IT201800008166A1

IT201800008166A1 - Disposizione circuitale elettronica e procedimento per la verifica persistente della continuità elettrica di un filo conduttore, in particolare un filo di collegamento tra un dispositivo emettitore di un segnale elettrico digitale ed una unità di elaborazione remota di detto segnale.

Info

Publication number: IT201800008166A1
Application number: IT102018000008166A
Authority: IT
Inventors: Pasquale Pelliccia
Original assignee: Lp Electronics Srl
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-02-23
Also published as: WO2020039395A8; EP3841563C0; MA53441A; EP3841563A1; WO2020039395A1; EP3841563B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: “Disposizione circuitale elettronica e procedimento per la verifica persistente della continuità elettrica di un filo conduttore, in particolare un filo di collegamento tra un dispositivo emettitore di un segnale elettrico digitale ed una unità di elaborazione remota di detto segnale”

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda le applicazioni elettroniche in generale, e più specificamente i collegamenti di segnale cablati, ad esempio i collegamenti tra dispositivi emettitori di segnali elettrici di stato di un impianto ed una unità di controllo remota ad esso associata. In particolare, la presente invenzione riguarda la verifica persistente della continuità elettrica di un filo conduttore, in particolare un filo di collegamento per la trasmissione di un segnale di stato di un impianto.

Più specificamente, la presente invenzione riguarda un disposizione circuitale elettronica ed un procedimento per la trasmissione via filo a distanza di un segnale digitale emesso da un dispositivo emettitore di un segnale elettrico di stato associato sul campo ad un impianto, verso una unità di elaborazione remota di detto segnale digitale.

Nell'ambito dell'automazione industriale, i circuiti logici di controllo di un impianto sono realizzati programmando apparecchiature circuitali di controllo (PLC), alle quali fanno riferimento i sensori, attuatori, pulsanti, selettori ed altri dispositivi datori di segnale utilizzati sul campo, ossia nell'impianto. Normalmente, tra questi i sensori, quali ad esempio i sensori di fine corsa, sono fisicamente anche molto distanti dall'apparecchiatura di controllo e i cavi elettrici di collegamento possono essere molto lunghi.

In alcune applicazioni è necessario tenere sotto controllo l'integrità dei cavi di collegamento tra i sensori e l'apparecchiatura di controllo intervenendo tempestivamente a fronte di un loro degrado prima che il relativo sensore invii un segnale di stato rilevante verso l'apparecchiatura di controllo, ma inutilmente se i cavi di collegamento sono danneggiati o interrotti.

La maggior parte delle apparecchiature che svolgono un ciclo automatico, un controllo di processo o qualsiasi altra attività di automazione industriale hanno la stessa struttura: una porzione di controllo includente uno o più quadri elettrici dove risiedono i componenti intelligenti che svolgono i programmi e dove sono eseguiti i software applicativi, ed una porzione di attuazione - separata dalla porzione di controllo - residente sul campo dove avviene il processo automatico o la lavorazione per cui un impianto o una macchina sono stati realizzati.

Queste due entità sono separate in quanto i componenti elettrici ed elettronici che eseguono i programmi di controllo devono essere posti al riparo dall'ambiente nel quale avviene un processo o una lavorazione industriale, normalmente per preservarli dalla polvere, da eventuali temperature eccessive, dalla presenza di trucioli o residui di lavorazione, da vapori nocivi e da ogni altra condizione che potrebbe danneggiarli. Perciò, tutti questi componenti sono raccolti in uno o più quadri elettrici, chiusi, anche dotati di un impianto di condizionamento, situati lontano dalla zona di lavorazione vera e propria. Normalmente, questi componenti includono dispositivi intelligenti che eseguono un software diverso per ogni applicazione, nella maggior parte dei casi uno o più PLC (controllore logico programmabile) specificatamente costruiti per operare nell'ambiente industriale.

Siffatti controllori funzionano tutti con criteri simili, essi presentano un numero variabile di ingressi e un numero variabile di uscite, da comporre in funzione dell'applicazione desiderata.

Gli ingressi e le uscite di un controllore sono normalmente utilizzati secondo due tipologie distinte di segnali, digitali o analogici.

Si parla di ingressi e uscite digitali quando l'informazione è semplificata in due sole condizioni, ad esempio denominate "segnale alto" e "segnale basso": quando ad un relativo morsetto è presente una predeterminata tensione di riferimento o una tensione superiore ad una prima soglia di riferimento è definita una condizione di "segnale alto", quando tale tensione non è presente o è inferiore ad una seconda soglia di riferimento è definita una condizione di "segnale basso".

Si parla di ingressi e uscite analogiche quando si possono gestire un numero variabile di valori intermedi tra una tensione di valore nullo ed una massima tensione di riferimento predeterminata.

