NL9000608A

NL9000608A - COMMUNICATION SYSTEM.

Info

Publication number: NL9000608A
Application number: NL9000608A
Authority: NL
Original assignee: Locamation Beheer B V
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-10-16
Also published as: EP0521069A1; WO1991014324A1

Description

Communicatiestelsel.Communication system.

De uitvinding heeft betrekking op een communicatiestelsel, ingericht voor het via een transmissiestelsel onder besturing van althans één hoofdstation (master) met één of meer onderstations (slaves) en één of meer hierop aangesloten invoer(I)- en/of uitvoer(0)-modules uitwisselen van gegevens in discrete of digitale vorm, door het serieel via het transmissiestelsel transporteren van gegevensbits, in het bijzonder pakketten van gegevensbits.The invention relates to a communication system, arranged for via a transmission system under the control of at least one main station (master) with one or more substations (slaves) and one or more input (I) - and / or output (0) - connected thereto. modules exchange data in discrete or digital form by serially transporting data bits, particularly packets of data bits, through the transmission system.

Communicatiestelsels van deze soort zijn in de praktijk op zich bekend, bijvoorbeeld als zogeheten "Local Area Networks (LAN's)" in onder andere kantoor-, bedrijfs-, ziekenhuis- en produktie-omgevingen. Het fysische transmissiemedium is meestal coax- of glasvezelkabel. De informatie wordt voornamelijk in digitale vorm getransporteerd en kan zoal variëren van tekst-, spraak- tot regel- en meetgegevens. Voor interlocale verbindingen staan onder andere met kabels of radiopaden uitgeruste openbare netwerken ter beschikking. LAN-communicatiestelsels zijn in principe ingericht voor het willekeurig onderling communicatief koppelen van twee of meer aangesloten stations, terwijl openbare netwerken primair het verzorgen van punt-tot-punt verbindingen tussen twee stations tot taak hebben.Communication systems of this kind are known per se, for example as so-called "Local Area Networks (LANs)" in, inter alia, office, business, hospital and production environments. The physical transmission medium is usually coaxial or fiber optic cable. The information is mainly transported in digital form and can vary from text, speech, control and measurement data. Public networks equipped with cables or radio paths are available for interlocal connections. LAN communication systems are in principle designed for the arbitrary communicative coupling of two or more connected stations, while public networks are primarily responsible for providing point-to-point connections between two stations.

In de praktijk meestal toegepaste LAN-topologieën zijn ster-, bus-, ring- en boomconfiguraties waarbij de gegevensbits serieel naar de aangesloten stations worden getransporteerd. In het algemeen in pakket-vorm, dat wil zeggen dat een bepaald station niet ononderbroken informatie kan uitzenden maar slechts pakketten met een afgemeten informatie-inhoud. Voor de besturing van de communicatie is een grote verscheidenheid aan protocollen ontwikkeld zoals CSMA/CD, "token passing", Aloha enz.. Voor meer bijzonderheden wordt verwezen naar het themanummer "Architectures of Local Area Networks (LAN's)", in IEEE Communication Magazine, vol. 22, nr. 8, augustus 1984.LAN topologies commonly used in practice are star, bus, ring and tree configurations where the data bits are serially transported to the connected stations. Generally in packet form, that is, a particular station cannot transmit continuous information, but only packets with measured information content. A wide variety of protocols have been developed for communication control such as CSMA / CD, "token passing", Aloha etc. For more details, please refer to the special issue "Architectures of Local Area Networks (LANs)" in IEEE Communication Magazine , full. 22, No. 8, August 1984.

Volgens het LAN-concept opgebouwde communicatiestelsels hebben in het algemeen het nadeel dat zij voor toepassing in bijvoorbeeld in- v dustriële meet- en regelomgevingen met een groot aantal Ι/0-punten (bijvoorbeeld 1000 of meer) te traag zijn, mede als gevolg van de noodzakelijke communicatieprotocollen. Omdat de informatie serieel via het netwerk wordt getransporteerd maar daarentegen veelal parallel door de aangesloten stations wordt verwerkt, kan een verdere vertraging ontstaan als gevolg van de vereiste parallel-naar-serie (P/S)- en serie-naar-parallel (S/P)-conversie.The communication systems built up according to the LAN concept generally have the disadvantage that they are too slow for use in, for example, industrial measuring and control environments with a large number of Ι / 0 points (for example 1000 or more), partly due to the necessary communication protocols. Because the information is serially transported over the network, but is often processed in parallel by the connected stations, a further delay may arise due to the required parallel-to-series (P / S) - and series-to-parallel (S / P) conversion.

Voor het onderling koppelen van microcomputerstelsels en randapparatuur worden in de praktijk veelal busnetwerken toegepast zoals de bekende VME-bus of de SCSI-bus. De gegevensbits worden via deze busnetwerken groepsgewijs parallel getransporteerd. Andere in de praktijk toegepaste busnetwerken zijn o.a. Multibus R en Q-bus R.In practice, bus networks such as the known VME bus or the SCSI bus are often used for interconnecting microcomputer systems and peripherals. The data bits are transported in parallel in groups via these bus networks. Other bus networks used in practice include Multibus R and Q-bus R.

Busnetwerken worden naarmate de te overbruggen afstand groter wordt snel relatief duur, als gevolg van de toename van de kosten van het voor parallelle overdracht van gegevensbits benodigde transmissieme-dium, dat wil zeggen bandbreedte en/of fysisch medium. Om deze kosten te beperken zal men voor het overbruggen van relatief grote afstanden van seriële transmissie gebruik dienen te maken.Bus networks quickly become relatively expensive as the distance to be bridged increases, due to the increase in the cost of the transmission medium required for parallel transfer of data bits, i.e. bandwidth and / or physical medium. In order to limit these costs, it will be necessary to use serial transmission for bridging relatively large distances.

Aan de uitvinding ligt nu de opgave ten grondslag een communicaties telsel met serieel gegevensbittransport aan te geven, met de mogelijkheid tot het uitwisselen van gegevens met een gewenst (groot) aantal informatiepunten, waarmee een relatief snelle en gegarandeerde responsie mogelijk is en met een kostentechnisch gunstige structuur.The object of the invention is now to indicate a communication system with serial data bit transport, with the possibility of exchanging data with a desired (large) number of information points, with which a relatively fast and guaranteed response is possible and with a cost-effective advantage. structure.

Volgens de uitvinding wordt dit aldus bereikt, dat een slave is voorzien van een met het transmissiestelsel gekoppelde besturingsmodule voor het met de aangesloten I/O-modules serieel uitwisselen van gegevensbits, waarbij de I/O-modules van middelen zijn voorzien voor het serieel transporteren van gegevensbits en via een locale gegevensbus voor serieel bittransport in kaskade op de besturingsmodule zijn aangesloten.According to the invention, this is achieved in that a slave is provided with a control module coupled to the transmission system for the serial exchange of data bits with the connected I / O modules, the I / O modules being provided with means for serial transport of data bits and are connected to the control module via a local data bus for serial bit transport in cascade.

Aan de oplossing volgens de uitvinding ligt de gedachte ten grondslag dat in een communicatiestelsel met serieel transport van gegevensbits een snelle uitwisseling van gegevens daardoor kan worden verwezenlijkt, door het eveneens in de I/O-modules serieel verwerken van de gegevensbits. Hierdoor vervalt de noodzaak voor P/S- en/of S/P-conversie op het niveau van de slaves en de daarmee gepaard gaande kosten en vertraging in de verwerking van de gegevensbits uit een pakket, hetgeen als volgt kan worden ingezien.The solution according to the invention is based on the idea that in a communication system with serial transport of data bits a rapid exchange of data can be realized thereby, by also processing the data bits serially in the I / O modules. This eliminates the need for P / S and / or S / P conversion at the level of the slaves and the associated cost and delay in processing the data bits from a packet, which can be seen as follows.

Veronderstel dat er meerdere I/O-modules via een locale gegevensbus voor parallelbittransport op een slave zijn aangesloten, waarbij elke I/O-module informatie in de vorm van x parallelle gegevensbits ontvangt. Telkens als er door een slave x gegevensbits serieel zijn ontvangen, dient een conversieslag van seriële naar parallelle representatie van gegevensbits te worden uitgevoerd. Nadat de geconverteerde gegevensbits aan de betreffende I/O-module zijn doorgegeven, kunnen de gegevensbits voor een volgende I/O-module worden geconverteerd etc.. Bij een aantal van y I/O-modules ontvangt de laatste zijn informatie pas vertraagd na y conversieslagen omdat, zoals bekend, voor elke conversie-slag een zekere tijd nodig is. Deze tijdvertraging kan bijvoorbeeld worden verminderd door het inzetten van meerdere S/P-omzetters en/of meerdere locale gegevensbussen met bijbehorende interface. Dit laatste resulteert echter zowel in een kosten- als montagetechnisch ongunstige structuur.Suppose multiple I / O modules are connected to a slave via a local parallel bit transport data bus, with each I / O module receiving information in the form of x parallel data bits. Whenever serial x data bits are received by a slave, a conversion from serial to parallel representation of data bits should be performed. After the converted data bits have been passed to the relevant I / O module, the data bits for a subsequent I / O module can be converted, etc. For some of y I / O modules, the latter only receives its delayed information after y conversion strokes because, as is known, a certain time is required for each conversion stroke. This time delay can be reduced, for example, by using multiple S / P converters and / or multiple local data buses with associated interfaces. However, the latter results in an unfavorable structure in terms of both cost and installation.

