RU2260835C2 - Extensible automatic system - Google Patents
Extensible automatic system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260835C2 RU2260835C2 RU2002126959/09A RU2002126959A RU2260835C2 RU 2260835 C2 RU2260835 C2 RU 2260835C2 RU 2002126959/09 A RU2002126959/09 A RU 2002126959/09A RU 2002126959 A RU2002126959 A RU 2002126959A RU 2260835 C2 RU2260835 C2 RU 2260835C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- interface
- output
- input
- bus
- type
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Programmable Controllers (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системам автоматизации, а более точно - к расширяемым автоматическим системам. Автоматические системы могут быть разделены на две группы, а именно: на программируемые контроллеры модульной конструкции и программируемые контроллеры, способные к автономной или функционально-независимой работе. Последние могут быть расширены за счет подключения внешних устройств. Оба типа программируемых контроллеров, однако, имеют недостатки, характерные для их групп.The present invention relates to automation systems, and more specifically to extensible automatic systems. Automatic systems can be divided into two groups, namely: programmable controllers of modular design and programmable controllers capable of autonomous or functionally independent operation. The latter can be expanded by connecting external devices. Both types of programmable controllers, however, have disadvantages specific to their groups.
Программируемые контроллеры, способные к автономной работе, так называемые компактные блоки, при начальной установке являются относительно недорогими устройствами. Однако когда позже уровень автоматизации увеличивается, они быстро исчерпывают свои вычислительные возможности. Поэтому, когда требуется дальнейшее расширение, компактный программируемый контроллер часто заменяют программируемым контроллером с модульной конструкцией.Programmable controllers capable of autonomous operation, the so-called compact units, are relatively inexpensive devices during initial installation. However, when the level of automation increases later, they quickly exhaust their computing capabilities. Therefore, when further expansion is required, the compact programmable controller is often replaced by a programmable controller with a modular design.
Модульные автоматические системы избегают этих недостатков. Однако их минимальная конфигурация, состоящая из центрального процессорного элемента и нескольких модулей расширения, часто значительно более дорога, чем компактный блок.Modular automation systems avoid these shortcomings. However, their minimal configuration, consisting of a central processor element and several expansion modules, is often much more expensive than a compact unit.
Прототипом предлагаемой расширяемой автоматической системы является система, предложенная в патенте США №5541810. Она включает в себя программируемый контроллер, который способен работать как в автономном режиме, так и в режиме модульного программируемого контроллера. Программируемый контроллер, который способен работать в автономном режиме, расширяется за счет модулей расширения. Модульный программируемый контроллер 1 (фиг.1) состоит из центрального процессорного элемента, модуля интерфейса 7 и однотипных модулей расширения 4, подсоединяющихся к модулю интерфейса с помощью последовательно включаемых подключающих элементов 11 по мере увеличения числа и сложности обслуживаемых объектов. В описанном патенте для подсоединения модулей расширения используется интерфейс типа многополюсного разъема. Каждый следующий подключающий элемент 11 подсоединяется к предыдущему посредством такого же интерфейсного разъема и интерфейсной шины 6. Модуль расширения 4 вставляется в соответствующий подключающий элемент 11 и соединяется с ним посредством многополюсного интерфейсного разъема.The prototype of the proposed expandable automatic system is the system proposed in US patent No. 5541810. It includes a programmable controller that is able to work both in stand-alone mode and in the mode of a modular programmable controller. The programmable controller, which is able to work in standalone mode, is expanded by expansion modules. The modular programmable controller 1 (Fig. 1) consists of a central processor element, an
Система, описанная в указанном патенте, обеспечивает следующие преимущества.The system described in this patent provides the following advantages.