Ad esempio, normalmente un segnale digitale presenta una tensione di riferimento di 24V in tensione continua, quindi se è presente ad un morsetto una tensione di 24V è riconosciuto uno stato di "segnale alto", altrimenti è riconosciuto uno stato di "segnale basso". Per un segnale analogico la tensione di riferimento più comune è una tensione di 10V in corrente continua, perciò un ingresso analogico o un'uscita analogica sono sensibili a qualunque valore intermedio compreso tra 0V e 10V, e possono gestire anche centinaia di stati differenti.

La presente invenzione si applica a ingressi di tipo digitale.

Nella zona di lavorazione di un processo industriale sono installati i sensori e gli attuatori necessari a svolgere automaticamente un compito prestabilito. I sensori del controllo di processo sono necessari per dare ad un circuito di controllo le informazioni riguardanti le condizioni e gli stati di tutte le variabili indispensabili al governo di una applicazione. Ad esempio, esistono: - sensori induttivi di prossimità, per individuare la posizione di un componente meccanico rispetto ad un altro a seguito di un movimento manuale o automatico dello stesso;

- sensori di pressione, per stabilire il livello della pressione di un impianto pneumatico o idraulico;

- sensori di posizione, per individuare la posizione assunta da un elemento, ad esempio uno stelo o cilindro pneumatico, a seguito di un movimento automatico dell'elemento stesso;

- sensori di temperatura, per rilevare quando un componente raggiunge una temperatura desiderata o se la temperatura in uno specifico punto di un impianto raggiunge un valore anomalo o pericoloso; - sensori a ultrasuoni o capacitivi per determinare, ad esempio, il livello di un fluido all'interno di un serbatoio.

Gli attuatori del controllo di processo sono invece indispensabili per svolgere i comandi impartiti dal circuito di controllo nelle varie fasi di lavorazione. Essi comprendono, ad esempio:

- la rotazione di motori elettrici, per la movimentazione di parti di una macchina, per l'azionamento di dispositivi quali ventilatori e aspiratori, per lo spostamento di pezzi tramite nastri trasportatori;

- l'attivazione di valvole pneumatiche, per la movimentazione di parti di una macchina tramite l'uso di sistemi pneumatici;

- l'utilizzo di segnali luminosi e/o acustici di diagnostica o allarme.

Il controllore di un impianto raccoglie dispositivi di controllo protetti in uno più quadri elettrici riparati e accessibili in un luogo separato dal luogo dove si svolge la lavorazione o il processo automatico. Nel luogo in cui si svolge la lavorazione o il processo automatico sono invece istallati sensori e attuatori. La distanza tra i quadri elettrici di controllo dall'ambiente dove sono installati i sensori e gli attuatori può essere anche di qualche centinaio di metri e le connessioni elettriche tra i sensori e il controllore sono generalmente realizzate tramite cavi e morsettiere, a volte utilizzando anche quadri elettrici intermedi di raccordo e raccolta dei segnali.

Nel tragitto delle informazioni dai sensori al controllore lungo un collegamento filare può avvenire un guasto elettrico, un'anomalia o un problema, ad esempio dovuto alla rottura di un cavo o a un cortocircuito accidentale tra cavi di segnale, che comporta la modifica o l'interruzione dei segnali stessi, con conseguente problema generale dell'impianto.

Se il problema è grave il controllore o qualsiasi altro componente ad esso associato è in grado di generare un allarme e il malfunzionamento diventa palese.

A volte, invece, il problema non è grave e l'anomalia non si manifesta sino a quando non è necessario utilizzare la specifica informazione che dovrebbe essere trasportata dal cavo difettoso. In quel momento, tuttavia, è troppo tardi per porre rimedio e l'informazione ricavata dal controllore è evidentemente falsa o fuorviante.

Normalmente, in un sistema di controllo digitale agli ingressi del controllore affluiscono "segnali alti" e "segnali bassi" che vengono acquisiti con una tecnica progettata per minimizzare i possibili guasti.

Alcuni esempi possono chiarire le soluzioni tecnologiche attualmente adottate.