Bij het communicatiestelsel volgens de uitvinding daarentegen worden de gegevensbits, nagenoeg zonder tijdvertraging, via een locale gegevensbus voor serieel bittransport aan de betreffende I/O-modules doorgegeven. Op het moment dat elke I/O-module de hiervoor bestemde gegevensbits heeft ontvangen, kan gelijktijdig tot verwerking worden overgegaan. Waar nodig kan in de betreffende I/O-module conversie naar een parallelle representatie worden uitgevoerd. De vertraging in de door een I/O-module uit te voeren actie(s) is in vergelijking tot een locaal parallel werkend stelsel in hoofdzaak beperkt tot een enkele S/P- of P/S-conversieslag, uiteraard voor zover deze noodzakelijk is.In the communication system according to the invention, on the other hand, the data bits are transferred, without any time delay, via a local data bus for serial bit transport to the relevant I / O modules. Once each I / O module has received the appropriate data bits, processing can commence simultaneously. Where necessary, conversion to a parallel representation can be performed in the appropriate I / O module. The delay in the action (s) to be performed by an I / O module compared to a local parallel operating system is mainly limited to a single S / P or P / S conversion stroke, of course to the extent necessary .

Doordat in de oplossing volgens de uitvinding ook op locaal niveau met een gegevensbus voor serieel bittransport kan worden volstaan, kunnen de afzonderlijke I/O-modules in kaskade worden aangesloten. Hierdoor ontstaat een overzichtelijke en relatief goedkope bedradings-structuur, hetgeen vooral van voordeel is bij procesbesturingen en dergelijke waar de I/O-modules op moeilijk bereikbare en relatief ver van een slave verwijderde plaatsen kunnen zijn gelegen. Het zal duidelijk zijn dat naarmate het aantal I/O-modules toeneemt het kostenaspect steeds gunstiger wordt in het voordeel van het communicatiestelsel volgens de uitvinding.Since a data bus for serial bit transport is sufficient at the local level in the solution according to the invention, the individual I / O modules can be cascaded. This creates a clear and relatively inexpensive wiring structure, which is especially advantageous for process controllers and the like where the I / O modules can be located in places that are difficult to reach and relatively far from a slave. It will be clear that as the number of I / O modules increases, the cost aspect becomes increasingly favorable in favor of the communication system according to the invention.

Door het onderling serieel koppelen van de I/O-modules zijn deze in aantal in principe onbeperkt uitbreidbaar. Een besturingsmodule hoeft slechts van één interface voor het aansluiten van de kaskade van 1/0-modules te worden voorzien. Dit in tegenstelling tot communicatiestel-sels waarbij elke I/O-module via een afzonderlijke interface op een besturingsmodule zijn aangesloten. Het aantal aan te sluiten I/O-modules wordt dan bepaald door het aantal aansluitmogelijkheden waarvoor de betreffende besturingsmodule is gedimensioneerd.In principle, the number of I / O modules mutually interlocking allows them to be extended indefinitely. A control module only needs to be equipped with one interface for connecting the cascade of 1/0 modules. This is in contrast to communication systems in which each I / O module is connected to a control module via a separate interface. The number of I / O modules to be connected is then determined by the number of connection options for which the respective control module has been dimensioned.

Het spreekt voor zich dat het bovenbeschreven, met de oplossing volgens de uitvinding verkregen tijdsvoordeel niet alleen optreedt bij het aan de I/O-modules toevoeren van gegevensbits maar ook bij het aan de master doorgeven van informatie van de I/O-modules, respectievelijk de hierop aangesloten randapparatuur, aftast- en besturingsorganen etc..It goes without saying that the above-described time advantage obtained with the solution according to the invention occurs not only when data bits are supplied to the I / O modules, but also when information from the I / O modules is passed on to the master, respectively. the peripheral equipment, sensing and control devices, etc. connected to it

Het communicatiestelsel volgens de uitvinding is in wezen verge- lijkbaar met één enkel schuifregisterstelsel en heeft een deterministisch karakter. Dat wil zeggen dat er zowel tijdens de uitvoer- als de invoerfase een gedefinieerde, vaste tijdsrelatie bestaat tussen de responsie van de afzonderlijke I/O-modules respectievelijk tussen de bij een slave behorende I/O-modules. Vooral bij meet- en regeltoepassingen zijn gedefinieerde, vaste responsietijdstippen en/of -intervallen noodzakelijk. LAN-structuren bijvoorbeeld bezitten in het algemeen, mede als gevolg van de toegepaste communicatieprotocollen, geen deterministische eigenschappen. Voor meet-en regeltoepassingen zijn deze systemen daarom in het algemeen minder geschikt.The communication system according to the invention is essentially comparable to a single shift register system and has a deterministic character. This means that during the output and input phases there is a defined, fixed time relationship between the response of the individual I / O modules and between the I / O modules associated with a slave. Defined, fixed response times and / or intervals are particularly necessary in measurement and control applications. LAN structures, for example, generally have no deterministic properties, partly as a result of the communication protocols used. These systems are therefore generally less suitable for measurement and control applications.

Teneinde het beoogde gedrag als schuifregisterstelsel zoveel mogelijk te benaderen, heeft een verdere uitvoeringsvorm van het commu-nicatiestelsel volgens de uitvinding het kenmerk, dat een slave van tijdstuurmiddelen is voorzien voor het gesynchroniseerd met het transport van de gegevensbits via het transmissiestelsel, transporteren van de gegevensbits via de locale gegevensbus. Dit communicatiestelsel heeft een, met betrekking tot het bittransport, "transparante" netwerkstructuur, hetgeen een voorwaarde is om te komen tot een met zo min mogelijk vertraging behepte uitwisseling van informatie tussen de master, de aangesloten slaves en de I/O-modules.In order to approximate the intended behavior as a shift register system as much as possible, a further embodiment of the communication system according to the invention is characterized in that a slave is provided with timing means for synchronizing the transport of the data bits via the transmission system, transporting the data bits via the local data bus. This communication system has a "transparent" network structure with regard to the bit transport, which is a precondition for achieving an exchange of information between the master, the connected slaves and the I / O modules, with as little delay as possible.

Een verder voordeel van een transparante netwerkstructuur is dat de volgorde van de gegevensbits in een pakket direct kan corresponderen met de volgorde van de I/O-modules hiervan. Het aan de uit te wisselen gegevens toevoegen van adresinformatie omtrent de I/O-modules is hierbij dus niet vereist. Dit heeft een gunstige invloed op de effectieve snelheid waarmee de informatie kan worden uitgewisseld en op de foutgevoeligheid gezien de voor het besturen van het stelsel geringe overhead.A further advantage of a transparent network structure is that the order of the data bits in a packet can directly correspond to the order of its I / O modules. It is therefore not required to add address information about the I / O modules to the data to be exchanged. This has a favorable effect on the effective speed with which the information can be exchanged and on the sensitivity to error in view of the small overhead for operating the system.

Het transparante karakter van het communicatiestelsel volgens de uitvinding kan ook worden behouden zonder de noodzaak om alle uit te wisselen gegevensbits via alle aangesloten I/O-modules te transporteren. Overeenkomstig een weer verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan dit daardoor worden gerealiseerd, dat de besturingsmodule van selectiemiddelen is voorzien, voor het via de locale gegevensbus alleen transporteren van gegevensbits bestemd voor of afkomstig van de op deze besturingsmodule aangesloten I/O-modules.The transparent nature of the communication system according to the invention can also be maintained without the need to transport all data bits to be exchanged via all connected I / O modules. In accordance with yet a further embodiment of the invention, this can be achieved by providing the control module with selection means for only transporting data bits via the local data bus intended for or originating from the I / O modules connected to this control module.

In deze weer verdere uitvoeringsvorm worden via de locale gegevensbus alleen de voor de betreffende, hierop aangesloten I/O-modules bestemde gegevensbits of hiervan afkomstige gegevensbits getransporteerd. De informatie voor I/O-modules aangesloten op een andere slave wordt op het niveau van de slaves zelf doorgegeven.In this yet further embodiment, only the data bits intended for the respective I / O modules connected thereto or data bits originating therefrom are transported via the local data bus. The information for I / O modules connected to another slave is passed on at the level of the slaves themselves.