Применение наращиваемой мощности решает задачу увеличения недостижимой ранее гибкости и стоимостной эффективности. Например, для задач малой автоматизации пользователь может использовать только контроллер 1. Позже при желательном расширении возможностей автоматизации, к контроллеру 1 могут быть подсоединены через модуль 7 интерфейса модули расширения 4. Позже может опять потребоваться расширение возможностей автоматизации, для которых вычислительная мощность контроллера 1 могла бы оказаться слишком мала. Если дело обстоит так, может быть заменен контроллер 1 вместе с модулем интерфейса 7. Тогда могут быть добавлены дополнительные модули расширения 4, что обусловлено более высокими вычислительными возможностями центрального процессорного элемента модульного программируемого контроллера. Конечно, при этом можно будет использовать и ранее подключенные модули расширения 4.The use of scalable capacity solves the problem of increasing previously unattainable flexibility and cost effectiveness. For example, for tasks of small automation, the user can only use
Однако описанная в патенте №5541810 система имеет некоторые недостатки, к которым следует отнести следующие.However, the system described in patent No. 5541810 has some disadvantages, which include the following.
В этой расширяемой автоматической системе имеются последовательно включаемые соединители с разъемными контактами, отказ одного из контактов разъемных соединителей подключающего элемента, расположенного ближе к контроллеру, приводит к полному отказу всех модулей расширения, включенных после него и отказу всей системы в целом. Поэтому возможности расширения, предложенной в описанном патенте системы, ограничены.In this expandable automatic system there are series-connected connectors with detachable contacts, the failure of one of the contacts of the detachable connectors of the connecting element located closer to the controller leads to a complete failure of all expansion modules included after it and the entire system as a whole fails. Therefore, the possibilities of expansion proposed in the described patent system are limited.
Другим недостатком описанной системы является необходимость определения адреса модуля расширения аппаратурой, устанавливаемой в каждом модуле расширения. Это, в принципе, требует увеличения объема оборудования в системе по сравнению, например, с системой, имеющей один дешифратор для всех устройств расширения, при этом надежность ее работы уменьшается.Another disadvantage of the described system is the need to determine the address of the expansion module by the equipment installed in each expansion module. This, in principle, requires an increase in the amount of equipment in the system compared, for example, with a system having one decoder for all expansion devices, while its reliability decreases.
Кроме того, недостатком описанной в патенте №5541810 системы является то, что расширение системы идет только за счет механического соединения конструктивно законченных элементов между собой. Удалять их друг от друга нельзя, хотя в реальных системах для обеспечения контроля и управления большого количества каналов требуется разнесение модулей расширения хотя бы в пределах шкафа.In addition, the disadvantage of the system described in patent No. 5541810 is that the expansion of the system is only due to the mechanical connection of structurally complete elements to each other. It is impossible to remove them from each other, although in real systems, to ensure monitoring and control of a large number of channels, expansion modules must be spaced at least within the cabinet.
Еще одним недостатком описанной системы является то, что отказ любого проводника или контакта в подключающих элементах означает отказ всей системы, т.е. живучесть системы низкая, поэтому она будет надежно работать только при небольшом количестве модулей расширения.Another disadvantage of the described system is that the failure of any conductor or contact in the connecting elements means a failure of the entire system, i.e. the system survivability is low, so it will work reliably only with a small number of expansion modules.
Кроме того, в описанной в патенте системе имеется только один контроллер, способный к автономной работе. Отказ этого контроллера приводит к отказу всей расширяемой системы. Для ответственных объектов это недопустимо.In addition, in the system described in the patent, there is only one controller capable of autonomous operation. The failure of this controller leads to the failure of the entire extensible system. For responsible facilities this is unacceptable.
В предлагаемой в заявке системе модуль интерфейса соединяется с интерфейсной шиной, к которой подключающие элементы подсоединяются параллельно. Это обеспечивает независимость подключаемых к каждому из подключающих элементов модулей расширения, при этом выбор работающего в данный момент модуля расширения осуществляет один дешифратор. Таким образом, одной из целей предлагаемого изобретения является повышение надежности системы, что обуславливается предложенным техническим решением. Для увеличения конструктивной гибкости при размещении модулей расширения интерфейсная шина может быть выполнена в виде плоского многожильного кабеля, что решает еще одну техническую задачу - увеличение гибкости системы.In the system proposed in the application, the interface module is connected to the interface bus, to which the connecting elements are connected in parallel. This ensures the independence of the expansion modules connected to each of the connecting elements, while the choice of the expansion module currently operating is carried out by one decoder. Thus, one of the objectives of the invention is to increase the reliability of the system, which is due to the proposed technical solution. To increase structural flexibility when placing expansion modules, the interface bus can be made in the form of a flat multicore cable, which solves another technical problem - increasing the flexibility of the system.
