JPH06112948A - 情報伝送方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的装置、特にモジュール構成の自動化装
置の主ユニット１とその下位の複数個の従ユニット７と
の間で、シフトレジスタとして構成されている直列バス
システムを介しての情報伝送をフレキシブルに、効率的
に、かつ並列バスシステムの際とほとんど同じく便利に
行う。 【構成】 シフトレジスタの全体長さが周辺ユニット７
のバスインタフェース接続１７の個別レジスタ長さの和
に等しい。バスインタフェース接続１７の個別レジスタ
長さは命令および周辺ユニットに関係している。個別レ
ジスタ長さは０ビットと４０ビットとの間である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的装置、特にモジ
ュール構成の自動化装置の主ユニットとその下位の複数
個の従ユニットとの間で、情報を伝送するための少なく
とも１つのデータ線と、共通のシステムクロックを予め
与えるためのクロック線と、制御信号を伝送するための
少なくとも１つの制御線とを有する直列バスシステムを
介して、ディジタル情報を伝送するための情報伝送方法
であって、少なくともデータ線が従ユニットを通して導
かれており、従ってバスシステムが全体レジスタ長さを
有するシフトレジスタとして作動可能であり、その際に
全体レジスタ長さが従ユニットの個別レジスタ長さの和
に等しい情報伝送方法ならびにこの方法を実施するため
の電気的装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】類似の方法および対応する装置はたとえ
ばドイツ特許第 3603751A1号明細書から公知である。リ
ングシフトレジスタを介して情報を伝送するためのそこ
に使用されている方法は、情報伝送のために常にすべて
のレジスタの通過シフトが必要であり、また個々のアセ
ンブリまたは周辺ユニットのレジスタ長さが固定的に予
め与えられているかぎり、まだ完全に最適ではない。す
なわちたとえば情報が周辺ユニットの１つにのみ伝送さ
れるべきであれば、空情報の大部分が一緒に伝送されな
ければならない。このことは理論的に達成可能な情報伝
送速度を減ずる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、シフ
トレジスタとして構成されている直列バスシステムを介
しての情報伝送をフレキシブルに、効率的に、かつ並列
バスシステムの際とほとんど同じく便利に行うことであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題は、冒頭に記載
した種類の情報伝送方法において、情報が命令およびデ
ータを含んでおり、データの伝送の際に従ユニットがそ
れらの個別レジスタ長さを最後に伝送された命令に関係
して設定することにより解決される。それと類似して、
本発明による電気的装置はバスインタフェース接続を有
する従ユニットを有し、それらの個別レジスタ長さが可
変である。

【０００５】主ユニットおよび従ユニットのなかで、伝
送された情報または伝送されるべき情報の直列‐並列変
換が行われることは有利である。そのためにバスインタ
フェース接続は直列‐並列変換器を有する。

【０００６】バスシステムが少なくとも１つの追加制御
線を有し、従って従ユニットが命令伝送とデータ伝送と
の間を区別し得ることは有利である。すなわち、それに
より、命令の伝送の際にすべての従ユニットが命令を同
時に受信しかつ評価することが可能である。情報伝送の
効率がそれにより顕著に向上する。

【０００７】効率の別の向上は、命令の部分、いわゆる
個別命令に個別の従ユニットが反応し、また命令の他の
部分、いわゆる一括命令に、接続されている従ユニット
のより多くが、特にすべての接続されている従ユニット
が反応することにより可能である。

【０００８】情報伝送の際にフレーム標識が一緒に伝送
可能であり、従って伝送誤りが認識可能であるならば、
情報伝送方法は特に擾乱に対して安全である。少なくと
も個別命令の伝送の際には常にフレーム標識が一緒に伝
送されるべきであろう。

【０００９】装置の始動および再始動は、請求項１０な
いし１２に記載されているように、主ユニットが装置始
動の際に、接続される従ユニットの数を、場合によって
はグループ分けをも自動的に求め、また従ユニットを自
動的に同定しかつパラメータ化するならば、特に簡単か
つ便利である。

【００１０】バスシステムの効率を向上するため、個別
レジスタ長さは命令だけでなく従ユニットにも関係して
いるべきであろう。

【００１１】従ユニットの最小の個別レジスタ長さが零
であれば、バスシステムはシフトレジスタとしてだけで
なく直列バスとしても作動可能である。好ましくは可能
な個別レジスタ長さは０ビット、１ビット、および８ビ
ットの整数倍である。

【００１２】バスシステムが従ユニットから主ユニット
へ信号を帰還報知するための少なくとも１つの帰還報知
線を有するならば、追加的に情報伝送の確実さが向上す
る。なぜならば、この場合には従ユニットがバスを介し
て伝送された情報を受信確認し得るからである。

【００１３】バスシステムが追加的に従ユニットから発
せられた警報を主ユニットへ報知するための警報線を有
するならば、従ユニットは警報可能な従ユニットとして
構成可能である。

【００１４】データ線に追加して制御線も、特にクロッ
ク線も、場合によってはたとえば警報線および帰還報知
線のような別の制御線もバスインタフェース接続を通し
て導かれているならば、バスシステムはバスインタフェ
ース接続により終端され得る。それにより、隔離された
互いに無関係なバスシステムを同一の電気的装置のなか
に実現し、またこうして並列な処理の可能性および（ま
たは）階層に分けられたシステムを実現することが可能
である。従って主ユニットは中央ユニットであるだけで
なく、たとえば、より多くの従ユニットを有する固有の
バスセグメントが対応付けられた、または対応付け可能
であるインテリジェントな周辺モジュールであってもよ
い。従ユニットは通常の場合に周辺アセンブリである。