Indien het aantal gegevensbits per slave gelijk is, of indien de master het aantal voor elke slave bestemde gegevensbits kent, is het in principe niet noodzakelijk om aan de uit te wisselen gegevens adresinformatie van de betreffende slaves toe te voegen. Om echter de slaves onderling zoveel mogelijk onafhankelijk van elkaar te laten opereren is het van voordeel om een slave van een eenduidig adres te voorzien, en om aan de uit te wisselen gegevensbits adresinformatiebits toe te voegen.If the number of data bits per slave is the same, or if the master knows the number of data bits intended for each slave, it is in principle not necessary to add address information of the relevant slaves to the data to be exchanged. However, in order for the slaves to operate independently of one another as far as possible, it is advantageous to provide a slave with an unambiguous address, and to add address information bits to the data bits to be exchanged.

Een nog weer verdere uitvoeringsvorm, gebruik makend van de selectie van gegevensbits voor de betreffende locale gegevensbussen, heeft het kenmerk, dat de besturingsmodule is ingericht om de gegevensbits via de locale gegevensbus met een van het transport van de gegevensbits via het transmissiestelsel afwijkende snelheid te transporteren. Mits het toepassingsgebied dit toestaat, heeft een relatief lage transportsnel-heid van gegevensbits via de locale gegevensbus een kostengunstige invloed. Zoals bekend neemt immers de prijs van elektronische componenten toe naar mate een hogere verwerkingssnelheid wordt verlangd. Een hogere transportsnelheid van de gegevensbits via de locale gegevensbus, in vergelijking tot het bittransport over het transmissiestelsel tussen de slaves en de althans ene master, heeft daarentegen het voordeel dat er tijd beschikbaar komt om, bijvoorbeeld voorafgaand aan het aan de I/O-modules toevoeren van informatie en/of het aan de master toevoeren van gegevensbits afkomstig van de I/O-modules, de slave controlebewer-kingen te laten uitvoeren teneinde bijvoorbeeld het uitwisselen van met fouten behepte gegevens zoveel mogelijk te voorkomen.Yet a further embodiment, making use of the selection of data bits for the respective local data buses, is characterized in that the control module is arranged to transport the data bits via the local data bus at a speed different from the transport of the data bits via the transmission system . Provided the area of application permits, a relatively low transport speed of data bits via the local data bus has a cost-effective influence. As is known, the price of electronic components increases as a higher processing speed is required. In contrast, a higher transport speed of the data bits via the local data bus, compared to the bit transport over the transmission system between the slaves and the at least one master, has the advantage that time becomes available, for example prior to the I / O modules. supplying information and / or supplying data bits from the I / O modules to the master, having the slave perform control operations in order, for example, to prevent the exchange of error-erased data as much as possible.

Naast de reeds genoemde voordelen van een grote flexibiliteit in het aantal aan te sluiten I/O-modules en een verhoging van de effectieve informatie-uitwisselingssnelheid kan een voor toepassing in het communi-catiestelsel volgens de uitvinding geschikte I/O-module tevens bijzonder eenvoudig en goedkoop worden uitgevoerd. Een uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de middelen van een I/O-module voor het serieel via de locale gegevensbus transporteren van de gegevensbits één of meer schuifregisters omvatten.In addition to the aforementioned advantages of great flexibility in the number of I / O modules to be connected and an increase in the effective information exchange speed, an I / O module suitable for use in the communication system according to the invention can also be particularly simple and cheaply executed. An embodiment of the invention is therefore characterized in that the means of an I / O module for the serial transport of the data bits via the local data bus comprise one or more shift registers.

Een hierop gebaseerde verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de schuifregisters zijn ingericht voor het serieel transporteren van aan de invoerzijde van een I/O-module parallel aangeboden gegevensbits en/of voor het aan de uitvoerzijde van een I/O-module parallel presenteren van voor de betreffende I/O-module bestemde serieel getransporteerde gegevensbits. Door het schuif register van een aantal uitgangen te voorzien, corresponderend met het aantal voor een bepaalde I/O-module bestemde gegevensbits, kan voor een parallel representatie van de betref fende gegevensbits aan de uitvoerzijde van een I/O-module worden gezorgd. In het geval van informatie welke in de gegevensstroom dient te worden opgenomen, kunnen met een dergelijk schuifregister de betreffende gegevensbits in een pakket eenvoudig worden vervangen door de aan de invoerzijde van een I/O-module aangeboden gegevensbits.A further embodiment based on this is characterized in that the shift registers are arranged for the serial transport of data bits offered in parallel on the input side of an I / O module and / or for the parallel presentation of data bits on the output side of an I / O module. Serially transported data bits destined for the respective I / O module. By providing the shift register with a number of outputs corresponding to the number of data bits destined for a particular I / O module, a parallel representation of the respective data bits on the output side of an I / O module can be ensured. In the case of information to be included in the data stream, such a shift register makes it easy to replace the relevant data bits in a packet with the data bits presented on the input side of an I / O module.

Omdat de informatie-uitwisseling onder besturing van de master plaatsvindt, is het noodzakelijk om elke verandering in de toestand van een slave aan de master door te geven, zoals bijvoorbeeld het aansluiten of verwijderen van een op de betreffende slave aangesloten I/O-module of het veranderen van het type I/O-module. Een uitvoeringsvorm van het communicatiestelsel volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de besturingsmodule van middelen is voorzien voor het detecteren en met de althans ene master uitwisselen van informatie over de statustoestand en/of type codering van de aangesloten I/O-modules. Het spreekt vanzelf dat fouten in het functioneren van een besturingsmodule en/of een 1/0-module van een slave door de master gedetecteerd moeten kunnen worden. Hierbij kan met voordeel van het doorgeven van de statustoestand en/of type codering worden gebruik gemaakt, dit omdat het niet of niet op de voorafbepaalde wijze ontvangen van de statusinformatie van een betreffende slave voor de master een aanwijzing is dat er een mogelijke fout-situatie kan zijn opgetreden.Since the information exchange takes place under the control of the master, it is necessary to report any changes in the status of a slave to the master, such as connecting or removing an I / O module connected to the respective slave or changing the type of I / O module. To this end, an embodiment of the communication system according to the invention is characterized in that the control module is provided with means for detecting and exchanging information about the status state and / or type of coding of the connected I / O modules with the at least one master. It goes without saying that errors in the functioning of a control module and / or a 1/0 module of a slave must be detectable by the master. Here, advantageous use can be made of communicating the status state and / or type of coding, because the failure to receive the status information from a relevant slave for the master or not in the predetermined manner is an indication that there is a possible error situation. may have occurred.

Met hetzelfde doel heeft een uitvoeringsvorm van de uitvinding verder het kenmerk, dat een I/O-module van middelen voor het bewaken van de werking hiervan en/of de werking van de locale gegevensbus is voorzien. Het bewaken van de werking van elke afzonderlijke I/O-module en de locale gegevensbus is van essentieel belang omdat, als gevolg van de seriële koppeling van de I/O-modules, een storing in de locale gegevensbus of een module tot een verstoring van de informatie-uitwisseling met de overige I/O-modules kan leiden. Omdat bij seriële overdracht alle lijnen van bijvoorbeeld de locale gegevensbus tegelijk actief zijn, in tegenstelling tot een parallelle bus waar de lijnen in het algemeen niet steeds tegelijk actief zijn, kunnen de bewakingsmiddelen relatief eenvoudig van opbouw zijn.For the same purpose, an embodiment of the invention is further characterized in that an I / O module is provided with means for monitoring its operation and / or the operation of the local data bus. Monitoring the operation of each individual I / O module and the local data bus is essential because, due to the serial linking of the I / O modules, a failure of the local data bus or a module to a disturbance of the can exchange information with the other I / O modules. Since in serial transfer all lines of, for example, the local data bus are active at the same time, in contrast to a parallel bus where the lines are generally not always active at the same time, the monitoring means can be relatively simple in construction.

In het bijzonder bij impliciete adressering van de I/O-modules, dus wanneer de volgorde van de gegevensbits overeenkomt met de volgorde van de I/O-modules van een betreffende slave, kunnen fouten in het transmissiestelsel en/of de locale gegevensbus tot ongewenste responsies aanleiding geven. Om dit zoveel mogelijk te verhinderen heeft een uitvoeringsvorm van het communicatiestelsel volgens de uitvinding het kenmerk, dat een slave van middelen voor het bewaken van het seriële transport van gegevensbits via het transmissiestelsel en/of de locale gegevensbus is voorzien.Especially with implicit addressing of the I / O modules, so when the order of the data bits matches the order of the I / O modules of a particular slave, errors in the transmission system and / or the local data bus can lead to unwanted responses give rise. In order to prevent this as much as possible, an embodiment of the communication system according to the invention is characterized in that a slave is provided with means for monitoring the serial transport of data bits via the transmission system and / or the local data bus.