В предлагаемой системе интерфейсная шина может быть размножена с помощью адаптеров, подключенных к этой магистрали, причем к выходу каждого адаптера с помощью шины подключается несколько модулей расширения. Отказ информационной шины, подключенной к выходу адаптера, может привести к отказу только той части системы, которая подключена на выход одного из адаптеров, т.е. это частичный отказ системы, ограничивающий функции системы, но система в целом остается работоспособной. Это свойство предлагаемой системы позволяет увеличить надежность системы за счет подключения модулей расширения к разным независимым друг от друга адаптерам. Кроме того, оно позволяет увеличивать количество модулей расширения и, следовательно, количество каналов контроля и управления в несколько раз по сравнению с системой, описанной в патенте №5541810. Таким образом, еще одной целью предлагаемого изобретения является повышение надежности системы за счет подключения модулей расширения к разным независимым друг от друга адаптерам.In the proposed system, the interface bus can be propagated using adapters connected to this trunk, and several expansion modules are connected to the output of each adapter using the bus. Failure of the information bus connected to the adapter output can lead to failure of only that part of the system that is connected to the output of one of the adapters, i.e. this is a partial failure of the system, limiting the functions of the system, but the system as a whole remains operational. This property of the proposed system allows to increase the reliability of the system by connecting the expansion modules to different adapters independent from each other. In addition, it allows you to increase the number of expansion modules and, therefore, the number of monitoring and control channels several times in comparison with the system described in patent No. 5541810. Thus, another objective of the invention is to increase the reliability of the system by connecting expansion modules to different adapters independent from each other.
В предлагаемой в заявке системе есть возможность работать с двумя контроллерами, способными к автономной работе. Один контроллер является основным, а другой резервным. При отказе основного контроллера управление передается резервному, система остается в работе. Таким образом, еще одной целью предлагаемого изобретения является повышение надежности системы за счет введения избыточного, резервного контроллера, способного к автономной работе.In the system proposed in the application, it is possible to work with two controllers capable of autonomous operation. One controller is primary and the other is redundant. In case of failure of the main controller, control is transferred to the standby one, the system remains in operation. Thus, another objective of the invention is to increase the reliability of the system by introducing an redundant, backup controller capable of autonomous operation.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что предлагается расширяемая автоматическая система, которая включает модульный программируемый контроллер, способный к автономной работе, имеющий первый вход-выход с интерфейсом контроллера. Она включает множество модулей расширения, имеющих интерфейс модуля расширения, причем модули указанного множества модулей расширения могут использоваться как блоки расширения указанного контроллера. Система включает также интерфейсную шину и модуль интерфейса, имеющий первый вход-выход с интерфейсом программируемого контроллера и второй вход-выход с интерфейсом модуля интерфейса, а также множество подключающих элементов с первыми входами-выходами, совместимыми с указанным интерфейсом модуля интерфейса, и вторыми входами-выходами, совместимыми с указанным интерфейсом модуля расширения. Первый вход-выход указанного контроллера соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса, второй вход-выход модуля интерфейса соединен с интерфейсной шиной, а первые входы-выходы подключающих элементов соединены с интерфейсной шиной.The essence of the invention lies in the fact that it offers an extensible automatic system, which includes a modular programmable controller capable of autonomous operation, having a first input-output with the controller interface. It includes a plurality of expansion modules having an expansion module interface, wherein the modules of said plurality of expansion modules can be used as expansion blocks of said controller. The system also includes an interface bus and an interface module having a first input-output with a programmable controller interface and a second input-output with an interface of an interface module, as well as many connecting elements with first inputs and outputs compatible with the specified interface of the interface module and second inputs - outputs compatible with the specified interface of the expansion module. The first input-output of the specified controller is connected to the first input-output of the interface module, the second input-output of the interface module is connected to the interface bus, and the first inputs and outputs of the connecting elements are connected to the interface bus.