【００１５】バスシステムがレリーズ線を有し、それに
より出力ユニットの出力端がバスシステムに連結可能ま
たはバスシステムから隔離可能であれば、並列なバスを
有する自動化装置から公知の出力端のロックの可能性を
臨界的な作動状態において実現することが可能である。
その際にレリーズ線はバスシステムを終端し得るユニッ
トにおいてのみバスインタフェース接続を通して導かれ
ており、従ってレリーズ線を経て伝送されるレリーズま
たはロック信号が電気的装置のすべての出力ユニットか
ら同時に取り出し可能である。

【００１６】他の利点および詳細は以下に図面および他
の従属請求項と結び付けて実施例を説明するなかで明ら
かになる。

【００１７】

【実施例】図１によれば、モジュール構成の電気的装
置、ここでは自動化装置の最大構成は中央ユニット１お
よび４つのグループまたはストリング２〜５から成って
いる。各ストリング２〜５はインタフェースユニット６
および８つの周辺ユニット７から成っている。周辺ユニ
ット７は以下ではアセンブリとも呼ばれる。ストリング
２のアセンブリ７には常にアドレス０ないし７が対応付
けられており、ストリング３のアセンブリ７にはアドレ
ス８ないし１５が対応付けられている（以下同様）。自
動化装置およびバスシステムの機械的‐構造的構成に関
しては以前のヨーロッパ特許出願第91113357.7号明細書
に記載されている。

【００１８】インタフェースユニット６は多心ケーブル
８を介して互いに接続されている。ケーブル８は２０ｍ
まで長くてよく、従ってケーブル８により分散システム
が実現可能である。

【００１９】自動化装置の電流供給はストリングごとに
行われる。すなわち各ストリング２〜５は固有の電流供
給部ＳＶを有する。好ましくは電流供給部ＳＶは、図１
中に示されているように、インタフェースユニット６ま
たは中央ユニット１のなかに集積されている。好ましく
はストリング２のインタフェースユニット６も中央ユニ
ット１のなかに集積されている。

【００２０】中央ユニット１と周辺ユニット７との間の
通信はバスシステムを介して行われ、その構成は後で図
２と結び付けて説明される。

【００２１】図２によれば自動化装置のバスシステムは
７つの線を有する。これらはデータ線９、クロック線１
０、制御線１１、１２、帰還報知線１３、警報線１４お
よびレリーズ線１５である。

【００２２】線９ないし１５は下記の機能を有する： −データ線９を介して命令が中央ユニット１からアセン
ブリ７へ伝送される。さらにデータ線９を介してデータ
が中央ユニット１からアセンブリ７へ、またその逆に伝
送される。すなわちデータ線９は双方向性のデータ線で
ある。 −クロック線１０はデータ線９を介しての直列情報伝送
の速度を決定するクロック信号を伝送する。 −制御線１１および１２により瞬時のバス状態が決定さ
れる。両線１１、１２が高レベル信号を導くならば、バ
スは休止状態にある。制御線１１が低レベル状態に移行
すれば、それは命令伝送の開始を指示する。制御線１２
が低レベル状態に移行すれば、このことはデータ伝送の
開始を意味する。両制御線１１、１２が低レベル状態に
移行すれば、すべての自動化装置のすべてのバスインタ
フェース接続１７がリセットされる。 −帰還報知線１３を介してアセンブリ７は命令またはデ
ータの受け入れを伝送し、またはデータ伝送の終了を指
示する。 −警報線１４を介してアセンブリ７は中央ユニット１に
よる警報処理を要求する。 −レリーズ線１５により出力ユニットの出力端がバスシ
ステムに連結され、またはこれから隔離される。バスシ
ステムからの出力端の隔離はその際に、レリーズ線１５
を介して伝送される信号が低レベル状態に移行する瞬間
に行われる。好ましくはレリーズ線１５は機能モジュー
ルおよび従‐中央ユニットにおいてのみバスインタフェ
ース接続１７を通して導かれている。すなわちそれによ
り、レリーズ線１５を介して伝送される信号が時間遅れ
なしに同時にレリーズ線１５に接続されているすべての
アセンブリ７により受信され得ることが可能である。

【００２３】自動化装置のバスシステムは明らかに直列
バスシステムである。従って中央ユニット１のプロセッ
サ１６は好ましくは標準的に、少なくともデータ線９が
導かれている直列インタフェースを有する。プロセッサ
１６のなかではもちろんデータの並列処理が行われる。
従ってデータ入力および出力のためにプロセッサ１６は
常に直列‐並列変換を行う。

【００２４】周辺ユニット７はバスインタフェース接続
１７を介してバスシステムに接続されている。バスイン
タフェース接続１７は好ましくはＡＳＩＣである。これ
らのバスインタフェース接続１７のなかで、中央ユニッ
ト１のプロセッサ１６のなかでと同じく、伝送されたま
たは伝送されるべきデータの直列‐並列変換が行われ
る。ＡＳＩＣ１７は好ましくは図１で既に述べたヨーロ
ッパ特許出願第91113357.7号明細書のアセンブリ‐モジ
ュール部分の集積構成部分である。

【００２５】線９ないし１４はバスインタフェース接続
１７を通して導かれている。それによりたとえば、図２
中に示されている３つのアセンブリ７の中央のアセンブ
リのバスインタフェース接続１７が、たといこのアセン
ブリ７がそのつどのストリングの最後のアセンブリでは
ないとしても、バスシステムを終端または隔離すること
が可能である。どの場合に終端または隔離が有意義であ
るかは、図３と結び付けて一層詳細に説明される。

【００２６】図３には、バスシステムの隔離が有意義で
ある自動化装置の可能な構成が示されている。図３によ
れば自動化装置は中央ユニット１、インタフェースユニ
ット６、アセンブリ７、機能モジュール１８、モジュー
ル１８´および従‐中央ユニット１９から成っている。
その際に機能モジュール１８および従‐中央ユニット１
９の作用の仕方は下記のとおりである：