Si pensi di controllare con un PLC la pressione di un pulsante per mezzo del quale è possibile arrestare una fase di una lavorazione industriale. Il segnale sarà quindi "alto" oppure "basso" in funzione dello stato del pulsante, ossia la pressione del pulsante genera uno dei due livelli possibili. L'esperienza suggerisce che il guasto più probabile è nell'interruzione del cavo, quindi un cavo interrotto non propaga un segnale "alto". In questo caso, è possibile scegliere che la pressione del pulsante per fermare una macchina determini una segnalazione veicolata tramite un "segnale basso", così un guasto dovuto ad una interruzione del cavo (che è il caso più probabile) provoca l'arresto della macchina anche se il pulsante non viene premuto. Tutto ciò va a favore della sicurezza dell'impianto. L'operatore infatti potrà verificare che la macchina si è fermata a causa del guasto del cavo che porta il segnale di arresto invece che volontariamente. La situazione opposta sarebbe invece molto più pericolosa. Infatti, scegliendo che la pressione del pulsante determini una segnalazione tramite un "segnale alto", qualora si interrompesse la continuità elettrica del cavo, una pressione del pulsante di arresto determinerebbe una segnalazione che non può più giungere al controllore e di conseguenza la macchina non potrebbe essere arrestata.

A titolo di ulteriore esempio, si pensi di attivare con un PLC una uscita per la movimentazione di un nastro trasportatore che trasferisce un pezzo di lavorazione da una stazione a quella successiva. Un sensore informa il PLC quando il pezzo è arrivato a destinazione ed il PLC ferma di conseguenza il nastro trasportatore. Se il cavo che trasmette il segnale dal sensore al PLC si interrompe per qualsiasi motivo il PLC continuerà a movimentare il nastro con la conseguenza di trasportare il pezzo in una posizione sbagliata o pericolosa, sino a che ci sarà un intervento manuale di un operatore o l'intervento di un controllo automatico successivo da parte del PLC, che comunque arriverà in ritardo. Il pezzo avrà già superato la posizione programmata.

La presente invenzione si prefigge quindi lo scopo di fornire una soluzione soddisfacente ai problemi in precedenza esposti, evitando gli inconvenienti della tecnica nota.

In particolare, la presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire una soluzione che permetta la verifica della continuità elettrica di un filo conduttore, e in particolare una soluzione che permetta la verifica persistente della continuità elettrica di un filo conduttore.

Secondo la presente invenzione tale scopo viene raggiunto grazie ad una disposizione circuitale elettronica per la trasmissione via filo a distanza di un segnale digitale emesso da un dispositivo emettitore di un segnale elettrico di stato associato sul campo ad un impianto verso una unità di elaborazione remota di detto segnale digitale, avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1.

Forma ulteriore oggetto dell'invenzione un procedimento per la trasmissione via filo a distanza di un segnale digitale emesso da un dispositivo emettitore di un segnale elettrico di stato associato sul campo ad un impianto verso una unità di elaborazione remota di detto segnale digitale, avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 9.

Modi particolari di realizzazione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrale della presente descrizione.

In sintesi, la presente invenzione si fonda sul principio di annegare in un segnale digitale di stato, trasmesso da un sensore o simile dispositivo datore o emettitore di segnale verso un controllore o simile unità di elaborazione remota ricevitore di detto segnale, per sua natura avente un valore binario la cui evoluzione è imprevedibile nel tempo, una informazione periodica che non perturba detto segnale digitale di stato, ma nel contempo permette un monitoraggio continuo della vitalità del collegamento filare tra detto dispositivo emettitore e detta unità di elaborazione remota.

L'idea principale realizzata dall'invenzione è quella di variare continuamente, in modo costante e preferibilmente rapido, lo stato del segnale trasmetto via filo in ingresso ad un circuito di controllo (ad esempio, un PLC di una apparecchiatura di controllo) con una successione di livelli alto e basso, che il circuito di controllo interpreterà come corretto collegamento del sensore ad esso collegato, in quanto un difetto del collegamento avrebbe l'effetto di portare l'ingresso sempre ad un valore di riferimento, ad esempio un segnale basso, a causa dell'interruzione del cavo, oppure un segnale alto a causa del cortocircuito con una tensione di alimentazione.

Secondo l'invenzione un circuito elettronico associato ad un sensore è predisposto per rilevare il segnale emesso da tale sensore, rappresentativo dello stato del sensore, ossia indicativo dello stato del componente dell'impianto monitorato da detto sensore, e per generare un segnale composto, continuamente variabile, per la segnalazione dello stato del sensore e dello stato del collegamento. Ciò avviene utilizzando i cavi di collegamento dei sensori verso il circuito di controllo e la variabilità continua del segnale composto consente al circuito di controllo di interpretare correttamente lo stato del sensore e l'integrità del collegamento elettrico che lo riguarda.

Vantaggiosamente la disposizione circuitale oggetto dell'invenzione è installata quanto più possibile adiacente ai sensori o trasduttori ed è predisposta per modificare il segnale emesso dai sensori o trasduttori e diretto verso il circuito di controllo, fornendo informazioni aggiuntive rispetto al solo stato del sensore o trasduttore.