(Далее следуют отличительные признаки изобретения.)(The following are the distinguishing features of the invention.)
Предлагаемая система содержит, кроме того, дешифратор, имеющий вход, совместимый с интерфейсной шиной и управляющие выходы. Она содержит, кроме того, информационные шины, совместимые с интерфейсом модулей расширения. При этом подключающие элементы имеют управляющие входы, соединенные с управляющими выходами дешифратора, вторые входы-выходы подключающих элементов, совместимые с интерфейсом модулей расширения, соединены с входами-выходами модулей расширения через информационные шины, а вход дешифратора соединен с интерфейсной шиной.The proposed system also contains a decoder having an input compatible with the interface bus and control outputs. It also contains information buses compatible with the interface of expansion modules. In this case, the connecting elements have control inputs connected to the control outputs of the decoder, the second inputs and outputs of the connecting elements compatible with the interface of the expansion modules are connected to the inputs and outputs of the expansion modules via data buses, and the input of the decoder is connected to the interface bus.
Кроме того, предлагаемая расширяемая автоматическая система может содержать, по крайней мере, один адаптер, имеющий первый вход-выход с интерфейсом, совместимым с указанным интерфейсом модуля расширения, и второй вход-выход с выходным интерфейсом адаптера. Она может содержать информационную шину второго типа, совместимую с выходным интерфейсом адаптера, и множество модулей расширения второго типа, имеющих входы-выходы с интерфейсом, совместимым с выходным интерфейсом адаптера. При этом первый вход-выход адаптера соединен с одной из информационных шин, второй вход-выход адаптера и входы-выходы множества модулей расширения второго типа соединены между собой с помощью информационной шины второго типа.In addition, the proposed expandable automatic system may include at least one adapter having a first input-output with an interface compatible with the specified interface of the expansion module, and a second input-output with the output interface of the adapter. It may contain a second type of information bus compatible with the output interface of the adapter, and a plurality of second type expansion modules having inputs and outputs with an interface compatible with the output interface of the adapter. In this case, the first input-output of the adapter is connected to one of the information buses, the second input-output of the adapter and the inputs and outputs of many expansion modules of the second type are interconnected using the information bus of the second type.
Предлагается также вариант расширяемой автоматической системы, имеющий следующие существенные признаки.A variant of an expandable automatic system is also proposed having the following essential features.
Расширяемая автоматическая система, которая включает модульный программируемый контроллер, способный к автономной работе, имеющий первый вход-выход с интерфейсом контроллера. Она включает множество модулей расширения, имеющих интерфейс модуля расширения, причем модули указанного множества модулей расширения могут использоваться как блоки расширения указанного контроллера. Система включает также интерфейсную шину и модуль интерфейса, имеющий первый вход-выход с интерфейсом программируемого контроллера и второй вход-выход с интерфейсом модуля интерфейса, а также множество подключающих элементов с первыми входами-выходами, совместимыми с указанным интерфейсом модуля интерфейса, и вторыми входами-выходами, совместимыми с указанным интерфейсом модуля расширения. Первый вход-выход указанного контроллера соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса, первые входы-выходы подключающих элементов соединены с интерфейсной шиной.An expandable automatic system that includes a modular programmable controller capable of autonomous operation, having a first input-output with a controller interface. It includes a plurality of expansion modules having an expansion module interface, wherein the modules of said plurality of expansion modules can be used as expansion blocks of said controller. The system also includes an interface bus and an interface module having a first input-output with a programmable controller interface and a second input-output with an interface of an interface module, as well as many connecting elements with first inputs and outputs compatible with the specified interface of the interface module and second inputs - outputs compatible with the specified interface of the expansion module. The first input-output of the specified controller is connected to the first input-output of the interface module, the first inputs and outputs of the connecting elements are connected to the interface bus.