【００２７】機能モジュール１８は、小さい部分プロセ
スを自動的に行い得るインテリジェントな周辺ユニット
である。機能モジュールの一例は調節アセンブリであ
る。プロセスに作用し得るように、またプロセスに関す
る知識を得ることができるように、もちろん、機能モジ
ュールがアクセスし得る出力端および入力端が存在して
いなければならない。そのために機能モジュールの右に
配置されたアセンブリ１８´が設けられている。

【００２８】機能モジュール１８とアセンブリ１８´と
の間の情報交換が自動化装置の残りの部分との間の情報
交換と無関係に行われ得ることは明らかである。従って
機能モジュール１８は、バスシステムを隔離し、また固
有のローカルなバスセグメントを作動させる立場にあ
る。このバスセグメントの大きさは、機能モジュール１
８の前のアセンブリ７、機能モジュール１８および機能
モジュール１８の後のアセンブリ１８´から成る和がス
トリングあたりのアセンブリの最大数、ここでは８プラ
スインタフェースユニットを越えてはならないことから
決定されている。

【００２９】機能モジュール１８は、バスシステムを既
に自動化装置の始動の際にではなく、それが命令または
そのためのレリーズを中央ユニット１から得た後に初め
て隔離する。従って中央ユニット１はレリーズの前にア
センブリ１８にアクセスし得る。それと異なり従‐中央
ユニット１９は常にバスシステムを隔離する。中央ユニ
ット１は、従‐中央ユニット１９が存在していることの
みを知る。従‐中央ユニット１９を有する従システムが
どの拡張グレードを有するかは中央ユニット１は知らな
い。また従‐中央ユニット１９は機能モジュール１８と
異なり固有の電流供給部ＳＶを有し、従って周辺ユニッ
ト７のそれぞれのストリングの電流供給は、自ら４つの
インタフェースユニット１９´および３２のアセンブリ
１９´´までの拡張を有し得る従システムにより過負荷
されない。

【００３０】もちろん周辺ユニット７の各ストリング２
〜５のなかに従‐中央ユニット１９または機能モジュー
ル１８が配置され得る。同じくこのような機能モジュー
ル１８および従‐中央ユニット１９は、その中央ユニッ
トが従‐中央ユニットである従システムのなかに配置さ
れ得る。この仕方で、何倍かにされた計算能力を有する
階層にわけられたシステムが構成可能である。

【００３１】バスインタフェース接続１７の内部構成が
簡単化されて図４に示されている。その際に図４にはバ
スインタフェース接続１７の本発明の理解のために重要
な部分のみが示されている。図４によれば、データ線９
はバスインタフェース接続１７のなかを２つの半導体‐
多重スイッチ２０（以下ではマルチプレクサ２０とも呼
ばれる）を介して導かれる。マルチプレクサ２０によ
り、レジスタ２１ないし２６がデータ線９に接続される
か否か、また場合によってはこれらのレジスタのどれが
データ線９に接続されるかが決定される。レジスタ２１
ないし２６のいずれもデータ線９に接続されないなら
ば、データ伝送の際にデータ線９は導線２８を介して短
絡される。命令伝送の際にはマルチプレクサ回路２０は
データ線９を導線２９と接続する。それにより、伝送さ
れた命令を１６ビット‐シフトレジスタ２７のなかにロ
ードし、またそれを他方において同時にすぐ次のバスイ
ンタフェース接続１７に伝えることが可能になる。

【００３２】マルチプレクサ２０は常に等しい仕方で制
御される。その際に駆動は評価論理回路３０により行わ
れる。評価論理回路３０が制御線１１を介して、すぐ次
に命令が伝送されることを知ると、常に導線２９が接続
される。それに対して制御線１２が低レベル状態に移行
すると、他のデータ枝路２１ないし２６、２８の１つの
能動化が行われる。他のデータ枝路２１ないし２６、２
８のどれが能動化されるかは評価論理回路３０がレジス
タ２７のなかに記憶された最後に伝送された命令により
決定する。もちろん評価論理回路３０はその際にその知
識を、バスインタフェース接続１７が位置しているアセ
ンブリ７を介して評価する。この知識はたとえばメモリ
３１のなかに記憶されている。代替的にもちろん評価ユ
ニット３０を相応にプログラムすること、またはハード
ウェアにより配線することも可能である。

【００３３】評価論理回路３０はもちろんレジスタ２１
ないし２６とも接続されており、それによって評価論理
回路３０はデータをこれらのレジスタから読出し、また
はデータをこれらのレジスタに記憶し得る。これらの記
憶過程でなかんずく直列‐並列変換が行われる。しかし
付属の配線は図４には、図面を見易くするために、示さ
れていない。

【００３４】マルチプレクサ２０の設定は、新しい命令
が伝送されないかぎり、変化しない。バスシステムを介
しての情報伝送のためにデータ線９を介して交互に命令
およびデータが伝送される。

【００３５】データおよび命令伝送はその際に、先ず命
令制御線１１またはデータ制御線１２が低レベル状態に
移行するように行われる。約１クロックサイクルの短い
待ち時間の後に次いで情報伝送が開始する。情報伝送の
終了時に、駆動された制御線１１または１２が再び高レ
ベル状態に移行する。それに基づいてアセンブリ７が伝
送された情報を受け入れ、また低レベル信号をその帰還
報知線１３上におく。それにより中央ユニット１は、情
報伝送が成功裡に終了されたことを知る。アセンブリ７
の帰還報知がたとえば５００ｎｓの予め定められた待ち
時間のうちに行われないと、このことは伝送誤りとして
解釈され、また伝送が繰り返される。

【００３６】上記のように周辺ユニット７、１８、１８
´、１９およびインタフェースユニット６は伝送された
命令を評価し、また命令特有にそれらに応答する。その
際に下記の命令がある。 −自動化装置のすべてのアセンブリ７が、場合によって
はすべてのインタフェースユニット６も応答する命令、
−ストリング２〜５のアセンブリ７のすべてまたは一部
が、場合によってはこのストリングのインタフェースユ
ニット６も応答する命令、−ただ個々のアセンブリ７が
応答する命令。