Een volledige bewaking van de gegevensuitwisseling is daardoor bewerkstelligd, dat de althans ene master van middelen voor het detecteren van foutsituaties in het transmissiestelsel is voorzien. Bij detectie van een transmissiefout zal de besturingsmodule van een slave de ontvangen gegevens niet accepteren en evenmin nieuwe gegevens in een ontvangen pakket opnemen. Het pakket wordt dan ongewijzigd verder getransporteerd. De master ontvangt dan het verstuurde pakket, eventueel met transmissiefouten, terug. Door een controle van de verzonden en ontvangen gegevens kan informatie over een transmissiestoring worden verkregen. Zonodig kan het betreffende pakket bijvoorbeeld nogmaals worden verzonden.Full monitoring of the data exchange has been effected by providing the at least one master with means for detecting error situations in the transmission system. Upon detection of a transmission error, a slave control module will not accept the received data, nor will it include new data in a received packet. The package is then transported unaltered. The master then receives the packet sent back, possibly with transmission errors. Information about a transmission failure can be obtained by checking the data sent and received. If necessary, the relevant package can, for example, be sent again.

De slaves in het communicatiestelsel volgens de uitvinding zijn vanwege de tot op het niveau van de I/O-modules voortgezette seriële transmissie in het bijzonder geschikt voor toepassing in een ringnet-werkconfiguratie. Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de slaves via een meervoudig ringtransmissiestelsel op de althans ene master zijn aangesloten, waarbij de althans ene master en de slaves van middelen voor het van transmissiestelselring omschakelen zijn voorzien.The slaves in the communication system according to the invention are particularly suitable for use in a ring network configuration because of the serial transmission that continues up to the level of the I / O modules. A further embodiment is characterized in that the slaves are connected to the at least one master via a multiple ring transmission system, the at least one master and the slaves being provided with means for switching transmission system ring.

Een zeer flexibel stelsel wordt in een uitvoeringsvorm van de uitvinding daardoor verkregen, dat de althans ene master en slaves voor het via een transmissiestelselring in de ene en/of de andere richting zenden respectievelijk ontvangen van pakketten van gegevensbits zijn ingericht. Op deze wijze uitgevoerde master en/of slaves kunnen als schakelcentrum fungeren, zodat bijvoorbeeld in een storingssituatie de master zoveel mogelijk aangesloten slaves kan bereiken.A very flexible system is obtained in an embodiment of the invention in that the at least one master and slaves are arranged for sending or receiving packets of data bits via a transmission system ring in one and / or the other direction. Master and / or slaves designed in this way can function as switching centers, so that, for example, in a fault situation the master can reach as many connected slaves as possible.

De uitvinding heeft ook betrekking op een I/O-module, een onder-station (slave) en een hoofdstation (master) overeenkomstig en geschikt voor gebruik bij het communicatiestelsel volgens een of meer van de voorgaande uitvoeringsvormen.The invention also relates to an I / O module, a substation (slave) and a main station (master) corresponding and suitable for use in the communication system according to one or more of the previous embodiments.

De uitvinding voorziet tevens in een werkwijze voor het met meerdere invoer(I)- en/ of uitvoer(0)-modules serieel uitwisselen van gegevensbits onder toepassing van althans één hoofdstation (master) en één of meer onderstations (slaves) welke via een transmissiestelsel voor serieel bittransport met de althans ene master in verbinding staan, en waarbij de Ι/0-modules via een locale gegevensbus voor serieel bittransport in kaskade op een betreffende slave zijn aangesloten, omvattende de stappen van: - het onder besturing van de althans ene master: - vormen van een pakket van gegevensbits, waarbij de volgorde van de gegevensbits correspondeert met de volgorde van de aangesloten I/O-modules, - aan het gevormde pakket toevoegen van stuurinformatiebits, - naar de slaves en/of de I/O-modules transporteren van het pakket en de toegevoegde stuurinformatiebits, en het - ontvangen en verwerken van gegevensbits afkomstig van de slaves en/of de X/O-modules; - het onder invloed van de stuurinformatiebits onder besturing van de slaves: - aan de uitvoerzijde van de, op de betreffende slave aangesloten I/O-modules presenteren van de hiervoor bestemde gegevensbits, en/of - in het pakket plaatsen van aan de invoerzijde van de 1/0-modules aangeboden gegevensbits.The invention also provides a method for the serial exchange of data bits with multiple input (I) and / or output (0) modules using at least one main station (master) and one or more substations (slaves) which are connected via a transmission system for serial bit transport are connected to the at least one master, and wherein the Ι / 0 modules are connected via cascade to a relevant slave via a local data bus for serial bit transport, comprising the steps of: - controlling the at least one master : - forming a packet of data bits, the order of the data bits corresponding to the order of the connected I / O modules, - adding control information bits to the formed packet, - to the slaves and / or the I / O modules transporting the package and the added control information bits, and - receiving and processing data bits from the slaves and / or the X / O modules; - under the influence of the control information bits under the control of the slaves: - presenting the data bits intended for this purpose on the output side of the I / O modules connected to the relevant slave, and / or - placing in the package on the input side of the 1/0 modules offered data bits.

Middels deze wijze van impliciete adressering, gebaseerd op de volgorde van de aangesloten I/O-modules, wordt optimaal gebruik gemaakt van de transparante structuur van het communicatiestelsel volgens de uitvinding.This manner of implicit addressing, based on the sequence of the connected I / O modules, makes optimum use of the transparent structure of the communication system according to the invention.

Een verdere uitvoeringsvorm van deze werkwijze volgens de uitvinding, waarmee op een locale gegevensbus alleen de voor de, op deze gegevensbus aangesloten I/O-modules bestemde en afkomstige gegevensbits worden getransporteerd, omvat de stappen van: - het onder besturing van de althans ene master aan de, voor een betreffende slave bestemde gegevensbits toevoegen van adresin-formatiebits, en - het onder besturing van de slaves detecteren van de adresinfor-matiebits en het met de aangesloten I/O-modules alleen uitwisselen van de hiervoor bestemde gegevensbits.A further embodiment of this method according to the invention, with which on a local data bus only the data bits intended for and originating from the I / O modules connected to this data bus are transported, comprises the steps of: - controlling at least one master adding address information bits to the data bits intended for a particular slave, and - detecting the address information bits under the control of the slaves and only exchanging the data bits intended for this purpose with the connected I / O modules.

Hoewel door het toevoeren van adresinformatiebits de theoretisch maximaal haalbare gegevensuitwisselingssnelheid wordt verkleind, biedt dit toch een aantal voordelen ten opzichte van de bovengenoemde impliciete adressering. De synchroniteit van de gegevensuitwisseling wordt namelijk als geheel verbeterd, omdat de gevolgen van een storing in een I/O-module slechts beperkt blijven tot de gegevensuitwisseling met de, op de bijbehorende slave aangesloten I/O-modules. Verder is het mogelijk om bij storingen in het transmissiestelsel, bijvoorbeeld bij het van transmissiering of communicatierichting omschakelen, toch de juiste gegevensbits met de juiste slave uit te wisselen. Naast gegevens omtrent het adres kunnen de toegevoegde adresinformatiebits uiteraard ook gegevens omtrent het aantal uit te wisselen gegevensbits omvatten.Although the supply of address information bits reduces the theoretically maximum achievable data exchange speed, it nevertheless offers a number of advantages over the implicit addressing mentioned above. Namely, the synchronization of the data exchange is improved as a whole, because the consequences of a failure in an I / O module are limited only to the data exchange with the I / O modules connected to the associated slave. Furthermore, it is possible to exchange the correct data bits with the correct slave in the event of malfunctions in the transmission system, for example when switching from transmission ring or communication direction. In addition to data about the address, the added address information bits can of course also comprise data about the number of data bits to be exchanged.

De voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding, omvat de stap van het onder besturing van de slaves opeenvolgend doorgeven van de toegevoerde stuurinformatiebits voor het achtereenvolgens door de slaves uitwisselen van gegevensbits met de aangesloten 1/0-modules.The preferred embodiment of the method according to the invention comprises the step of successively passing the supplied control information bits under control of the slaves for successively exchanging data bits with the connected 1/0 modules through the slaves.

De stuurinformatiebits kunnen bijvoorbeeld aan het einde en/of het begin van een pakket van gegevensbits worden gerangschikt. Ontvangst door de althans ene master aan het begin, gezien in de transmissierich-ting, van een pakket van gegevensbits geplaatste stuurinformatiebits betekent dat de gegevensbits van het pakket in de betreffende slaves c.q. I/O-modules zijn gearriveerd. Aan het einde van een pakket van gegevensbits opgenomen stuurinformatiebits kunnen fungeren als teken voor de slaves dat de hiervoor bestemde gegevensbits zijn ontvangen en met de aangesloten I/O-modules kunnen worden uitgewisseld c.q. dat van de I/O-modules afkomstige gegevensbits in het pakket kunnen worden opgenomen. De bemonsteringstijdstippen van de I/O-modules c.q. de hierop aangesloten organen kunnen met de stuurinformatiebits bijgevolg nauwkeurig worden vastgelegd.For example, the control information bits can be arranged at the end and / or the beginning of a packet of data bits. Reception by the at least one master at the beginning, seen in the transmission direction, of a packet of data bits placed in control information bits means that the data bits of the packet have arrived in the relevant slaves or I / O modules. Control information bits included at the end of a packet of data bits can indicate to the slaves that the data bits intended for this purpose have been received and that they can be exchanged with the connected I / O modules or that data bits originating from the I / O modules in the packet can be recorded. The sampling times of the I / O modules or the connected devices can therefore be accurately recorded with the control information bits.