(Далее следуют отличительные признаки варианта изобретения.)(The following are the hallmarks of a variant of the invention.)
Предлагаемая система содержит, кроме того, дешифратор, имеющий вход и управляющие выходы, и одну или несколько информационных шин, совместимых с интерфейсом модулей расширения. При этом подключающие элементы имеют управляющие входы, соединенные с управляющими выходами дешифратора, вторые входы-выходы подключающих элементов, совместимые с интерфейсом модулей расширения, соединены с входами-выходами модулей расширения через информационные шины, а вход дешифратора соединен с интерфейсной шиной. Она содержит, кроме того, второй программируемый контроллер, способный к автономной работе, имеющий первый вход-выход, совместимый с первым интерфейсом, второй вход-выход с интерфейсом обмена данными. Она содержит также модуль интерфейса второго типа, имеющий первый вход-выход, совместимый с первым интерфейсом модуля интерфейса, и второй вход-выход с интерфейсом модуля интерфейса второго типа. Кроме того, она содержит переключатель, имеющий первый вход-выход, совместимый со вторым интерфейсом модуля интерфейса второго типа, второй вход-выход, совместимый со вторым интерфейсом модуля интерфейса, и третий вход-выход, совместимый с интерфейсом модуля интерфейса. Она содержит также шину обмена данными с интерфейсом обмена данными. При этом программируемый контроллер имеет второй вход-выход с интерфейсом обмена данными. Второй вход-выход программируемого контроллера второго типа соединен со вторым входом-выходом программируемого контроллера по шине обмена данными. Первый вход-выход программируемого контроллера второго типа соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса второго типа, а второй вход-выход модуля интерфейса второго типа подключен к первому входу-выходу переключателя. Второй вход-выход модуля интерфейса подключен ко второму входу-выходу переключателя, а третий вход-выход переключателя совместим с интерфейсом модуля интерфейса и подключен к интерфейсной шине.The proposed system also contains a decoder having an input and control outputs, and one or more data buses compatible with the interface of the expansion modules. In this case, the connecting elements have control inputs connected to the control outputs of the decoder, the second inputs and outputs of the connecting elements compatible with the interface of the expansion modules are connected to the inputs and outputs of the expansion modules via data buses, and the input of the decoder is connected to the interface bus. It contains, in addition, a second programmable controller capable of autonomous operation, having a first input-output compatible with the first interface, a second input-output with a data exchange interface. It also contains a second type interface module having a first input / output compatible with the first interface of the interface module and a second input / output with an interface of the second type of interface module. In addition, it comprises a switch having a first input-output compatible with the second interface of the second type of interface module, a second input-output compatible with the second interface of the interface module, and a third input-output compatible with the interface of the interface module. It also contains a data bus with a data interface. In this case, the programmable controller has a second input-output with a data exchange interface. The second input-output of the programmable controller of the second type is connected to the second input-output of the programmable controller via the data exchange bus. The first input-output of the programmable controller of the second type is connected to the first input-output of the interface module of the second type, and the second input-output of the interface module of the second type is connected to the first input-output of the switch. The second input-output of the interface module is connected to the second input-output of the switch, and the third input-output of the switch is compatible with the interface of the interface module and connected to the interface bus.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.
На фиг.1 показана блок-схема прототипа изобретения (патент США №554180).Figure 1 shows a block diagram of a prototype of the invention (US patent No. 554180).
На фиг.2 показана блок-схема предлагаемой расширяемой системы.Figure 2 shows a block diagram of the proposed expandable system.
На фиг.3 показана блок-схема варианта предлагаемой расширяемой системы с использованием адаптеров.Figure 3 shows a block diagram of a variant of the proposed expandable system using adapters.
На фиг.4 показана блок-схема варианта предлагаемой расширяемой системы с использованием резервного программируемого контроллера.Figure 4 shows a block diagram of a variant of the proposed extensible system using a backup programmable controller.