【００３７】後二者の命令は以下では個別命令と呼ば
れ、その他の命令は一括命令と呼ばれる。

【００３８】図５には一括命令の構成が示されている。
図５によれば一括命令は１バイトまたは８ビットの長さ
を有する。その際ビットＤ１５は、読出し命令であるか
書込み命令であるかを決定する。ビットＤ１４は零でな
ければならない。なぜならば、このビットにより個別命
令（ビットＤ１４が値１を有するとき）と一括命令（ビ
ットＤ１４が値１を有するとき）との間の区別が行われ
るからである。ビットＤ１３およびＤ１２により、自動
化装置の４つのストリング２〜５のどれにアクセスされ
るべきかが決定される。ビットＤ１１ないしＤ８は実行
されるべき命令、たとえばプロセス写像、読出しまたは
書込みを決定する。

【００３９】特性“読出し”または“書込み”は既にビ
ットＤ１５により決定されているので、全体で３２の異
なる命令が実現され得る。このような命令の例は“プロ
セス写像 入力端 読込み”、“プロセス写像 出力端
出力”および“バス拡張読み出し”である。

【００４０】図６には個別命令の構成が示されている。
ビットＤ１５ないしＤ１２の意味は既に一括命令に対し
て説明された。ビットＤ１１ないしＤ９は、選択された
ストリング２〜５のどのアセンブリ７がアクセスされる
べきかを決定する。ビットＤ８ないしＤ１はこのアクセ
スを詳細に定める。ここでも再び追加的に、読出しアク
セスであるか書込みアクセスであるかを決定するビット
１５の情報が評価される。典型的な命令はたとえば命令
“データブロック書込み”または“データブロック読出
し”、機能モジュールに対するバスセグメントのレリー
ズまたはバイト‐／ワード‐／二重ワード‐アクセスま
たは警報受信確認である。

【００４１】ビットＤ０は常に零である。それによりア
センブリ７に対して誤りのある命令伝送を認識すること
が可能である。このような誤り認識は原理的に一括命令
に対しても可能である。しかしこの場合には１６ビット
の完全な長さを有する一括命令も伝送されなければなら
ないであろう。ビットＤ７ないしＤ１はその場合に無意
味である。ビットＤ０はフレーム標識としてやはり値零
を有する。代替的にビットＤ０はパリティビットであっ
てもよい。

【００４２】一括命令が短い形態で、すなわち８ビット
長さで伝送されるならば、同じくもう１つの制限された
誤り認識が可能である。命令制御線１１が低レベル状態
に移行すると、命令レジスタ２７のすべてのビットＤ０
ないしＤ１５が、ビットＤ８を例外として、零にセット
される。ビットＤ８は評価論理回路３０により零にセッ
トされる。一括命令がデータ線９を介して伝送される
と、８ビットのデータ伝送の後にビットＤ０の値は零で
ある。こうして、ビットの正しい数、すなわち８、が伝
送されたことがチェックされ得る。

【００４３】以下に例として多くの典型的な命令／デー
タ伝送を説明する。これらの命令／データ伝送の説明の
ために図７を参照する。図７によれば自動化装置のスト
リング２はインタフェースユニット６および複数のアセ
ンブリ３２ないし３６から成っている。

【００４４】アセンブリ３２は１６ビット‐ディジタル
入力アセンブリである。アセンブリ３３は１６ビット‐
ディジタル出力アセンブリである。アセンブリ３４は８
ビット‐ディジタル入力アセンブリである。アセンブリ
３５は８ビット‐ディジタル出力アセンブリである。ア
センブリ３６は機能モジュールである。

【００４５】自動化装置の始動の際には先ずストリング
２に対する命令“拡張グレードの読込み”が出力され
る。命令“拡張グレードの読込み”は選択されたストリ
ング、ここではストリング２に作用する一括命令であ
る。それはストリング２の存在する各アセンブリのなか
で値零を有するシフトレジスタ２６がデータ線９に接続
されるようにする。

【００４６】データ線９はバスインタフェース接続１７
の中央ユニット１と反対の側でプル抵抗３７を介して供
給電圧と接続されているので、最後のアセンブリ３６か
ら確かに零ビットが固有のアセンブリ３６に対する報知
として出力されるが、その後に常に１ビットが与えられ
る。その理由は、このアセンブリ３６のプル抵抗３７が
データ線９を中央ユニット１と反対の側で常に１に保つ
ことによる。

【００４７】中央ユニット１は応答されたストリング２
からワード、すなわち１６ビットをデータとして読込
む。読込まれた零ビットの数はストリング２の周辺ユニ
ットの数を示す。インタフェースユニット６はその際に
拡張グレードの読込みに対して周辺ユニットとして数え
入れられる。

【００４８】拡張グレードの上記の確認に基づいて中央
ユニット１は、所与の実施例ではストリング２のなかで
５つのアセンブリ３２ないし３６およびインタフェース
ユニット６がそれと接続されていることを知る。この情
報、すなわち６つの接続されているユニット、は既にす
ぐ次の命令の実行の際に中央ユニット１により利用され
る。

【００４９】中央ユニット１に接続されているユニット
を同定するために、いまや各ストリングに対して、すな
わち所与の例ではストリング２に対して、接続されてい
るユニットの形式標識が確かめられる。そのために中央
ユニット１はストリング２に対する一括命令“形式標識
を伝送”を出力し、またその後にデータとして接続され
ているユニットあたり２つのバイト、すなわちいまの場
合には１２バイトを読込む。アセンブリ３２ないし３６
およびインタフェースユニット６はそれらのバスインタ
フェース接続１７を、１６ビットのシフトレジスタ２４
が読出されるように接続する。このレジスタ２４のなか
には先に、各ユニットのなかに形式標識レジスタのなか
に永久的に記憶されている形式標識が記憶された。ユニ
ットの形式標識レジスタのなかにはたとえば、入力端お
よび出力端に対するアドレス空間がどのように大きい
か、またどの形式のアセンブリであるか（たとえばイン
タフェースユニット、アナログ‐入力アセンブリ、ディ
ジタル‐入力アセンブリなど）が記憶されている。