In questa forma di realizzazione occorre inoltre stabilire come ricavare l'informazione utile dello stato del sensore annegata nel treno di impulsi utilizzati per veicolare una informazione sullo stato del collegamento. Per questo motivo, il segnale composto generato dalla disposizione circuitale oggetto dell'invenzione è un'onda ripetitiva, un segnale ad onda quadra variabile tra gli stati alto e basso in cui il rapporto tra la durata del segnale alto e la durata del segnale basso è variabile in funzione dello stato del sensore.

In particolare, il segnale composto inviato verso il circuito di controllo è preferibilmente un segnale a forma di onda quadra a frequenza variabile o a duty cycle variabile.

Ad esempio, quando l'informazione utile sullo stato del sensore è un segnale alto, allora l'informazione sullo stato del collegamento è un segnale basso. Quando l'informazione utile sullo stato del sensore è un segnale basso, allora l'informazione sullo stato del collegamento è un segnale alto.

La durata di segnale indicativa dell'informazione sullo stato del collegamento è una frazione della durata di segnale indicativa dell'informazione sullo stato del sensore, o, in alternativa, la durata di segnale indicativa dell'informazione sullo stato del collegamento è una frazione della durata di segnale complessiva includente la durata di segnale indicativa dell'informazione sullo stato del collegamento e la durata di segnale indicativa dell'informazione sullo stato del sensore.

Il circuito di controllo possiede al proprio interno circuiti logici in grado di decifrare il segnale composto, acquisendo una informazione sullo stato del sensore, ma anche estraendovi una informazione aggiunta sullo stato del collegamento filare tra il sensore e il circuito di controllo.

Vantaggiosamente, la soluzione oggetto dell'invenzione ovvia agli inconvenienti della tecnica nota permettendo ad una unità di elaborazione o circuito di controllo di verificare costantemente lo stato del collegamento filare che lo mette in comunicazione con uno o più sensori sul campo, tramite un particolare segnale prodotto da tali sensori.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione verranno più dettagliatamente esposti nella descrizione particolareggiata seguente di una sua forma di attuazione, data a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è un diagramma schematico di una disposizione circuitale elettronica per la trasmissione via filo a distanza di un segnale digitale emesso da un dispositivo emettitore di un segnale elettrico di stato associato sul campo ad un impianto, verso una unità di elaborazione remota di detto segnale digitale;

la figura 2 è un diagramma schematico di una disposizione circuitale elettronica oggetto dell'invenzione;

le figure 3a e 3b sono forme d'onda rappresentative di un segnale composto oggetto dell'invenzione; e

le figure 4a, 4b, 4c mostrano diagrammi rappresentativi dell'evoluzione temporale dei segnali scambiati tra un dispositivo emettitore ed una unità di elaborazione remota, secondo differenti forme di realizzazione dell'invenzione, in differenti condizioni operative.

In figura 1 è mostrata una disposizione circuitale per il controllo di un impianto, comprendente una sezione F sul campo ed un quadro elettrico Q remoto di controllo. La sezione F sul campo include una pluralità di sensori S1, S2, S3 associati sul campo ad un impianto ed attestati, tramite rispettivi collegamenti filari SC1, SC2 e SC3, ad una unità di trasmissione su bus B. Dall'unità di trasmissione su bus B emerge un bus filare di segnale che corre dalla sezione F sul campo fino al quadro elettrico remoto Q, che comprende un circuito PLC o controllore C.

I sensori S1, S2, S3 dell'esempio di realizzazione descritto sono dispositivi emettitori di un segnale elettrico digitale di stato indicativo dello stato di una parte o di un dispositivo dell'impianto. Con il termine stato si intende una condizione fisica di una parte o di un dispositivo dell'impianto, come ad esempio la sua posizione rispetto ad una posizione di riferimento (è il caso dei sensori di fine corsa associati ad una componente mobile dell'impianto) o la sua configurazione (è il caso di interruttori automatici di protezione).

La rappresentazione di figura 2 meglio descrive la disposizione circuitale oggetto dell'invenzione in corrispondenza di un sensore o datore di segnale S.

Il sensore o datore di segnale S presenta tre uscite, rispettivamente una prima uscita normalmente aperta NA, una seconda uscita normalmente chiusa NC ed una uscita comune C.

Al sensore S in figura 2, è accoppiato un circuito elettronico per la generazione di un segnale digitale composto per la trasmissione via filo ad una unità di elaborazione remota.

In corrispondenza di un'estremità di ricezione del collegamento filare, presso il quadro elettrico remoto Q, il circuito PLC o controllore C rappresenta detta unità di elaborazione remota alla quale è associato un circuito elettronico di riconoscimento di segnale.

