signal d'entrée de la porte NON-OU 337 est le signal qui provient de la sortie Q de la bascule 326. La porte NON-OU 335 commande ainsi la porte NON-OU 337, d'une manière telle que si l'un ou l'autre des signaux LOS ou HLS est à un niveau haut, la porte NON-OU 337 inverse simplement le signal de commande provenant de la bascule 326. Si au contraire le signal LOS est au niveau bas (perte de la communication) et le signal HLS est également au niveau bas, la sortie de la porte NON-OU 335 est au niveau haut, ce qui maintient à un

niveau bas la sortie de la porte NON-OU 337.

Les signaux LOS, HLS et DEF sont appliqués à la porte NON-OU 336 dont le signal de sortie, ainsi que le signal de sortie de la porte NON-OU 337, sont appliqués en tant que signaux d'entrée à la porte OU 338. Le signal de sortie de la porte OU 338 est le signal de commande

CONDUCTEUR/BLOQUE. Ainsi, en présence d'une perte de com-

munication (LOS au niveau bas) et en l'absence d'ordre demandant de conserver le dernier état (HLS au niveau bas), le signal de sortie CONDUCTEUR/BLOQUE de la porte OU 338 est sélectionné de façon à être le signal d'état pris par défaut DEF (c'est-à-dire que DEF est inversé par la porte NON-OU 336). Le fonctionnement est donc tel que s'il y a une perte de la communication et si la conservation du dernier état n'est pas sélectionnée, une condition prise par défaut est sélectionnée. Bien entendu, en positionnant de façon appropriée la bascule du signal HLS 123 et la bascule d'état pris par défaut, 124, on peut déterminer si le dernier état est conservé ou si la condition d'état

pris par défaut est sélectionnée.

Ce qui précède décrit en détail la voie directe dans la section de commande et de transmission 111. Comme on l'a envisagé précédemment, le retour de l'information de diagnostic codée s'effectue par le réseau de bascules d'état 127 et par le sélecteur de données de type un parmi quatre, 129. Le codage de l'information est décrit en détail en relation avec la figure 10; il suffit cependant de noter ici que les signaux d'entrée, X0-X3 appliqués au réseau de bascules d'état 127 sont codés de façon à conte- nir l'information de diagnostic et d'autres informations qui doivent être renvoyées vers le micro-contrôleur 90 de la figure 3. Le réseau de bascules d'état 127 peut être un dispositif du commerce, tel que le modèle MC14174 fourni par Motorola Inc. L'information codée, XO-X3, est mémorisée dans le réseau de bascules d'état 127 sur le front montant du signal SYNC, qui est également appliqué au codeur d'état 125. Un nouvel ensemble de données est ainsi mémorisé à chaque trame du signal de commande. Ces données forment un signal de diagnostic qui est représentatif des paramètres

de fonctionnement du point d'E/S.

Les données provenant du réseau de bascules d'état 127 sont transmises bit par bit par le sélecteur de

données de type un parmi quatre, 129, vers le micro-

contrôleur 90, par l'intermédiaire de l'amplificateur séparateur 360. Le sélecteur de données 129 réagit à la valeur courante provenant du compteur à 2 bits 121 en fournissant dans l'ordre les valeurs de XO-X3. Ainsi, par exemple, lorsque la première impulsion d'une trame est

reçue, le bit XO des données de diagnostic est émis simul-

tanément. Le sélecteur de données 129 peut être un dispo-

sitif du commerce, comme le modèle MC14052 de Motorola, Inc. La figure montre un table de vérité pour un

codeur d'état tel que le codeur 125 de la figure 4.

L'homme de l'art peut aisément réaliser un codeur conforme à la table de vérité de la figure 10, en utilisant des

éléments de logique combinatoire classiques.