【００５０】すぐ次の過程として中央ユニット１はアセ
ンブリ３２ないし３６のパラメータ化を行う。これまで
に個々のアセンブリ７はたとえば、どの差し込み場所に
それらが配置されているか、すなわちどのアドレスがそ
れらに対応付けられているかを知らなかった。

【００５１】個々のアドレスをパラメータ化するために
は中央ユニット１がストリング２に対する一括命令“パ
ラメータを受け入れ”を出力する。その後にそれはデー
タとしてアセンブリあたり２つのバイトを出力する。デ
ータは再び１６ビット‐シフトレジスタ２４を通してバ
スインタフェース接続１７に導かれ、またデータ伝送の
終了後に直列‐並列変換によりアセンブリ３２ないし３
６のなかに受け入れられる。伝送されるパラメータは少
なくとも、アセンブリが後で応答するアドレスならびに
これらのアドレスが有効であるか否かを示すビットを含
んでいる。さらにアセンブリ３２ないし３６には別のパ
ラメータ、たとえばそれらが警報能力があるか否か、そ
れらがプロセス写像転送の際にフレーム標識を一緒に出
力または読込みすべきか否か、またそれらがレリーズ線
１５のロックの際にどのように挙動すべきかが予め与え
られる。

【００５２】拡張グレードおよび形式標識の伝送の読込
みと対照的に、アセンブリ３２ないし３６のパラメータ
化の際にはインタフェースユニット６はデータ線９を通
過接続する。その理由は、インタフェースユニット６が
自己アドレス指定することである。インタフェースユニ
ットが新たにシステムに付け加わるならば、それはすな
わち直ちにその前に接続されているインタフェースユニ
ット６に報知される。このインタフェースユニット６か
らそれは次いで自動化装置内のその配置を知る。すなわ
ち、前段に接続されているインタフェースユニット６と
の接触以降、インタフェースユニット６は、それにスト
リングアドレス００₂ （ストリング２に対する）、０１
₂ （ストリング３に対する）、１０₂ （ストリング４に
対する）または１１₂ （ストリング５に対する）が対応
付けられているか否かを知る。

【００５３】以上に図７と結び付けて説明された自動化
装置の自己構成はすべてのストリング２〜５に対して次
々と行われる。従って、装置始動の終了後に中央ユニッ
ト１はそれに接続されている周辺ユニット６、７、１
８、１９、３２ないし３６の数およびグループ分けを知
る。

【００５４】自動化装置の上記の始動の後にプロセス写
像転送、プロセス警報、警報処理、アナログ入出力など
を有する正常動作が行われる。以下に例として入力端お
よび出力端のプロセス写像転送を説明する。

【００５５】図７に示されている例では自動化装置のス
トリング２のなかに２つのディジタル入力アセンブリ、
すなわちアセンブリ３２およびアセンブリ３４が配置さ
れている。アセンブリ３２は１６の入力端を、アセンブ
リ３４は８つの入力端を有する。中央ユニット１にはこ
の事実が上記の装置始動に基づいて知られている。

【００５６】アセンブリ３２は、一括命令“プロセス写
像 入力端 読込み”の伝送の後に、中央ユニット１の
なかに読込まれるべきデータをそのプロセス入力端から
聞き出しており、また１６ビット‐シフトレジスタ２４
のなかに記憶している。類似の仕方でアセンブリ３４は
その入力データを８ビット‐シフトレジスタ２５のなか
に記憶している。

【００５７】相応の命令を予め与えた後に中央ユニット
１はデータの読込みを開始する。中央ユニット１にデー
タを読込む際にアセンブリ３２、３４はそれらのシフト
レジスタをデータ線９に接続する。他のアセンブリ３
３、３５、３６はデータ線９を通過接続する。すなわち
命令“プロセス写像 入力端 読込み”にはディジタル
入力アセンブリ３２、３４のみがストリング２として応
答する。従って、中央ユニット１に読込まれるデータは
例外なしに利用データである。なぜならば、ディジタル
入力端なしのアセンブリ３３、３５、３６はデータをデ
ータ線９に供給しないからである。従って、中央ユニッ
ト１は３バイト、すなわちアセンブリ３２に対する２バ
イトおよびアセンブリ３４に対する１バイトのデータの
みを読込む。もちろん等しい進行の仕方がストリング３
ないし５に対しても行われる。

【００５８】同様に出力端に対するプロセス写像転送が
行われる。ここでも中央ユニット１は先行の同定ランに
基づいてストリング２〜５の構成を知り、従ってまた、
出力されるべきデータ長さがどのように大きいかを知
る。ディジタル出力アセンブリ３３、３５は８、１６ま
たは３２ビット（出力チャネルの数に応じて）を有する
それらのシフトレジスタをデータ線９に接続し、他のア
センブリ３２、３４、３６はデータ線９を通過接続す
る。従って、出力端のプロセス写像転送の際に同じく利
用データのみが伝送され、空データは伝送されない。こ
こでも次々とすべてのストリング２ないし５が応答され
る。

【００５９】アセンブリ３２ないし３５は、それらがプ
ロセス写像転送の際にフレーム標識を送信または受信す
るようにパラメータ化可能である。プロセス写像転送の
際にフレーム標識は予め与えられたビットパターンを有
するバイトから成っている。このバイトは入力端の読込
みの際に中央ユニット１のなかで規定されたビットパタ
ーンと比較される。逆にプロセス出力端の出力の際には
アセンブリ３３、３５から受信されたバイトが規定され
たビットパターンに関してチェックされる。このフレー
ム標識により伝送誤りが検出可能である。