Il circuito elettronico per la generazione di un segnale digitale composto, o circuito compositore di segnale, include un circuito di rilevamento D, atto ad essere collegato ad una uscita di segnale del dispositivo emettitore S e predisposto per rilevare il valore di detto segnale digitale ad istanti di tempo di rilevamento predeterminati secondo una frequenza di rilevamento assegnata, e un circuito G di formazione di detto segnale digitale composto, atto a generare un segnale digitale ad onda quadra ad una predeterminata frequenza di segnalazione, avente un predeterminato duty cycle in un periodo di segnalazione, che è funzione del valore del segnale digitale rilevato.

In questa forma di realizzazione, essendo la commutazione dell'uscita normalmente aperta critica per comunicare uno stato anomalo al PLC C attraverso un collegamento filare SC, il circuito di rilevamento D e il circuito G di formazione di detto segnale digitale composto sono raffigurati a valle del percorso tra l'uscita normalmente aperta NA ed il collegamento comune C.

Il circuito elettronico di riconoscimento di segnale presso il circuito PLC o controllore C è predisposto per ricevere il segnale digitale composto e verificare la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione.

La sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico del segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione è indicativa di una integrità del collegamento filare.

Un segnale digitale composto è esemplificativamente mostrato nelle figure 3a e 3b. Esso comprende una porzione di segnale rappresentativa dello stato logico del segnale digitale emesso dal dispositivo emettitore e una porzione di segnale di determinazione della continuità elettrica del collegamento di trasmissione. In figura 3a è mostrato un segnale composto la cui porzione di segnale rappresentativa dello stato logico del segnale digitale emesso dal dispositivo emettitore è rappresentativa di un "segnale alto". In figura 3b è mostrato un segnale composto la cui porzione di segnale rappresentativa dello stato logico del segnale digitale emesso dal dispositivo emettitore è rappresentativa di un "segnale basso".

Il segnale digitale composto è un segnale ad onda quadra avente un predeterminato duty cycle in un periodo di segnalazione, che è funzione del valore del segnale digitale rilevato.

Ogni periodo dell'onda quadra del segnale digitale composto include un primo valore corrispondente allo stato logico di detto segnale digitale rilevato, che è mantenuto per almeno un primo intervallo di tempo includente un predeterminato istante di lettura da parte del circuito di riconoscimento di segnale, ed un secondo valore complementare a detto primo valore per un secondo intervallo di tempo.

Con riferimento alla figura 4a è descritta di seguito una forma realizzativa esemplificativa dell'evoluzione temporale dei segnali scambiati tra un dispositivo emettitore ed una unità di elaborazione remota, secondo l'invenzione.

Nel primo diagramma è riprodotto l'andamento di un segnale di stato SS, normalmente basso, emesso dal sensore S (o meglio, dalla uscita normalmente aperta NA del sensore S) che per un evento anomalo rilevato dal sensore S commuta al tempo te al livello alto.

Con tD1, ..., tD6 è indicata una successione periodica di istanti temporali di rilevamento del segnale di stato SS da parte del circuito di rilevamento D.

Nel secondo diagramma è riprodotto l'andamento del segnale digitale composto presente sul collegamento filare SC tra detto dispositivo emettitore e detta unità di elaborazione remota. Il segnale digitale composto è un segnale ad onda quadra in un periodo di segnalazione corrispondente al periodo che intercorre tra ogni istante di rilevamento del segnale di stato SS, ed è funzione del valore del segnale digitale rilevato agli istanti tD1, ..., tD6. In particolare, ad ogni istante di segnalazione tS1, ..., tS6 - che corrisponde, a meno di un ritardo predeterminato, ad un istante di rilevamento tD1, ..., tD6 del segnale di stato SS, il segnale digitale composto presenta un fronte di commutazione. Sebbene in una forma di realizzazione preferita, la frequenza di segnalazione corrisponda alla frequenza di rilevamento, la frequenza di segnalazione può anche essere multipla o sotto-multipla della frequenza di rilevamento.

In una forma di realizzazione esplicativa dell'invenzione, ogni periodo di onda quadra del segnale digitale composto include un primo sottoperiodo in cui il segnale digitale composto presenta un livello alto ed un secondo sotto-periodo in cui il segnale composto presenta un livello basso.

A partire da un istante di tempo di segnalazione tSi conseguente ad un rispettivo istante di rilevamento tDi del segnale digitale in ingresso, la durata del primo sotto-periodo è funzione dello stato logico del segnale digitale rilevato, e specificamente è superiore all'intervallo di tempo intercorrente tra l'istante di tempo di segnalazione tSi ed un successivo istante di tempo di lettura tRi da parte del circuito di riconoscimento di segnale presso il circuito controllore C se il segnale digitale in ingresso presenta uno stato logico alto, ed inferiore all'intervallo di tempo intercorrente tra detto istante di tempo di segnalazione tSi ed un successivo istante di tempo di lettura tRi da parte di detto circuito di riconoscimento di segnale se il segnale digitale in ingresso presenta uno stato logico basso.