На фиг.5 показана структура управляющего измерительно-вычислительного комплекса СМ1820МНУ, построенного с использованием всех признаков предлагаемой расширяемой автоматической системыFigure 5 shows the structure of the control measuring and computing complex SM1820MNU, built using all the features of the proposed expandable automatic system
Перечень обозначенийNotation list
1. модульный программируемый контроллер, способный к автономной работе;1. a modular programmable controller capable of autonomous operation;
2. первый вход-выход программируемого контроллера;2. The first input-output of the programmable controller;
3. интерфейс программируемого контроллера;3. programmable controller interface;
4. модуль расширения;4. expansion module;
5. интерфейс модуля расширения;5. expansion module interface;
6. интерфейсная шина;6. interface bus;
7. модуль интерфейса;7. interface module;
8. первый вход-выход модуля интерфейса;8. first input-output of the interface module;
9. второй вход-выход модуля интерфейса;9. second input-output of the interface module;
10. интерфейс модуля интерфейса;10. interface module interface;
11. подключающий элемент;11. connecting element;
12. первый вход-выход подключающего элемента;12. The first input-output of the connecting element;
13. второй вход-выход подключающего элемента;13. The second input-output of the connecting element;
14. дешифратор;14. decoder;
15. вход дешифратора;15. decoder input;
16. управляющие выходы дешифратора;16. control outputs of the decoder;
17. информационная шина;17. information bus;
18. управляющий вход подключающего элемента;18. control input of the connecting element;
19. вход-выход модуля расширения;19. input-output of the expansion module;
20. первый вход-выход адаптера;20. The first input-output adapter;
21. второй вход-выход адаптера;21. the second input-output adapter;
22. выходной интерфейс адаптера;22. adapter output interface;
23. информационная шина второго типа;23. information bus of the second type;
24. модуль расширения второго типа;24. an expansion module of the second type;
25. входы-выходы модулей расширения второго типа;25. inputs and outputs of expansion modules of the second type;
26.адаптер;26. adapter;
27. второй программируемый контроллер, способный к автономной работе;27. a second programmable controller capable of autonomous operation;
28. первый вход-выход второго программируемого контроллера;28. first input-output of the second programmable controller;
29. второй вход-выход второго программируемого контроллера;29. second input-output of the second programmable controller;
30. интерфейс обмена данными;30. data exchange interface;
31. модуль интерфейса второго типа;31. an interface module of the second type;
32. первый вход-выход модуля интерфейса второго типа;32. first input-output of a second type interface module;
33. второй вход-выход модуля интерфейса второго типа;33. the second input-output module interface of the second type;
34. интерфейс модуля интерфейса второго типа;34. the interface module interface of the second type;
35. переключатель;35. switch;
36. первый вход-выход переключателя;36. first input-output switch;
37. второй вход-выход переключателя;37. second input-output switch;
38. третий вход-выход переключателя;38. third input-output switch;
39. шина обмена данными;39. data exchange bus;
40. второй вход-выход программируемого контроллера.40. The second input-output of the programmable controller.