【００６０】アセンブリ３２ないし３５がそれらのバイ
トをフレーム標識と共に供給または問合わせをすると
き、データ伝送はアセンブリ上に存在する入力／出力端
よりも８ビット長いレジスタを介して行われる。すなわ
ち１６ビット‐ディジタル入力アセンブリがたとえば入
力端のプロセス写像転送の際に２４ビットを、すなわち
１６ビットの利用データに８ビットのフレーム標識を加
えて送る。

【００６１】警報処置を説明するため以下では、機能モ
ジュール３６が限界値報知器、すなわち限界値の上方ま
たは下方超過を報知するアセンブリであると仮定されて
いる。

【００６２】監視されるべき信号が臨界的範囲に入ると
き、アセンブリ３６は警報を警報線１４を介して中央ユ
ニット１へ送る。中央ユニット１は最初は、どのアセン
ブリが警報を発したか、またどのような警報が存在する
かを知らない。従って、この中央ユニット１は命令“警
報を読込み”を出力する。応答されたストリングの各ア
センブリはその１ビット‐レジスタ２６をデータ線９に
接続する。それぞれのアセンブリ３２ないし３６が警報
を発しなかったときには、そのデータビットは値１を有
し、さもなければ値０を有する。

【００６３】中央ユニット１は１バイトを読込み、また
それにより、どのアセンブリが警報を発したかを決定す
る。

【００６４】次いで中央ユニット１は一括命令“警報形
式を読込み”を出力する。警報を発したアセンブリはそ
れに基づいてその８ビット‐レジスタ２５をデータ線９
に接続する。他のアセンブリはデータ線９を通過接続す
る。

【００６５】レジスタ２５のなかに、警報を発したアセ
ンブリから前もって、それらの生じている警報形式が記
憶された。

【００６６】すなわち中央ユニットは読込まれたバイト
の評価により、どの警報がどのアセンブリに存在するか
を確認し得る。警報処理の順序、従ってまた警報の優先
性はそれによってまだ決定されていない。それはプログ
ラム特有であり、場合によってはユーザーにより予め与
えられ得る。

【００６７】可能な警報の例はプロセス警報および診断
警報である。

【００６８】プロセス警報は、入力アセンブリから、こ
れらのアセンブリに中央ユニット１の即時反応を必要と
する入力信号が供給されるときに発せられる警報であ
る。

【００６９】診断警報は、アセンブリがそれらの自己監
視特性に基づいて、誤機能がアセンブリの内部またはプ
ロセスへのそれらの配線に存在するに違いないことを確
認するときに発せられる。

【００７０】診断警報の際には、また機能モジュールの
パラメータ化の際にも、時折より大きいデータ量が伝送
されなければならない。そのために自動化装置は個別命
令“データブロック 開始アドレスおよび長さをロー
ド”および“データブロックを書込み”または“データ
ブロックを読出し”を識別する。

【００７１】命令“データブロック 開始アドレスおよ
び長さをロード”により個別のアセンブリがアドレス指
定される。このアセンブリ、たとえば機能モジュール３
６はそれに基づいてそのレジスタ２４をデータ線９に接
続する。その後に中央ユニット１が１６ビットを伝送
し、それにより機能モジュール１６が、どれだけ多くの
ワードが伝送されるべきか、またどこに伝送されるべき
ワードの開始アドレスが機能モジュール３６のアドレス
範囲内に位置するかを知る。他のアセンブリ３２ないし
３５はデータ伝送の際にデータ線を通過接続する。

【００７２】その後に中央ユニット１が個別命令“デー
タブロックを読出し”または“データブロックを書込
み”を伝送する。その後に伝送されるべきデータブロッ
クの連続的伝送が開始される。それぞれ１６ビットの後
に機能モジュール３６が最後に読込まれたデータワード
をレジスタ２４から受け入れ、またはすぐ次に伝送され
るべきデータワードをレジスタ２４のなかに記憶する。
他のアセンブリ３２ないし３５はデータ伝送の作動にデ
ータ線を通過接続する。

【００７３】上記の個別命令およびストリング２〜５に
作用する一括命令に追加して、すべてのストリング２〜
５に同時に作用する一括命令もある。このような命令の
一例は電源喪失警報である。中央ユニット１のなかで供
給電圧の中断が検出されると、この命令が（好ましくは
８ビット命令として）出力される。ビットＤ１３および
Ｄ１２の値に無関係にこれの一括命令はすべての４つの
ストリング２〜５のなかのアセンブリ７により受信かつ
評価されるだけでなく、すべての４つのストリング２〜
５のなかのすべての当該のアセンブリ７もそれに反応す
る。アセンブリ７の反応はたとえば、供給電圧がなおバ
ッファされ得るかぎり、重要なデータがＥＥＰＲＯＭの
なかに書込まれることにあってよい。

【００７４】以上に例により詳細に説明したように、こ
のようにして初めて直列の背面バスを有する高性能の自
動化装置が得られる。しかしもちろん本発明は以上にあ
げた実施例に限定されない。たとえば自動化装置、バス
インタフェース接続、命令セットなどの他の構成形態
が、本発明の思想から外れることなしに、実現され得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動化装置のブロック回路図。

【図２】自動化装置のバスシステム。

【図３】自動化装置の別の構成。

【図４】バスインタフェース接続の主要な構成。

【図５】命令の構成。

【図６】命令の構成。

【図７】自動化装置の部分構成。

【符号の説明】

１、１９ 中央ユニット ２〜５、２´、３´ ストリング／グループ ６、１９´ インタフェースユニット ７、１８、１８´、１９、１９´´、３２〜３６ 周
辺ユニット／アセンブリ ８、８´ ケーブル ９ データ線 １０ クロック線 １１、１２ 制御線 １３ 帰還報知線 １４ 警報線 １５ レリーズ線 １６ プロセッサ １７ バスインタフェース接続 １８、３６ 機能モジュール ２０ マルチプレクサ ２１〜２７ レジスタ ２８、２９ 導線 ３０ 評価論理回路 ３１ メモリ ３７ プル抵抗 Ｄ０〜Ｄ１５ ビット ＳＶ 電流供給部