Nel terzo diagramma della figura 4a è mostrato un segnale SPLC di riconoscimento del segnale di stato SS e dell'integrità del collegamento filare presso il circuito di controllo C dell'unità remota.

Con tR1, ..., tR5 sono indicati istanti di tempo successivi di riconoscimento del segnale di stato che possono essere innescati conseguentemente ai fronti di salita agli istanti di tempo tS1, ..., tS6 con un ritardo predeterminato.

Come rappresentato in figura, agli istanti tR1, tR2 e tR3 il circuito di riconoscimento del segnale rileva uno stato logico di segnale basso, ed agli istanti tR4 e tR5 il circuito di riconoscimento del segnale rileva uno stato logico di segnale alto. Conseguentemente, il circuito di riconoscimento emette rispettivamente un segnale logico SPLC basso fino all'istante tR4, a partire dal quale esso emette un segnale logico alto.

In figura 4b è mostrata una successione di segnali in cui - a causa di una anomalia sul collegamento filare - non è più trasmesso il segnale composto sul collegamento SC dopo l'istante di tempo di segnalazione tS3 (a tratteggio è indicato il segnale composto generato, mai ricevuto dal PLC).

Se il circuito di riconoscimento del segnale non rileva più un fronte di salita per un tempo superiore ad un predeterminato intervallo di tempo, ad esempio all'intervallo di tempo di segnalazione TS, esso emette un segnale di anomalia SA (ossia, il segnale SA commuta da un livello basso ad un livello alto).

Pertanto, l'unità di elaborazione remota è predisposta per la segnalazione di una anomalia se l'associato circuito elettronico di riconoscimento di segnale non accerta la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico del segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione.

In figura 4c è mostrata una serie di diagrammi in una forma di realizzazione in cui per ogni periodo di segnalazione sono indicate terne di istanti di tempo successivi di riconoscimento del segnale di stato con tR1, tR1', tR1'',..., tR5, tR5', tR5'' ricostruiti autonomamente dal circuito di controllo C in sincrono con il circuito compositore di segnale, ossia conoscendo il circuito di controllo C la durata del periodo di onda quadra del segnale digitale composto. Specificamente, gli istanti di tempo di riconoscimento tRi e tRi' corrispondenti di ciascuna terna sono innescati in modo tale da ricadere in corrispondenza di un primo ed un secondo sottoperiodo dell'onda quadra del segnale composto, in cui detto segnale presenta rispettivamente un valore alto ed un valore basso, o viceversa, indipendentemente dal valore del segnale di stato SS, mentre gli istanti di tempo di riconoscimento tRi'' sono innescati in modo tale da ricadere in corrispondenza di un primo ed un secondo sotto-periodo dell'onda quadra del segnale composto, in cui detto segnale presenta rispettivamente un valore alto ed un valore basso in funzione del valore del segnale di stato SS.

Se il circuito di riconoscimento del segnale non rileva in una coppia di istanti di tempo di riconoscimento tRi e tRi' corrispondenti un livello alto ed un livello basso, poiché a causa di una anomalia sul collegamento filare non è più trasmesso il segnale composto sul collegamento SC, esso emette un segnale di anomalia SA. In figura 4c questo è rappresentato agli istanti di tempo di riconoscimento tR5 e tR5', dove a causa di una anomalia il segnale sul collegamento SC è sempre al valore basso (a tratteggio è indicato il segnale composto generato, mai ricevuto dal PLC).

In una forma di realizzazione alternativa, il circuito elettronico di riconoscimento di segnale è predisposto per rilevare l'intervallo di tempo intercorrente tra un fronte di salita ed il successivo fronte di discesa del segnale digitale composto, e l'intervallo di tempo intercorrente tra il fronte di discesa ed il successivo fronte di salita.

In generale, l'unità di elaborazione remota è predisposta per la segnalazione di una anomalia se l'associato circuito elettronico di riconoscimento di segnale non accerta la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico del segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione.

In pratica, basandosi sulla presenza di un fronte positivo del segnale generato dal circuito di controllo associato al sensore, ossia di un fronte di commutazione del segnale da basso ad alto, il circuito di controllo verifica, dopo un tempo predeterminato, ad esempio 20ms, il valore assunto dal segnale. Tale valore rappresenta lo stato del sensore.

In questo modo il PLC è in grado di verificare che sull'ingresso relativo alla segnalazione da parte di un determinato sensore il segnale varia con continuità, e ciò è indicativo del corretto funzionamento del cavo di collegamento. Al contrario, se il segnale rimane costantemente al valore alto o al valore basso per un tempo predeterminato, ad esempio superiore a qualche ciclo di verifica, ad esempio 100ms, tale condizione è interpretata come condizione di allarme dovuta a un problema di integrità del cavo.