Sur la figure 10, les conditions d'entrée sont indiquées horizontalementau sommet de la partie gauche de la table. Les valeurs possibles que peut prendre chaque entrée sont portées au-dessous, en colonnes. Dans la table, des "1" indiquent qu'une valeur est vraie (ce qui correspond par exemple à un signal de niveau haut), des "O" indiquent qu'une valeur n'est pas vraie et des X indiquent des états "indifférents" (c'est-à-dire que la valeur peut être "1" ou "0", sans aucun effet). Le signal de sortie à 4 bits (XO-X3) du codeur d'état 125 est représenté dans la partie

droite de la table, avec les bits XO-X3 répartis horizonta-

lement en tête des quatre colonnes. Chaque ligne horizontale s'étendant sur les quatre colonnes représente ainsi un mot à 4 bits qui définit sans ambiguïté l'état du point d'E/S. Ce mot à 4 bits constitue les données de diagnostic qui sont renvoyées vers le micro-contrôleur 90 de la figure 4 et

finalement vers l'UCT du contrôleur (figure 1).

A titre d'exemple, la première ligne dans la table de vérité montre un niveau haut dans la colonne de

tension basse, tandis que les colonnes restantes corres-

pondent à des conditions "indifférentes" ou indéterminées.

Dans ces circonstances, le signal de sortie à 4 bits est

déterminé sans ambiguité comme étant un signal ne compre-

nant que des zéros. Ce mot à 4 bits ne comprenant que des

zéros signale une perte de l'alimentation du point d'E/S.

A titre d'exemple supplémentaire, la ligne six montre que l'ordre donné commande le passage de la sortie à l'état conducteur, mais que la sortie est dans une condition de court-circuit. Ainsi, un "1" apparaît dans la première colonne, sous l'en-tête CONDUCTEUR/BLOQUE, ce qui indique que le point d'E/S doit être placé à l'état conducteur,

tandis qu'il y a simultanément une indication de surinten-

sité dans la colonne de surintensité (colonne 6). Le mot de sortie à 4 bits pour cette condition comprend des zéros pour tous les bits, sauf pour X3 qui est au niveau 1. Il y a de façon similaire un ensemble de quinze mots à 4 bits particuliers qui définissent les diverses conditions du

point d'E/S.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Circuit de commande d'entrée/sortie protégé contre les surintensités, prévu pour l'utilisation dans

un système d'entrée/sortie (E/S) d'un automate programma-

ble, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de commutation (141, 161, 175, 176) commandant un courant de charge qui est appliqué à une charge connectée (150, 157, 191), ces moyens de commutation réagissant à un premier état d'un signal d'ordre (CONDUCTEUR/BLOQUE) en passant à l'état conducteur, et à un second état en passant à

l'état bloqué, et comprenant une section de courant prin-

cipale (142) destinée à acheminer une partie principale du courant de la charge, et une section de courant shunt (143) destinée à acheminer une fraction du courant de la charge; des moyens de détection de courant (145, 168,

, 181) conçus de façon à réagir à la fraction du cou-

rant de la charge en produisant un signal représentatif

du courant de la charge; des premiers moyens de référen-

ce produisant un premier signal de référence qui est représentatif d'un niveau intermédiaire du courant de la charge; et des premiers moyens à comparateur (215, 216, 220) qui reçoivent le signal représentatif du courant de la charge et le signal de référence intermédiaire, ces premiers moyens à comparateur déclenchant le signal d'ordre (CONDUCTEUR/BLOQUE) de façon.à bloquer les moyens de commutation (141, 161, 175, 176) chaque fois que le signal représentatif du courant de la charge dépasse le

signal de référence intermédiaire.

2. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un transistor à grille isolée (TGI) (141, 161, 175, 176) du type ayant une section de courant (142) qui correspond à la section de courant principale et une section de simulation (143) qui correspond à la section

de courant shunt.

3. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que les premiers moyens à com-

parateur (215, 216, 220) comprennent en outre des moyens

de temporisation (216, 220) qui provoquent le déclenche-

ment du signal d'ordre bloquant les moyens de commutation (141, 161, 175, 176) à un instant qui dépend de la durée pendant laquelle le signal représentatif du courant de la charge dépasse le signal de référence intermédiaire, et de la valeur du signal représentatif du courant de la

charge.

4. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un transistor à grille isolée (TGI) (141, 161, 175, 176) du type ayant une section de courant (142) qui correspond à la section de courant principale et une section de simulation (143) qui correspond à la section

de courant shunt.

5. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: des seconds moyens de référence produisant un second signal

de référence, ce second signal de référence étant repré-

sentatif d'un niveau excessif du courant de la charge et

ayant une valeur supérieure à celle du signal de référen-

ce intermédiaire; et des seconds moyens à comparateur (207) qui reçoivent le signal représentatif du courant de la charge et le second signal de référence, ces seconds moyens à comparateur (207) déclenchant le signal d'ordre

(CONDUCTEUR/BLOQUE) de façon à bloquer les moyens de com-

mutation (141, 161, 175, 176) de façon pratiquement immé-

diate lorsque le signal représentatif du courant de la

charge dépasse le second signal de référence.

6. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des troisièmes moyens de référence produisant un troisième signal de référence, ce troisième signal de référence étant représentatif d'un niveau minimal du courant de la charge et ayant une valeur inférieure à celle du signal de référence intermédiaire; et des troisièmes moyens à comparateur (214) qui reçoivent le signal représentatif du courant de la charge et le troisième signal de réfé-

rence, ces troisièmes moyens à comparateur (214) produi-

sant un signal de diagnostic qui indique un courant de

charge insuffisant chaque fois que le signal représenta-

tif du courant de la charge est inférieur au troisième

signal de référence.

7. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 6, caractérisé en ce que les moyens de détection de courant comprennent une résistance (145, 168, 180, 181)

de valeur ohmique relativement faible.

8. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 7, caractérisé en ce que les moyens de temporisation

comprennent un réseau de temporisation résistance-capaci-

té (216, 220).

9. Circuit de commutation de sortie protégé contre les surintensités, dans un système d'entrée/sortie

d'un automate programmable, caractérisé en ce qu'il com-

prend: un transistor à grille isolée (TGI) (141, 161, , 176) qui réagit à un signal d'ordre (CONDUCTEUR/ BLOQUE) en se bloquant et en se débloquant pour commander

la circulation du courant électrique dans une charge con-

nectée (150, 157, 191), ce TGI ayant une section princi-

pale (142) destinée à acheminer une partie principale du courant de la charge, et une section de simulation (143) destinée à acheminer une fraction relativement faible du courant de la charge; un premier élément de circuit (145, 168, 180, 181) qui réagit à la partie de simulation

du courant de la charge en produisant un signal représen-

tatif du courant total de la charge; et un second élément de circuit (215) qui réagit au signal de courant de la charge en déclenchant le signal d'ordre (CONDUCTEUR/BLOQUE) qui bloque le TGI (141, 161, 175, 176) en cas-d'apparition

d'un courant excessif dans celui-ci.

10. Circuit de commutation de sortie selon la revendication 9, caractérisé en ce que le second élément de circuit (215) comprend des moyens de temporisation (216, 220) qui déclenchent le signal d'ordre bloquant le TGI (141, 161, 175, 176) à un instant qui dépend de la

valeur et de la durée du courant excessif.

11. Circuit de commutation de sortie selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier élément de circuit comprend une résistance (145, 168, 180, 181) de

valeur ohmique faible.

12. Circuit de commutation de sortie selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de temporisation comprennent un réseau résistance-capacité (216, 220) destiné à recevoir le signal de courant de la charge et à produire une valeur retardée de celui-ci; et le second élément de circuit comprend une première source de référence qui produit une première valeur de référence représentative d'une première valeur présélectionnée du courant excessif, et un premier comparateur (215) qui compare la valeur retardée du courant de la charge et la première valeur de référence, de façon à déclencher le signal d'ordre (CONDUCTEUR/BLOQUE) qui bloque le TGI (141, 161, 175, 176) chaque fois que la valeur retardée

dépasse la valeur de référence.

13. Circuit d'entrée/sortie incorporé dans un système de commande programmable et capable de fournir une information de diagnostic concernant ses conditions de charge courantes, caractérisé en ce qu'il comprend: un transistor à grille isolée (TGI) (141, 161, 175, 176) qui réagit à un signal d'ordre (CONDUCTEUR/BLOQUE) en se bloquant et en se débloquant pour commander la circulation du courant dans une charge connectée (150, 157, 191), ce