フロントページの続き (72)発明者 マンフレート ザント ドイツ連邦共和国 8450 アンベルク ツ アホーエンワルテ 12 (72)発明者 ゲオルク トウルンマー ドイツ連邦共和国 8450 アンベルク ヘ ルムベルガーシユトラーセ ７ (72)発明者 ウエルナー シユリーカー ドイツ連邦共和国 8500 ニユルンベルク ユリウス‐リーバー‐シユトラーセ 33

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的装置、特にモジュール構成の自動
   化装置の主ユニット（１）とその下位の複数個の従ユニ
   ット（７）との間で、情報を伝送するための少なくとも
   １つのデータ線（９）と、共通のシステムクロックを予
   め与えるためのクロック線（１０）と、制御信号を伝送
   するための少なくとも１つの制御線（１１または１２）
   とを有する直列バスシステムを介して、ディジタル情報
   を伝送するための情報伝送方法であって、 −少なくともデータ線（９）が従ユニット（７）を通し
   て導かれており、従ってバスシステムが全体レジスタ長
   さを有するシフトレジスタとして作動可能であり、その
   際に全体レジスタ長さが従ユニット（７）の個別レジス
   タ長さの和に等しい情報伝送方法において、 −情報が命令およびデータを含んでおり、 −データの伝送の際に従ユニット（７）がそれらの個別
   レジスタ長さを最後に伝送された命令に関係して設定す
   ることを特徴とするディジタル情報を伝送するための情
   報伝送方法。
2. 【請求項２】 主ユニット（１）および従ユニット
   （７）のなかで、伝送された情報または伝送されるべき
   情報の直列‐並列変換が行われることを特徴とする請求
   項１記載の情報伝送方法。
3. 【請求項３】 命令の伝送の際にすべての従ユニット
   （７）が命令を同時に受信しかつ評価することを特徴と
   する請求項１または２記載の情報伝送方法。
4. 【請求項４】 命令の一部分、いわゆる個別命令に個別
   の従ユニット（たとえば３６）が反応することを特徴と
   する請求項３記載の情報伝送方法。
5. 【請求項５】 命令の一部分、いわゆる一括命令に、接
   続されている従ユニット（３２ないし３６）の複数のも
   のが、特にすべての接続されている従ユニット（３２な
   いし３６）が反応することを特徴とする請求項３または
   ４記載の情報伝送方法。
6. 【請求項６】 一括命令が個別命令よりも短いことを特
   徴とする請求項１ないし５の１つに記載の情報伝送方
   法。
7. 【請求項７】 一括命令が８ビットの長さを、また個別
   命令が１６ビットの長さを有することを特徴とする請求
   項６記載の情報伝送方法。
8. 【請求項８】 情報伝送の際にフレーム標識が一緒に伝
   送可能であり、従って伝送誤りが認識可能であることを
   特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の情報伝送方
   法。
9. 【請求項９】 少なくとも個別命令の伝送の際に常にフ
   レーム標識が一緒に伝送されることを特徴とする請求項
   ８記載の情報伝送方法。
10. 【請求項１０】−データ線（９）が従ユニット（７）の
    なかで主ユニット（１）と反対側でデータ線（９）の休
    止状態でたとえばプル抵抗（３７）を介して定められた
    レベル（＋５Ｖ）に保たれ、 −主ユニット（１）が装置始動の際に、接続されている
    従ユニット（７）の数を、場合によってはグループ分け
    をも求めるための命令を従ユニット（７）に伝送し、 −従ユニット（７）がそのレジスタ（２１ないし２６）
    の１つ（２６）の命令の伝送の後に好ましくは最も短く
    零から異なるレジスタ長さを有するレジスタ（２６）を
    データ線（９）に接続し、その際にデータ線（９）に接
    続されたレジスタ（２６）のビットの少なくとも１つの
    値が、定められたレベル（＋５Ｖ）により決定される値
    から種々に異なっている値を有し、 −主ユニット（１）が複数個のビットをデータ線（９）
    を介して読込み、その際にビットの数はデータ線（９）
    に接続されたレジスタ（２６）のレジスタ長さと従ユニ
    ット（７）の最大許容数との積により決定されているこ
    とを特徴とする請求項１ないし９の１つに記載の情報伝
    送方法。
11. 【請求項１１】−接続されている従ユニット（７）の数
    を求めた後に主ユニット（１）が、従ユニット特有の特
    性データを伝送するための命令を従ユニット（７）に送
    出し、 −従ユニット（７）がそれに基づいて従ユニット特有の
    特性データをバスインタフェース接続（１７）のレジス
    タ（２１ないし２６）の１つ（２４）に記憶し、またこ
    のレジスタ（２４）をデータ線（９）に接続し、また −主ユニット（１）がそれに続くデータ伝送の際に複数
    個のビットを読込み、その際にビットの数はデータ線
    （９）に接続されたレジスタ（２４）のレジスタ長さと
    接続されている従ユニット（７）の数との積により決定
    されていることを特徴とする請求項１０記載の情報伝送
    方法。
12. 【請求項１２】−従ユニット特有の特性データの伝送の
    後に主ユニット（１）が作動パラメータを受信するため
    の命令を従ユニット（７）に送出し、 −従ユニット（７）がそれに基づいてバスインタフェー
    ス接続（１７）のレジスタ（２１ないし２６）の１つ
    （２４）をデータ線（９）に接続し、 −主ユニット（１）がそれに続くデータ伝送の際に複数
    個のビットを送出し、その際にビットの数はデータ線
    （９）に接続されたレジスタ（２４）のレジスタ長さと
    接続されている従ユニット（７）の数との積により決定
    されており、また −従ユニット（７）が終了されたデータ伝送の後にデー
    タ線（９）に接続されたレジスタ（２４）に記憶された