Vantaggiosamente, questa tecnica è facilmente realizzabile su ogni dispositivo emettitore di segnali di stato e su ogni dispositivo di controllo, e consente di avere un controllo dell'affidabilità del collegamento per ogni dispositivo datore di segnale che si ritiene importante vigilare.

Dal punto di vista della realizzazione pratica, il circuito per la generazione del segnale composto oggetto dell'invenzione deve essere utilizzato nelle vicinanze del dispositivo datore di segnale da controllare, e ancora meglio se è integrato ad esso, in modo tale da limitare il più possibile la presenza di fili elettrici a monte del cavo di collegamento che potrebbero, anch'essi, originare anomalie da interruzione della continuità o da cortocircuito. In realtà, questo circuito può essere miniaturizzato a sufficienza per essere inserito direttamente all'interno di un corpo contenitore di un sensore quale ad esempio un sensore di fine corsa, facendone parte integrante.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo allontanarsi dall'ambito di protezione dell'invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Disposizione circuitale elettronica per la trasmissione via filo a distanza di un segnale digitale emesso da un dispositivo emettitore di un segnale elettrico di stato associato sul campo ad un impianto, verso una unità di elaborazione remota di detto segnale digitale, caratterizzato dal fatto che detta disposizione circuitale include: in corrispondenza di un'estremità di trasmissione di un collegamento filare tra detto dispositivo emettitore ed una unità di elaborazione remota, un circuito elettronico per la generazione di un segnale digitale composto per la trasmissione via filo, in cui detto segnale digitale composto comprende una porzione di segnale rappresentativa dello stato logico del segnale digitale emesso dal dispositivo emettitore e una porzione di segnale di determinazione della continuità elettrica del collegamento di trasmissione, e in corrispondenza di un'estremità di ricezione del collegamento filare, un circuito elettronico di riconoscimento di segnale associabile a detta unità di elaborazione remota, dal fatto che detto circuito elettronico per la generazione di un segnale digitale composto include: - mezzi circuitali di rilevamento, atti ad essere collegati ad una uscita di segnale del dispositivo emettitore e predisposti per rilevare il valore di detto segnale digitale ad istanti di tempo di rilevamento predeterminati secondo una frequenza di rilevamento assegnata, e - mezzi circuitali di formazione di detto segnale digitale composto, atti a generare un segnale digitale ad onda quadra ad una predeterminata frequenza di segnalazione, avente un predeterminato duty cycle in un periodo di segnalazione che è funzione del valore del segnale digitale rilevato, e dal fatto che detto circuito elettronico di riconoscimento di segnale è predisposto per ricevere detto segnale digitale composto e verificare la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione, per cui la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione è indicativa di una integrità di detto collegamento filare.
2. Disposizione circuitale elettronica secondo la rivendicazione 1, in cui ogni periodo di detta onda quadra del segnale digitale composto include un primo valore corrispondente allo stato logico di detto segnale digitale rilevato, che è mantenuto per almeno un primo intervallo di tempo includente un predeterminato istante di lettura da parte di detto circuito di riconoscimento di segnale, ed un secondo valore complementare a detto primo valore per un secondo intervallo di tempo.
3. Disposizione circuitale elettronica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ogni periodo di detta onda quadra include: un primo sotto-periodo in cui detto segnale digitale composto presenta un livello alto a partire da un istante di tempo di segnalazione conseguente ad un rispettivo istante di rilevamento del segnale digitale in ingresso, la cui durata è funzione dello stato logico di detto segnale digitale rilevato, e specificamente è superiore all'intervallo di tempo intercorrente tra detto istante di tempo di segnalazione ed un successivo istante di tempo di lettura da parte di detto circuito di riconoscimento di segnale se il segnale digitale in ingresso presenta uno stato logico alto, ed inferiore all'intervallo di tempo intercorrente tra detto istante di tempo di segnalazione ed un successivo istante di tempo di lettura da parte di detto circuito di riconoscimento di segnale se il segnale digitale in ingresso presenta uno stato logico basso, e un secondo sotto-periodo in cui detto segnale composto presenta un livello basso.
4. Disposizione circuitale elettronica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto circuito elettronico di riconoscimento di segnale è predisposto per rilevare l'intervallo di tempo intercorrente tra un fronte di salita ed il successivo fronte di discesa di detto segnale digitale composto, e l'intervallo di tempo intercorrente tra detto fronte di discesa ed il successivo fronte di salita.
5. Disposizione circuitale elettronica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi circuitali di formazione di detto segnale digitale composto sono predisposti per generare un segnale digitale ad onda quadra ad una frequenza di segnalazione corrispondente a detta frequenza di rilevamento.