TGI ayant une section principale (142) destinée à achemi-

ner une partie principale du courant de la charge, et une

section de simulation (143) destinée à acheminer une frac-

tion du courant de la charge; des moyens de détection de courant (145, 168, 180, 181) conçus de façon à réagir à ladite fraction du courant de la charge en produisant un signal de charge représentatif du courant total de la charge; un premier élément de circuit (215, 216, 220) qui réagit au signal de charge en produisant un premier

signal de diagnostic qui indique si le courant de la char-

ge est supérieur ou inférieur à une première valeur présé-

lectionnée de ce courant; un second élément de circuit (207) qui réagit au signal de charge en produisant un second signal de diagnostic qui indique si le courant de la charge est supérieur ou inférieur à une seconde valeur

présélectionnée de ce courant, cette seconde valeur pré-

sélectionnée étant supérieure à la première valeur présé-

lectionnée; et un troisième élément de circuit (214) qui réagit au signal de charge en produisant un troisième

signal de diagnostic qui indique si le courant de la char-

ge est supérieur ou inférieur à une troisième valeur pré-

sélectionnée de ce courant, cette troisième valeur présé-

lectionnée étant inférieure à la première valeur présélec-

tionnée.

14. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (216, 220) destinés à recevoir le premier signal de diagnostic et qui commandent le blocage du TGI (141, 161, 175, 176) à un instant qui dépend de la durée pendant

laquelle le courant de la charge est supérieur à la pre-

mière valeur présélectionnée.

15. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens destinés à recevoir le second signal de diagnostic et qui commandent le blocage du TGI (141, 161, 175, 176) de façon pratiquement immédiate lorsque le courant de la

charge est supérieur à la seconde valeur présélectionnée.

16. Circuit d'entrée/sortie selon la revendica-

tion 15, caractérisé en ce que la troisième valeur présé-

lectionnée est notablement inférieure à la première valeur présélectionnée et le troisième signal de diagnostic indi-

que que la charge (150, 157, 191) est ouverte ou déconnec-

tée, chaque fois que le courant de la charge est inférieur

à la troisième valeur présélectionnée.

17. Circuit de commande d'entrée/sortie (E/S), prévu pour l'utilisation dans un système d'entrée/sortie d'un automate programmable, et capable de fournir une information de diagnostic représentative de ses conditions de fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend: des

moyens de commutation (141, 161, 175, 176) destinés à com-

mander le courant de charge qui est appliqué à une charge connectée (150, 157, 191), ces moyens de commutation se bloquant et se débloquant sous l'action d'un signal

d'ordre (CONDUCTEUR/BLOQUE) et ayant une section de cou-

rant principale (142) destinée à acheminer une partie

principale du courant de la charge, et une section de cou-

rant shunt (143) destinée à acheminer une fraction du cou-

rant de la charge; des moyens de détection de courant (145, 168, 180, 181) qui réagissent à ladite fraction du courant de la charge en produisant un signal de courant de la charge; un premier élément de circuit (207, 214, 215) qui réagit au signal de courant de la charge en produisant

un ensemble de signaux représentatifs de la plage du cou-

rant de la charge; un second élément de circuit destiné à produire un signal de charge représentatif du niveau de tension qui est appliqué à la charge connectée (150, 157, 191); un troisième élément de circuit destiné à produire

un signal de tension de ligne d'alimentation, représenta-

tif du niveau d'une tension d'alimentation fournie pour un tel circuit d'entrée/sortie; et des moyens de codage (125) qui réagissent à l'ensemble de signaux de courant de la charge, au signal de tension de la charge et au signal de tension de la ligne d'alimentation, en produisant un signal de diagnostic codé ayant une valeur codée qui dépend de ces signaux et qui est représentative desdites conditions de fonctionnement.

18. Circuit de commande d'entrée/sortie selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détection de température (229) qui réagissent à la température des moyens de commutation

(141, 161, 175, 176) en produisant un signal représenta-

tif de leur température, et en ce que les moyens de coda-

ge (125) réagissent en outre au signal de température.

19. Circuit de commande d'entrée/sortie selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un transistor à grille isolée

(141, 161, 175, 176).

20. Circuit de commande d'entrée/sortie selon la revendication 19, caractérisé en ce que le premier élément de circuit comprend des circuits comparateurs (207, 214, 215), et l'ensemble de signaux de courant de la charge comprend des signaux qui indiquent des niveaux

haut, intermédiaire et bas du courant de la charge.