На фиг.1 показана блок-схема прототипа изобретения. Первый вход-выход 2 программируемого контроллера 1, способного к автономной работе, с помощью разъема (интерфейс 3 программируемого контроллера) соединяется с первым входом-выходом 8 модуля интерфейса 7, через который осуществляется последовательное подключение подключающих элементов 11. Второй вход-выход 9 модуля интерфейса с помощью разъема (интерфейс 10 модуля интерфейса) соединяется с первым входом-выходом 12 первого из последовательной цепи подключающих элементов 11. Следующий подключающий элемент 11 с помощью аналогичного разъема подсоединяется своим первым входом-выходом 12 к первому подключающему элементу 11 и так далее. Разъемы на выходе 9 модуля интерфейса и на входе 12 первого из последовательной цепи подключающих элементов 11, а также соединенные последовательно разъемы 12 первых входов-выходов подключающих элементов 11 образуют интерфейсную шину 6. Каждый из подключающих элементов 11 имеет второй вход-выход 13, который через интерфейс 5 модуля расширения соединяется с соответствующим модулем расширения 4.Figure 1 shows a block diagram of a prototype of the invention. The first input-
Питание модулей расширения 4 осуществляется из модуля интерфейса 7, что позволяет освободить от этой нагрузки программируемый контроллер 1.Power supply for
На фиг.2 показана блок-схема основного варианта предлагаемой системы. Первый вход-выход 2 программируемого контроллера 1, способного к автономной работе, соединяется (интерфейс 3 программируемого контроллера) с первым входом-выходом 8 модуля интерфейса 7, через который осуществляется подключение подключающих элементов 11. Второй вход-выход 9 модуля интерфейса 7 соединяется (интерфейс 10 модуля интерфейса) с интерфейсной шиной 6, к которой параллельно подключены первые входы-выходы 12 подключающих элементов 11 и вход 15 дешифратора 14. Интерфейсная шина 6 в предлагаемой системе может быть выполнена в виде набора проводников на печатной плате или в виде плоского кабеля, на которые устанавливаются разъемные соединители (интерфейс 10). Все соединители подключены к интерфейсной шине 6 параллельно, нарушение контакта в одном из разъемных соединений не влияет на работу остальных устройств, подключенных к информационной шине 6. Вторые входы-выходы 13 подключающих элементов 11 соединяются посредством информационных шин 17 (интерфейс модуля расширения 5) с входом-выходом 19 модулей расширения 4. Информационная шина 17 представляет собой гибкий плоский кабель, на концах которого установлены разъемные соединители. Длина этой шины определяется размещением модулей расширения. Управляющие выходы 16 дешифратора 14 соединены с управляющими входами 18 подключающих элементов 11.Figure 2 shows a block diagram of the main variant of the proposed system. The first input-
На фиг.3 показана блок-схема варианта предлагаемой расширяемой системы с использованием адаптеров. В отличие от основного варианта системы к, по крайней мере, одному из подключающих элементов 11 через информационную шину 17 подключен адаптер 26, представляющий собой, например, модуль, обеспечивающий прием-передачу информации по интерфейсу 5 на первый вход-выход 20 адаптера и транслирующий ее на второй вход-выход 21 адаптера с интерфейсом 22. Первый вход-выход 20 адаптера 26 соединен с указанной информационной шиной 17, а его второй вход-выход 21 соединен (выходной интерфейс 22 адаптера) с информационной шиной второго типа 23, к которой параллельно подключены (выходной интерфейс 22 адаптера) входы-выходы 25 одного или нескольких модулей расширения второго типа 24. Модули расширения второго типа 24 могут быть, например, модули ввода-вывода дискретных или аналоговых сигналов или модули с другим функциональным назначением, выполненные в виде отдельных небольших блоков, имеющих свой корпус, обеспечивающий монтаж в конструктивах шкафа или на других несущих конструктивах. Конструкция модулей может обеспечивать замену отдельных модулей расширения без отключения расширяемой системы от питания в режиме \горячей\ замены (hot-swap).Figure 3 shows a block diagram of a variant of the proposed expandable system using adapters. In contrast to the main version of the system, an
На фиг.4 показана блок-схема варианта предлагаемой расширяемой системы с использованием резервного программируемого контроллера. В отличие от описанного варианта предлагаемой расширяемой системы, показанного на фиг.2, в этом варианте дополнительно применяются второй программируемый контроллер 27, способный к автономной работе, модуль интерфейса второго типа 31, шина обмена данными 39 и переключатель 35. Первый вход-выход 28 второго программируемого контроллера 27 соединен (интерфейс 3) с первым входом-выходом 32 модуля интерфейса второго типа 31, второй вход-выход 33 модуля интерфейса второго типа 31 соединен (интерфейс 34 модуля интерфейса второго типа) с первым входом-выходом 36 переключателя 35. Как указывалось выше, первый программируемый контроллер 1 в этом варианте имеет второй вход-выход 40 для обмена данными (интерфейс 30 обмена данными), к нему подсоединяется указанная шина обмена данными 39, другой конец которой соединен со вторым входом-выходом 29 второго программируемого контроллера 27. Второй вход-выход 9 модуля интерфейса 7 соединен с интерфейсной шиной 6 через переключатель 35, подсоединяясь (интерфейс 10) ко второму входу-выходу 37 последнего. Третий вход-выход 38 переключателя 35 соединен (интерфейс 10) с интерфейсной шиной 6. Остальные соединения не отличаются от описанных в варианте, показанном на фиг.2, или в описанном выше варианте предлагаемой расширяемой системы с использованием адаптеров.Figure 4 shows a block diagram of a variant of the proposed extensible system using a backup programmable controller. In contrast to the described variant of the proposed expandable system shown in FIG. 2, in this embodiment, a second
В общем случае, все интерфейсы могут представлять собой разные разъемы, однако они могут также быть и одинаковыми. Информационные и интерфейсные шины могут быть выполнены гибким плоским многопроводным кабелем.In the general case, all interfaces can be different connectors, however they can also be the same. Information and interface buses can be made flexible flat multi-wire cable.