6. Disposizione circuitale elettronica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, in cui detti mezzi circuitali di formazione di detto segnale digitale composto sono predisposti per generare un segnale digitale ad onda quadra ad una frequenza di segnalazione multipla di detta frequenza di rilevamento.
7. Disposizione circuitale elettronica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, in cui detti mezzi circuitali di formazione di detto segnale digitale composto sono predisposti per generare un segnale digitale ad onda quadra ad una frequenza di segnalazione corrispondente a un sottomultiplo di detta frequenza di rilevamento.
8. Disposizione circuitale elettronica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di elaborazione remota è predisposta per la segnalazione di una anomalia se detto circuito elettronico di riconoscimento di segnale non accerta la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione.
9. Procedimento per la trasmissione via filo a distanza di un segnale digitale emesso da un dispositivo emettitore di un segnale elettrico di stato associato sul campo ad un impianto, verso una unità di elaborazione remota di detto segnale digitale, il procedimento essendo caratterizzato dal fatto che include: la generazione di un segnale digitale composto in corrispondenza di un'estremità di trasmissione di un collegamento filare tra detto dispositivo emettitore e detta unità di elaborazione remota, in cui detto segnale digitale composto comprende una porzione di segnale rappresentativa dello stato logico del segnale digitale emesso dal dispositivo emettitore e una porzione di segnale di determinazione della continuità elettrica del collegamento di trasmissione; la trasmissione di detto segnale digitale composto lungo detto filo conduttore; e il riconoscimento del segnale digitale composto in corrispondenza di un'estremità di ricezione del collegamento filare, dal fatto che la generazione di detto segnale digitale composto include: - il rilevamento del valore di detto segnale digitale all'uscita del dispositivo emettitore, ad istanti di tempo di rilevamento predeterminati secondo una frequenza di rilevamento assegnata, e - la formazione di detto segnale digitale composto come segnale digitale ad onda quadra ad una predeterminata frequenza di segnalazione, avente un predeterminato duty cycle in un periodo di segnalazione che è funzione del valore del segnale digitale rilevato, e dal fatto che il riconoscimento di detto segnale digitale composto include la ricezione di detto segnale digitale composto ed una verifica della sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione, per cui la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione è indicativa di una integrità di detto collegamento filare.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui detto segnale digitale composto è formato come segnale digitale ad onda quadra in ogni periodo del quale un primo valore corrispondente allo stato logico di detto segnale digitale rilevato è mantenuto per almeno un primo intervallo di tempo includente un predeterminato istante di lettura per il riconoscimento di detto segnale digitale composto, ed un secondo valore complementare a detto primo valore è mantenuto per un secondo intervallo di tempo.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui detto segnale digitale composto è formato: ad un livello alto in un primo sotto-periodo di ogni periodo di detta onda quadra, a partire da un istante di tempo di segnalazione conseguente ad un rispettivo istante di rilevamento del segnale digitale in ingresso, la cui durata è funzione dello stato logico di detto segnale digitale rilevato, e specificamente è superiore all'intervallo di tempo intercorrente tra detto istante di tempo di segnalazione ed un successivo istante di tempo di lettura se il segnale digitale in ingresso presenta uno stato logico alto, ed inferiore all'intervallo di tempo intercorrente tra detto istante di tempo di segnalazione ed un successivo istante di tempo di lettura se il segnale digitale in ingresso presenta uno stato logico basso, e ad un livello basso in un secondo sottoperiodo di ogni periodo di detta onda quadra.
12. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 11, in cui il riconoscimento di detto segnale digitale composto include il rilevamento dell'intervallo di tempo intercorrente tra un fronte di salita ed il successivo fronte di discesa di detto segnale digitale composto, e dell'intervallo di tempo intercorrente tra detto fronte di discesa ed il successivo fronte di salita.
13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 12, in cui detto segnale digitale composto è formato come segnale digitale ad onda quadra ad una frequenza di segnalazione corrispondente a detta frequenza di rilevamento.
14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 12, in cui detto segnale digitale composto è formato come segnale digitale ad onda quadra ad una frequenza di segnalazione multipla di detta frequenza di rilevamento.
15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 12, in cui detto segnale digitale composto è formato come segnale digitale ad onda quadra ad una frequenza di segnalazione corrispondente a un sottomultiplo di detta frequenza di rilevamento.
16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 15, includente la segnalazione di una anomalia se non è accertata la sussistenza di almeno un cambiamento di stato logico di detto segnale digitale composto entro un intervallo di tempo corrispondente ad un periodo di segnalazione.