Een verdere werkwijze volgens de uitvinding, waarbij de stuurinformatiebits achtereenvolgens door de slaves worden doorgegeven, omvat de stappen van: - het onder besturing van de laats ton tvangende slave naar de althans ene master terugvoeren van de stuurinformatiebits, en - het onder besturing van de althans ene master na ontvangst van de stuurinformatiebits transporteren en verwerken van het, van de slaves afkomstige pakket van gegevensbits.A further method according to the invention, in which the control information bits are successively passed on by the slaves, comprises the steps of: - returning the control information bits under control of the last tonne slave to the at least one master, and - controlling the at least one Transporting and processing a master of data bits from the slaves after receipt of the control information bits.

Volgens een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding kan het communicatiestelsel verder daardoor effectief worden benut, door het tussen opeenvolgende pakketten van gegevensbits via het transmissiestelsel tussen de althans ene master en/of één of meer slaves en/of één of meer verdere op het transmissiestelsel aangesloten stations uitwisselen van informatie. Naast het uitwisselen van statusinformatie, type-informatie en gegevensbits kan met voordeel ook niet met de I/O-modules in verband staande informatie over het transmissiestelsel worden getransporteerd.According to yet a further embodiment of the method according to the invention, the communication system can further be effectively utilized thereby, by interposing successive packets of data bits via the transmission system between the at least one master and / or one or more slaves and / or one or more further stations connected to the transmission system exchange information. In addition to exchanging status information, type information and data bits, information relating to the transmission system which is not related to the I / O modules can advantageously also be conveyed.

De uitvinding wordt nu in het navolgende nader uiteengezet aan de hand van de beschrijving van een voorbeelduitvoeringsvorm van het communicatiestelsel en de bijgaande tekeningen, waarin:The invention will now be explained in more detail below with reference to the description of an exemplary embodiment of the communication system and the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 schematisch de architectuur van een volgens de uitvinding opgebouwd communicatiestelsel toont,Fig. 1 schematically shows the architecture of a communication system constructed according to the invention,

Fig. 2 in blokschemavorm een voorbeelduitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid en de besturingsmodule van een slave toont,Fig. 2 shows in block diagram form an exemplary embodiment of the transmission unit and the control module of a slave,

Fig. 3 in blokschemavorm een voorbeelduitvoeringsvorm van een 1/0-module toont, en.Fig. 3 shows in block diagram form an exemplary embodiment of a 1/0 module, and.

Fig. k in blokschemavorm een voorbeelduitvoeringsvorm van de master toont.Fig. k shows an exemplary embodiment of the master in block diagram form.

Fig. 1 toont schematisch de architectuur van het communicatiestelsel volgens de uitvinding, omvattende een hoofdstation (master) 1 en meerdere onderstations (slaves) 2, 3. 5· De master 1 en de slaves 2, 3, 4, 5 zijn via een dubbel-ringtransmissiestelsel, bestaande uit zend/-ontvangeenheden 6 en transmissielijnen 7» 8 onderling verbonden. De transmissielijnen 7» 8 kunnen bijvoorbeeld bestaan uit coaxiale kabel, glasvezelkabel, en dergelijke.Fig. 1 schematically shows the architecture of the communication system according to the invention, comprising a main station (master) 1 and a plurality of substations (slaves) 2, 3.5. The master 1 and slaves 2, 3, 4, 5 are via a double ring transmission system. consisting of transmit / receive units 6 and transmission lines 7 »8 interconnected. The transmission lines 7-8 can be, for example, coaxial cable, fiber optic cable, and the like.

Elke slave 2, 3. 5 omvat een op de bijbehorende zend/ontvang- eenheid 6 aangesloten besturingsmodule 9 waarop één of meer invoer(I)-en/of uitvoer(0)-module(s) zijn aangesloten. Het aantal op een besturingsmodule aan te sluiten Ι/0-modules 10 kan per slave variëren afhankelijk van zijn functie, bijvoorbeeld het sturen van een meet- en regel-proces.Each slave 2, 3.5 comprises a control module 9 connected to the associated transmit / receive unit 6 to which one or more input (I) and / or output (0) module (s) are connected. The number of 0/0 modules 10 to be connected to a control module can vary per slave depending on its function, for example controlling a measurement and control process.

De Ι/0-modules zijn per slave in kaskade geschakeld en vormen op deze wijze, in abstractie gezien, een voortzetting van het transmissie-stelsel. Met een streep-punt-lijn 11 is schematisch de gegevensstroom in het communicatiestelsel aangegeven. Zowel in het transmissiestelsel 7» 8 als tot op het niveau van de Ι/0-modules 10 worden de gegevensbits serieel getransporteerd.The Ι / 0 modules are cascaded per slave and in this way, in abstraction, form a continuation of the transmission system. The dashed line 11 denotes the data flow in the communication system. The data bits are serially transported both in the transmission system 7 »8 and up to the level of the Ι / 0 modules 10.

Het geheel heeft hierdoor een, met een schuifregister overeenkomende structuur, waarbij elke Ι/0-module impliciet is geadresseerd door zijn positie in de keten.The whole therefore has a structure corresponding to a shift register, with each Ι / 0 module implicitly addressed by its position in the chain.

Hoewel een dubbel-ringtransmissiestelsel is getoond, zal het duidelijk zijn dat het communicatiestelsel volgens de uitvinding zowel met een enkel-ringtransmissiestelsel alsook met een meer dan twee ringen omvattend transmissiestelsel kan zijn uitgevoerd. Uiteraard kunnen meer of minder slaves worden ingezet en kan het aantal Ι/0-modules per slave groter of kleiner zijn.Although a double-ring transmission system has been shown, it will be clear that the communication system according to the invention can be constructed with a single-ring transmission system as well as with a transmission system comprising more than two rings. Of course, more or less slaves can be used and the number of Ι / 0 modules per slave can be larger or smaller.

Het schuifregisterprincipe is ook van voordeel ten aanzien van het, bijvoorbeeld om betrouwbaarheidsredenen, toepassen van meerdere masters zoals in fig. 1 met onderbroken lijnen is geïllustreerd. In een dergelijk multi-masterconcept is in het algemeen één van de masters actief voor wat betreft de gegevensuitwisseling, terwijl één of meer andere masters daarin slechts een passieve rol hebben. Alle masters zijn zodanig ingericht, dat zij elk de functie van de actieve master kunnen ovememen, bijvoorbeeld in het geval van storingen. De passieve masters kunnen fouten van de actieve master eenvoudig detecteren, omdat zij, als gevolg van hun kaskadeschakeling en het seriële transport van gegevens-bits in het communicatiestelsel volgens de uitvinding, alle informatie ontvangen welke voor de actieve master bestemd is. Tussen de diverse masters is bijgevolg geen afzonderlijk communicatiepad vereist om bijvoorbeeld de passieve masters op de hoogte te stellen van de, door de actieve master uitgevoerde bewerkingen, opdrachten etc.. Een dergelijke "hot stand by"-mode is in het bijzonder van belang bij industriële meet-en regelprocesbesturingen waarbij uitval of vertraging in het produk-tieproces onder meer ernstige financiële consequenties kan hebben. Het spreekt vanzelf dat in een dergelijk multi-masterconcept de voorwaarden waaronder en de manier waarop de taken van een master door een andere master worden overgenomen vooraf gespecificeerd dienen te worden.The shift register principle is also advantageous with regard to the use of several masters, for example for reliability reasons, as illustrated in broken lines in Fig. 1. In such a multi-master concept, one of the masters is generally active with regard to the data exchange, while one or more other masters have only a passive role in this. All masters are designed in such a way that they can each take over the function of the active master, for example in the event of malfunctions. The passive masters can easily detect errors from the active master, because, due to their cascade switching and the serial transport of data bits in the communication system according to the invention, they receive all information intended for the active master. Consequently, no separate communication path is required between the various masters, for example to inform passive masters of the operations, commands, etc. carried out by the active master. Such a "hot stand-by" mode is particularly important for industrial measurement and control process controllers in which failure or delay in the production process can have serious financial consequences, among other things. It goes without saying that in such a multi-master concept the conditions under which and the manner in which the tasks of a master are taken over by another master must be specified in advance.