    作動パラメータを読出し、またこの作動パラメータに従
    ってパラメータ化することを特徴とする請求項１１記載
    の情報伝送方法。
13. 【請求項１３】 電気的装置、特にモジュール構成の自
    動化装置において、 −主ユニット（１）および複数個の従ユニット（７）か
    ら成っており、 −主ユニット（１）および従ユニット（７）が、情報を
    伝送するための少なくとも１つの線（９）と、共通のシ
    ステムクロックを予め与えるためのクロック線（１０）
    と、制御信号を伝送するための少なくとも１つの制御線
    （１１または１２）とを有する直列バスシステムを介し
    て互いに接続されており、 −従ユニット（７）が個別レジスタ長さを有するバスイ
    ンタフェース接続（１７）を介してバスシステムに接続
    されており、 −少なくともデータ線（９）がバスインタフェース接続
    （１７）を通して導かれており、従ってバスシステムが
    全体レジスタ長さを有するシフトレジスタとして作動可
    能であり、 −シフトレジスタの全体レジスタ長さはバスインタフェ
    ース接続（１７）の個別レジスタ長さの和に等しく、 −バスインタフェース接続（１７）の個別レジスタ長さ
    が可変であることを特徴とする電気的装置。
14. 【請求項１４】 個別レジスタ長さが従ユニットにも関
    係していることを特徴とする請求項１３記載の電気的装
    置。
15. 【請求項１５】 最小の個別レジスタ長さが零であるこ
    とを特徴とする請求項１３または１４記載の電気的装
    置。
16. 【請求項１６】 可能な個別レジスタ長さが０ビット、
    １ビット、および８ビットの整数倍であることを特徴と
    する請求項１５記載の電気的装置。
17. 【請求項１７】 バスインタフェース接続（１７）が直
    列‐並列変換器を有することを特徴とする請求項１３な
    いし１６の１つに記載の電気的装置。
18. 【請求項１８】 バスシステムが少なくとも１つの追加
    制御線（１２または１１）を有し、従って従ユニット
    （７）が命令伝送とデータ伝送との間を区別し得ること
    を特徴とする請求項１３ないし１７の１つに記載の電気
    的装置。
19. 【請求項１９】 バスシステムが従ユニット（７）から
    主ユニット（１）へ信号を帰還報知するための少なくと
    も１つの帰還報知線（１３）を有することを特徴とする
    請求項１３ないし１８の１つに記載の電気的装置。
20. 【請求項２０】 バスシステムが追加的に従ユニット
    （７）から発せられた警報を主ユニット（１）へ報知す
    るための警報線を有することを特徴とする請求項１９記
    載の電気的装置。
21. 【請求項２１】 制御線（１１または１２）が、場合に
    よっては追加制御線（１２または１１）、帰還報知線
    （１３）および警報線（１４）も、好ましくはクロック
    線（１０）もバスインタフェース接続（１７）を通して
    導かれており、従ってバスインタフェース接続（１７）
    がバスシステムを終端し得ることを特徴とする請求項１
    ３ないし２０の１つに記載の電気的装置。
22. 【請求項２２】 バスシステムがレリーズ線（１５）を
    有し、それにより出力ユニット（３３、３５）の出力端
    がバスシステムに連結可能またはバスシステムから隔離
    可能であることを特徴とする請求項１３ないし２１の１
    つに記載の電気的装置。
23. 【請求項２３】 レリーズ線（１５）が、バスシステム
    を終端し得るユニット（１８、１９、３６）においての
    み、バスインタフェース接続（１７）を通して導かれて
    おり、従ってレリーズ線（１５）を経て伝送されるレリ
    ーズまたはロック信号が電気的装置のすべての出力ユニ
    ット（３３、３５）から同時に取り出し可能であること
    を特徴とする請求項２１または２２記載の電気的装置。
24. 【請求項２４】 バスインタフェース接続（１７）がＡ
    ＳＩＣであることを特徴とする請求項１３ないし２３の
    １つに記載の電気的装置。
25. 【請求項２５】 主ユニット（１）が直列インタフェー
    スを有するプロセッサ（１６）を有し、またバスシステ
    ムがプロセッサ（１６）の直列インタフェースに接続さ
    れていることを特徴とする請求項１３ないし２４の１つ
    に記載の電気的装置。
26. 【請求項２６】 従ユニット（７）が複数の並列接続さ
    れるグループ（２ないし５）に統合可能であり、その際
    にグループ（２ないし５）が互いに別々に応答可能であ
    ることを特徴とする請求項１３ないし２５の１つに記載
    の電気的装置。
27. 【請求項２７】 グループ（２ないし５）と主ユニット
    （１）との間に少なくとも１つのインタフェースユニッ
    ト（６）が配置されていることを特徴とする請求項２６
    記載の電気的装置。
28. 【請求項２８】 各グループ（２ないし５）に固有のイ
    ンタフェースユニット（６）が対応付けられていること
    を特徴とする請求項２７記載の電気的装置。
29. 【請求項２９】 グループ（２ないし５）が互いに間隔
    をおかれて配置可能であることを特徴とする請求項２６
    ないし２８の１つに記載の電気的装置。
30. 【請求項３０】 グループ（２ないし５）がそれぞれ１
    つの固有の電流供給部（ＳＶ）を有することを特徴とす
    る請求項２６ないし２９の１つに記載の電気的装置。
31. 【請求項３１】 電流供給部（ＳＶ）がインタフェース
    ユニット（６）のなかに集積されていることを特徴とす
    る請求項３０記載の電気的装置。
32. 【請求項３２】 データ線（９）が従ユニット（７）の
    なかで少なくとも主ユニット（１）と反対側でプル抵抗
    （３７）と接続されていることを特徴とする請求項１３
    ないし３１の１つに記載の電気的装置。