Fig. 2 toont in blokschemavorm een voorbeelduitvoeringsvorm van een gedeelte van een slave 2, 3. 5· Over de van een pijl voorziene verbindingen worden gegevensbits getransporteerd. De zend/ontvangeenheid 6 omvat een multiplexer 12, bestaande uit twee modems 13. 14 welke respectievelijk met de eerste transmissiering 7 en met de tweede trans-missiering 8 zijn verbonden. Voor het overdragen van de gegevens via het transmissiestelsel kunnen op zich in de praktijk bekende signaalcode-ringstechnieken worden toegepast. Door middel van lijnfoutdetectoren 15 kan de werking van een betreffende transmissiering 7» 8 worden bewaakt.Fig. 2 shows in block diagram form an exemplary embodiment of a part of a slave 2, 3. 5 · Data bits are transported over the arrowed connections. The transmit / receive unit 6 comprises a multiplexer 12, consisting of two modems 13.14, which are connected to the first transmission ring 7 and to the second transmission ring 8, respectively. Signal coding techniques known per se in practice can be used for transmitting the data via the transmission system. The operation of a relevant transmission ring 7 »8 can be monitored by means of line error detectors 15.

De ontvangen gegevens worden na demodulatie door één van de modems 13, 14 aan de, op de multiplexer 12 aangesloten besturingsmodule 9 toegevoerd, welke in de getoonde voorbeelduitvoeringsvorm is ingericht voor het bijvoorbeeld volgens het bekende Synchronous Data Link Control (SDLC)-protocol uitwisselen van de informatie met de master. In plaats van het SDLC-protocol kan ook elk ander geschikt protocol worden toegepast. De eenheid in de besturingsmodule welke voor het uitwisselen van de informatie in het gekozen protocol zorgt is met het verwijzingscijfer 16 aangeduid.After demodulation, the received data is supplied by one of the modems 13, 14 to the control module 9 connected to the multiplexer 12, which in the exemplary embodiment shown is arranged for exchanging, for example, according to the known Synchronous Data Link Control (SDLC) protocol. the information with the master. Any other suitable protocol can be used instead of the SDLC protocol. The unit in the control module which provides for the exchange of the information in the chosen protocol is indicated by the reference numeral 16.

Met behulp van op de multiplexer 12 en de eenheid 16 aangesloten tijdstuurmiddelen 17 wordt uit het transport van de gegevensbits via het transmissiestelsel 7. 8 de benodigde tijdstuurinformatie voor de besturingsmodule 9 afgeleid. Op deze wijze wordt bereikt dat het transport van-de gegevensbits door de slave c.q. de hierop aangesloten I/O-modules gesynchroniseerd met het transport van de gegevensbits via het transmissies telsel kan plaatsvinden. E.e.a. resulterend in een transparante communicatiestructuur.With the aid of timing means 17 connected to the multiplexer 12 and the unit 16, the necessary timing information for the control module 9 is derived from the transport of the data bits via the transmission system 7.8. In this way it is achieved that the transport of the data bits by the slave or the I / O modules connected thereto can be synchronized with the transport of the data bits via the transmission system. E.e.a. resulting in a transparent communication structure.

Op de eenheid 16 zijn verder drijver- en bewakingsmiddelen 18 aangesloten, voor het sturen en bewaken van de werking van een locale gegevensbus 19 voor serieel bittransport. Op deze locale gegevensbus 19 zijn de respectieve I/O-modules 10 in kaskade aangesloten (niet getoond in fig. 2).Furthermore, float and monitoring means 18 are connected to unit 16 for controlling and monitoring the operation of a local data bus 19 for serial bit transport. The respective I / O modules 10 are cascaded to this local data bus 19 (not shown in Fig. 2).

Zoals reeds in de inleiding besproken, kan elke slave van een eenduidig adres worden voorzien en kan de adressering van de afzonderlijke Ι/0-modules 10 aan de hand van hun volgorde in de kaskadeschake-ling plaatsvinden. Bijgevolg is voorzien in een eenheid 20 welke het adres van een slave kan decoderen, in een eenheid 21 welke informatie kan detecteren omtrent het aantal gegevensbits voor een betreffende slave en zonodig een eenheid 22 welke informatie omtrent de typecodering van de, op de locale gegevensbus aangesloten Ι/0-modules kan uitlezen, bijvoorbeeld een module met enkel een uitvoerzijde of een module met enkel een invoerzijde. Voor een inhoudelijke controle van de ontvangen gegevensbits, bijvoorbeeld aan de hand van op zich bekende foutdetectie-technieken, is een verdere eenheid 23 voorzien. De betreffende eenheden 20 , 21, 22 , 23 zijn alle op de eenheid 16 aangesloten of maken deel hiervan uit.As already discussed in the introduction, each slave can be given an unambiguous address and the addressing of the individual Ι / 0 modules 10 can take place according to their sequence in the cascade circuit. Consequently, a unit 20 is provided which can decode the address of a slave, a unit 21 which can detect information about the number of data bits for a particular slave and, if necessary, a unit 22 which is information about the type coding of the data bus connected to the local data bus. Ι / 0 modules can read, for example a module with only an output side or a module with only an input side. A further unit 23 is provided for a substantive check of the received data bits, for example on the basis of error detection techniques known per se. The respective units 20, 21, 22, 23 are all connected to the unit 16 or form part thereof.

Statusgegevens omtrent het bijvoorbeeld al dan niet aangesloten zijn van een Ι/0-module worden in een eenheid 24 verzameld, welke tevens informatie omtrent de werking van de multiplexer 12, de in bedrijf zijnde transmissiering 7» δ en informatie omtrent de energievoorziening en de correcte werking van de locale gegevensbus van de betreffende slave ontvangt. Deze statusinformatie wordt via de eenheid 16 aan de master 1 doorgegeven. Op grond hiervan kan dan de gegevensstroom voor een betreffende slave worden gecorrigeerd c.q. kan informatie omtrent de werkingstoestand van de slave worden gegenereerd.Status data regarding whether or not a Ι / 0 module is connected, for example, are collected in a unit 24, which also contains information about the operation of the multiplexer 12, the operating transmission ring 7 »δ and information about the power supply and the correct operation of the local data bus of the relevant slave. This status information is passed through the unit 16 to the master 1. On the basis of this, the data flow for a particular slave can then be corrected or information about the operating status of the slave can be generated.

Een praktische uitvoeringsvorm van de besturingsmodule 9 is gerealiseerd met een enkele zogeheten "gate-array" geïntegreerde schakeling, type EPM 5128, fabrikaat Altera. Hoewel de slaves in wezen geen intelligentie hoeven te bezitten, zal het voor een vakman duidelijk zijn dat realisatie met een of meer geschikte microprocessoren bijvoorbeeld ook tot de mogelijkheden behoort. Hierbij kan in het bijzonder gedacht worden aan uitvoeringen van het communicatiestelsel waarbij de gegevensbits via de locale gegevensbus 19 met een van de gegevensbits via het transmissiestelsel 7» δ afwijkende snelheid worden getransporteerd, een en ander zoals in de inleiding is beschreven.A practical embodiment of the control module 9 is realized with a single so-called "gate-array" integrated circuit, type EPM 5128, manufactured by Altera. Although the slaves do not essentially have to have intelligence, it will be clear to a skilled person that realization with one or more suitable microprocessors is also possible, for example. This may in particular envisage embodiments of the communication system in which the data bits are transported via the local data bus 19 at a speed deviating from the data bits via the transmission system 7, δ, as described in the introduction.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van een I/O-module 10 is in blok-schemavorm in fig. 3 getoond. In zijn eenvoudigste vorm omvat een 1/0-module een enkel schuifregister waarin de te transporteren gegevensbits worden doorgeschoven. Wanneer de voor de betreffende Ι/0-module bestemde gegevensbits zich bijvoorbeeld alle in het schuifregister bevinden, kan dan door middel van een stuursignaal de betreffende informatie zonodig parallel worden uitgelezen, zonder verstoring van het bittransport. Voor het in een pakket plaatsen van informatie, bijvoorbeeld meetgegevens, kan de omgekeerde weg worden bewandeld. In de in fig. 3 getoonde voor-beelduitvoeringsvorm bezit de Ι/0-module 10 vier schuifregisters, respectievelijk 25, 26 , 27 en 28. Het aantal bitposities van een schuifregister correspondeert met het aantal bitposities van de gegevensbits voor de betreffende Ι/0-module. De schuifregisters 25 en 26 bevinden zich in kaskade geschakeld aan de uitvoerzijde 33 en de schuifregisters 27 en 28 bevinden zich aan de invoerzijde 3^ van de Ι/0-module. Over de van een pijl voorziene verbindingen met de locale gegevensbus 19 worden gegevensbits van en naar de betreffende Ι/0-module getransporteerd.A possible embodiment of an I / O module 10 is shown in block diagram form in Fig. 3. In its simplest form, a 1/0 module comprises a single shift register in which the data bits to be transported are shifted. If, for example, the data bits intended for the respective module / 0 module are all in the shift register, the relevant information can then be read in parallel by means of a control signal, without disturbing the bit transport. The reverse procedure can be followed for placing information, for example measurement data, in a package. In the exemplary embodiment shown in Fig. 3, the Ι / 0 module 10 has four shift registers, 25, 26, 27 and 28, respectively. The number of bit positions of a shift register corresponds to the number of bit positions of the data bits for the Ι / 0 in question. module. The shift registers 25 and 26 are cascaded on the output side 33 and the shift registers 27 and 28 are on the input side 3 3 of the module / 0 module. Data bits are transferred to and from the respective Ι / 0 module via the arrowed connections to the local data bus 19.

De schuifregisters 25 en 27 verzorgen via de daarop aangesloten buffers 29 respectievelijk 30 een parallelle digitale uitgang en een parallelle digitale ingang. De schuifregisters 26 en 28 voorzien in een analoge uitgang respectievelijk analoge ingang via de D/A-omzetter 31 respectievelijk de A/D-omzetter 32.The shift registers 25 and 27 provide a parallel digital output and a parallel digital input via the buffers 29 and 30 connected thereto, respectively. The shift registers 26 and 28 provide an analog output or analog input via the D / A converter 31 and the A / D converter 32, respectively.

Een praktische uitvoeringsvorm van een Ι/0-module is gerealiseerd met digitale schuifregisters 25, 26 van het type 7^HC409^ en voor de digitale schuifregisters 27, 28 type 7^HC7597, alle fabrikaat Philips.A practical embodiment of a Ι / 0 module has been realized with digital shift registers 25, 26 of the type 7 ^ HC409 ^ and for the digital shift registers 27, 28 type 7 ^ HC7597, all manufactured by Philips.

Op de buffers 29, 30 en de omzetters 31» 32 zijn tijdstuursignaal-leidingen aangesloten (niet getoond) welke vanuit de besturingsmodule 9 van de slave worden geactiveerd wanneer bijvoorbeeld de voor de betreffende Ι/0-module bestemde gegevensbits door een van de betreffende schuifregisters 25, 26, 27, 28 zijn verzameld. Omwille van de duidelijkheid zijn, evenals in fig. 2, de diverse tijdstuursignaalleidingen en-middelen voor de schuifregisters, buffers, en zonodig omzetters niet getoond. Voor een vakman behoeft dit geen verdere uitleg.Timing signal lines are connected to buffers 29, 30 and converters 31 »32 (not shown), which are activated from the slave control module 9 when, for example, the data bits intended for the Ι / 0 module concerned by one of the relevant shift registers 25, 26, 27, 28 have been collected. For the sake of clarity, as in Figure 2, the various timing signal lines and means for the shift registers, buffers, and converters, if necessary, are not shown. This does not require any further explanation for a professional.

Desgewenst kan een Ι/0-module van middelen 35 voor het bewaken van de werking hiervan en/of de werking van de locale gegevensbus 19 zijn voorzien. De middelen 35 bewaken de activiteit op de locale gegevensbus 19 alsmede aan de in- en uitgangszijde, respectievelijk de buffers 30, 29 en zonodig de omzetters 32, 31* Het resultaat van de bewaking door de middelen 35 kan aan de middelen 23 in de besturingsmodule 9 als informa tie omtrent de statustoestand van de betreffende I/O-module worden doorgegeven. De middelen 35 kunnen op relatief eenvoudige wijze middels poortschakelingen worden gerealiseerd omdat bij seriële gegevensuitwisseling alle lijnen actief zijn.If desired, a Ι / 0 module may be provided with means 35 for monitoring its operation and / or the operation of the local data bus 19. The means 35 monitor the activity on the local data bus 19 as well as on the input and output side, respectively the buffers 30, 29 and, if necessary, the converters 32, 31 * The result of the monitoring by the means 35 can be done on the means 23 in the control module 9 as information about the status of the relevant I / O module. The means 35 can be realized in a relatively simple manner by means of gate circuits, because all lines are active during serial data exchange.

Door het ontbreken van de noodzaak voor toepassing van intelligente componenten, zoals microprocessoren, in de I/O-modules kunnen deze relatief goedkoop worden uitgevoerd, hetgeen vooral van belang is bij meet- en regelprocestoepassingen waarbij een groot aantal informatiepunten moet kunnen worden bemonsterd en/of bestuurd. Het zal duidelijk zijn dat de in fig. 3 getoonde uitvoeringsvorm van een I/O-module 10 wanneer deze alleen voor invoer van informatie wordt toegepast eenvoudiger van opbouw kan zijn door het weglaten van de schuifregisters 25 en 26 en de bijbehorende buffer 29 respectievelijk D/A-omzetter 31· Op analoge wijze geldt voor een Ι/0-module welke alleen voor het af geven van signalen geschikt dient te zijn dat de schuifregisters 27 en 28, de buffer 30 en de A/D-omzetter 32 aan de ingangszijde 3^ komen te vervallen. Ook is het niet perse noodzakelijk om zowel in een digitale ingang en/of uitgang alsook in een analoge in- en/of uitgang te voorzien. De met de uitvinding beoogde vereenvoudiging van de 1/0-middelen komt hier duidelijk tot uiting.Due to the lack of the need to use intelligent components, such as microprocessors, in the I / O modules, these can be implemented relatively inexpensively, which is particularly important in measurement and control process applications where a large number of information points must be able to be sampled and / or controlled. It will be appreciated that the embodiment of an I / O module 10 shown in Figure 3 when used only for information input may be simpler in construction by omitting the shift registers 25 and 26 and the associated buffer 29 and D, respectively. / A converter 31 · Analogously, for a 0/0 module which should only be suitable for outputting signals, the shift registers 27 and 28, the buffer 30 and the A / D converter 32 on the input side 3 ^ are canceled. It is also not necessarily necessary to provide both a digital input and / or output and an analog input and / or output. The simplification of the 1/0 means envisaged by the invention is clearly expressed here.

De programmatuur voor het besturen van het communicatiestelsel volgens de uitvinding is in hoofdzaak geconcentreerd in de master 1, welke in een voorbeelduitvoeringsvorm van de uitvinding zoals getoond in fig. 4 een stuureenheid 36 voor het sturen van de gegevensstroom via het transmissiestelsel 7. 8 omvat, met een bijbehorend geheugen 37 voor het opslaan en uitwisselen van informatie met een besturingscomputer 38 welke de benodigde berekeningen en achtergrondinformatie voor het via de Ι/0-modules te sturen proces bevat. Op deze. besturingscomputer 38 kan verdere randapparatuur worden aangesloten, bijvoorbeeld een verdere computer ter ondersteuning van de besturingscomputer 38 (niet getoond).The software for controlling the communication system according to the invention is mainly concentrated in the master 1, which in an exemplary embodiment of the invention as shown in Fig. 4 comprises a control unit 36 for controlling the data flow via the transmission system 7, 8, with an associated memory 37 for storing and exchanging information with a control computer 38 which contains the necessary calculations and background information for the process to be controlled via the modules / 0 modules. On this. control computer 38, further peripherals can be connected, for example a further computer to support the control computer 38 (not shown).

De zend/ontvangeenheid 6 verzorgt de bewaking van de transmissie en de besturingscomputer 38 verzorgt en bewaakt de juiste volgorde van de gegevensbits voor een betreffende slave, gerelateerd aan de volgorde waarin de Ι/0-modules zijn geschakeld. De informatie omtrent deze volgorde onttrekt de stuureenheid 36 uit de ontvangen statusinformatie van de betreffende slaves.The transmit / receive unit 6 monitors the transmission and the control computer 38 provides and monitors the correct order of the data bits for a particular slave, related to the order in which the modules / 0 modules are switched. The information about this sequence extracts the control unit 36 from the received status information of the relevant slaves.

In het geval dat het transmissiestelsel, zoals getoond in fig. 1, als een meervoudig ringtransmissiestelsel is uitgevoerd, verzorgt de zend/ontvangeenheid 6 tevens het van transmissiering of van communica-tierichting omschakelen van de gegevensstroom. Een en ander op basis van de Informatie verkregen over het al dan niet juist functioneren van de verbinding met het transmissiestelsel.In the case that the transmission system, as shown in Fig. 1, is designed as a multiple ring transmission system, the transmit / receive unit 6 also provides for switching the data stream from transmission ring or communication direction. All this on the basis of the Information obtained about whether or not the connection to the transmission system is functioning correctly.

De zend/ontvangeenheid 6 kan op soortgelijke wijze worden uitgevoerd als getoond in fig. 2. Een praktische uitvoeringsvorm van de master is gerealiseerd met een microprocessor type MC 68020, fabrikaat Motorola als besturingscomputer en een programmeerbare logische inrichting type EPM 5128, fabrikaat Altera, als stuureenheid 36·The transmitter / receiver unit 6 can be designed in a similar manner as shown in fig. 2. A practical embodiment of the master is realized with a microprocessor type MC 68020, manufactured by Motorola as control computer and a programmable logic device type EPM 5128, manufactured by Altera, as control unit 36

Voor de besproken voorbeelduitvoeringsvormen van de diverse onderdelen van het communicatiestelsel volgens de uitvinding geldt dat een groot aantal van de met een blok aangeduide functies zowel hardware- als softwarematig kunnen worden uitgevoerd.For the discussed exemplary embodiments of the various components of the communication system according to the invention, it holds that a large number of the functions denoted by a block can be performed both hardware and software.

In een praktische uitvoeringsvorm van het communicatiestelsel volgens de uitvinding, waarbij als transmissiemedium glasvezelkabel wordt toegepast, kan 2 Mbit/sec aan informatie worden verwerkt. Bij bijvoorbeeld een 1/0-configuratie van 10.000 bits (10.000 Ι/0-punten) kan een 1/0-punt elke 10 msec worden afgetast of aangestuurd. Het cyclische karakter van de gegevensbituitwisseling, dat wil zeggen dat elke Ι/0-module regelmatig, met een vaste interval wordt aangestuurd c.q. hiervan gegevens worden opgevraagd, is een belangrijk kenmerk van de onderhavige uitvinding. Incidentele fouten in de uitgewisselde informatie worden zeer snel gecorrigeerd, waardoor de informatie in de master omtrent de Ι/0-modules steeds conform de realiteit zal zijn.In a practical embodiment of the communication system according to the invention, in which glass fiber cable is used as the transmission medium, 2 Mbit / sec of information can be processed. For example, with a 1/0 configuration of 10,000 bits (10,000 Ι / 0 points), a 1/0 point can be scanned or driven every 10 msec. An important feature of the present invention is the cyclical nature of the data bit exchange, that is to say that each Ι / 0 module is regularly controlled, or data is requested, at a fixed interval. Incidental errors in the information exchanged are corrected very quickly, so that the information in the master regarding the omtrent / 0 modules will always be in accordance with reality.

Omdat de informatie-uitwisseling bij voorkeur pakketsgewijs plaatsvindt, kan het transmissiestelsel gedurende de tijd dat er geen uitwisseling van informatie tussen de master en de aangesloten slaves plaatsvindt voor het overdragen van bijvoorbeeld informatie voor het testen van aangesloten slaves en dergelijke worden gebruikt. Hiertoe kunnen zo nodig een of meer verdere processor (en) op het transmissiestelsel worden aangesloten. Ook kan niet direct tot de applicatie behorende informatie worden uitgewisseld met andere, op het transmissiestelsel aangesloten stations.Since the information exchange preferably takes place in packets, the transmission system can be used during the time that there is no exchange of information between the master and the connected slaves for transferring, for example, information for testing connected slaves and the like. For this purpose, one or more further processor (s) may be connected to the transmission system, if necessary. Nor can information directly belonging to the application be exchanged with other stations connected to the transmission system.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot een communicatiestelsel met de, bij wijze van voorbeeld besproken uitvoeringsvormen van de master, slaves en de Ι/0-modules. Een vakman kan vele wijzigingen en aanvullingen aanbrengen, zonder af te wijken van de, aan de uitvinding ten grondslag liggende inventieve gedachte.It will be clear that the invention is not limited to a communication system with the exemplary embodiments of the master, slaves and the Ι / 0 modules. A person skilled in the art can make many changes and additions without departing from the inventive idea underlying the invention.

Claims

Communication system, arranged for the transmission via a transmission system (7.8) under the control of at least one main station (master) (1) with one or more substations (slaves) (2, 3. 4, 5) and one or more connected thereto input (I) and / or output (0) modules (10) exchanging data in discrete or digital form, transporting data bits, in particular packets of data bits, serially through the transmission system (7, 8) characterized in that a slave (2, 3 »4, 5) is provided with a control module (9) coupled to the transmission system (7.8) for the serial exchange of data bits with the connected Ι / 0 modules (10), wherein the Ι / 0 modules (10) are provided with means (25-28) for the serial transport of data bits and are connected to the control module (9) via a local data bus (19) for serial bit transport in cascade.

Communication system according to claim 1, characterized in that a slave (2, 3, 4, 5) is provided with time control means (17) for transporting the data bits synchronized with the transport of the data bits via the transmission system (7, 8). data bits via the local data bus (19)

Communication system according to claim 1 or 2, characterized in that the control module (9) is provided with selection means (20-22) for only transporting data bits intended for or coming from the data bits on this local data bus (19). control module (9) connected Ι / 0 modules (10).

Communication system according to claim 3, characterized in that the control module (9) is arranged to transport the data bits via the local data bus (19) at a speed different from the transport of the data bits via the transmission system (7, 8).

Communication system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the means of a Ι / 0 module (10) for the serial transfer of the data bits via the local data bus (19) one or more shift registers (25, 28).

Communication system according to claim 5, characterized in that the shift registers (25-28) are arranged for the serial transport of data bits offered in parallel on the input side (34) of a Ι / 0 module (10) and / or for on the output side (33) of a Ι / 0 module (10), parallel presentation of data bits intended for the respective Ι / 0 module (10).

Communication system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the control module (9) is provided with means (23) for detecting and exchanging information about the status status and / or the at least one master (1). type of coding of the connected I / O modules (10).

Communication system according to one or more of the preceding claims, characterized in that a Ι / 0 module (10) of means (35) for monitoring its operation and / or the operation of the local data bus (19). is provided.

Communication system according to one or more of the preceding claims, characterized in that a slave (2, 3 »4» 5) of means (15, 18, 23) for monitoring the serial transport of data bits via the transmission system ( 7.8) and / or the local data bus (19) is provided.

Communication system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one master (1) is provided with means for detecting error situations in the transmission system (7, 8).

Communication system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the slaves (2, 3, 4, 5) are connected to the at least one master (1) via a multiple ring transmission system, the at least one master (1 ) and the slaves (2, 3 »5) are provided with means (6) for switching transmission system ring (7; 8).

Communication system according to claim 11, characterized in that the at least one master (1) and slaves (2, 3 * 4, 5) for transmitting via one transmission system ring (7; 8) in one and / or the other direction of sending or receiving data bits is arranged.

13. I / O module (10) provided with an input (34) and / or output side (33) suitable for use in a communication system according to one or more of the preceding claims and arranged according to one or more of the claims 1, 5, 6 or 8.

Substation (slave) (2, 3, 4, 5) suitable for use in a communication system according to one or more of claims 1 to 12 and arranged according to one or more of claims 1, 2, 3 * 4, 7, 9, 11 or 12.

Main station (master) (1) suitable for use in a communication system according to one or more of claims 1 to 12 and arranged according to one or more of claims 1, 10, 11 or 12.

16. Method for serially exchanging data bits with multiple input (I) and / or output (0) modules (10) using at least one main station (master) (1) and one or more substations (slaves) (2 , 3, 4, 5) which are connected via a transmission system (7, 8) for serial bit transport to the at least one master (1), and the I / O modules (10) via a local data bus (19) for serial bit transport in cascade are connected to a relevant slave (2, 3 »4, 5), comprising the steps of: - forming a packet of data bits under control of the at least one master (1): the data bits correspond to the order of the connected Ι / 0 modules (10), - adding control information bits to the formed package, - to the slaves (2, 3. 4 »5) and / or the Ι / 0 modules ( 10) transporting the packet and the added control information bits, and receiving and processing data bits from the slaves (2, 3 »4, 5) and / or the Ι / 0 modules (10); - the influence of the control information bits under the control of the slaves (2, 3, 4, 5) - on the output side (33) of the aangesloten / 0 connected to the relevant slave (2, 3, 4, 5) present modules (10) of the data bits intended for this purpose, and / or - place data bits offered on the input side (34) of the modules / 0 modules (10) in the package.

A method according to claim 16, wherein the slaves (2, 3 * 4, 5) are provided with address information selection means (20-22), comprising the steps of: - controlling the at least one master (1) at the , add data bits destined for a relevant slave (2, 3 * 4, 5) of address information bits, and - detecting the address information bits under the control of the slaves (2, 3, 4, 5) and - with the connected Ι / 0- modules (10) exchange only the designated data bits.

Method according to claim 16 or 17, comprising the step of successively passing the supplied control information bits under control of the slaves (2, 3, 4, 5) for exchanging successively by the slaves (2, 3, 4, 5) of data bits with the connected 1/0 modules (10).

The method of claim 18, comprising the steps of: - returning the at least one master (1) from the control receiving bits under the control of the last-receiving slave (2, 3, 4, 5), and - under control from the at least one master (1) after receiving the control information bits and transporting and processing the packet of data bits originating from the slaves (2, 3.5).

Method according to one or more of claims 16 to 19, comprising the step of interleaving successive packets of data bits via the transmission system (7, 8) between the at least one master (1) and / or one or more slaves ( 2, 3, 5) and / or one or more further stations connected to the transmission system (7, 8) exchange information.