Модули расширения второго типа 24 отличаются от модулей расширения 5 тем, что они распознают свой адрес, передаваемый по информационной шине второго типа 23, и обеспечивают подключение к выходу адаптера 26 для дальнейшего обмена информацией с программируемым контроллером, способным к автономной работе 1, в то время как модули расширения 5 подключаются к интерфейсной шине 6 через подключающие элементы 11, управляемые отдельным дешифратором 14.The expansion modules of the
Информационная шина второго типа 23 отличается от информационной шины 17 тем, что содержит специальные проводники для передачи адреса выбираемого модуля расширения второго типа 23.The information bus of the
Модуль интерфейса второго типа 31 отличается от модуля интерфейса наличием на выходе сигналов, обеспечивающих возможность передачи команды переключателю 35 для перехода на работу с программируемым контроллером 1 или со вторым программируемым контроллером 27.The interface module of the
На фиг.5 показана структура управляющего измерительно-вычислительного комплекса СМ1820МНУ, построенного с использованием всех признаков предлагаемой расширяемой автоматической системы. Программируемый контроллер 1, имеющий интерфейс 3 подключен к модулю интерфейса 7. Через второй интерфейс 5 выход модуля интерфейса 7 подключен к одному входу 36 переключателя 35. К другому входу 37 переключателя 35 через интерфейс 34 и модуль интерфейса второго типа 31 подключен второй программируемый контроллер 27, используемый как резервный. Выход 38 переключателя 35 подключен к интерфейсной шине 6. К шине 6 через подключающие элементы 11 и через интерфейсы 5 подключены модули расширения 4 и адаптеры 26. Адаптеры 26 через информационную шину второго типа 23 соединены с модулями расширения второго типа 24.Figure 5 shows the structure of the control measuring and computing complex SM1820MNU, built using all the features of the proposed expandable automatic system. A
Работа предлагаемой расширяемой автоматической системыWork of the proposed expandable automatic system
Показанный на фиг.2 основной вариант расширяемой автоматической системы работает следующим образом. Программируемый контроллер 1 (в качестве которого могут быть использованы, например, вычислительные блоки на базе стандартов PCI или ISA) передает посредством интерфейса 3 набор двоичных сигналов для модуля интерфейса 7, который принимает по интерфейсу 3 код команды и информацию для передачи ее на свой второй вход-выход 9. В качестве модуля интерфейса 7 может быть использован модуль дискретного ввода-вывода, часть выходных цепей которого используется для передачи адреса модуля расширения. Код адреса поступает на вход 15 дешифратора 14, в качестве которого может быть использован набор из логических элементов или интегральная микросхема 74НСТ138. Дешифратор 14 декодирует сигнал кода адреса и на одном из управляющих выходов 16 дешифратора появляется сигнал разрешения, поступающий на соответствующий управляющий вход 18 подключающего элемента 11. В качестве подключающего элемента 11 может быть использован шинный формирователь 74НСТ245. На выходе модуля интерфейса 7 кроме адреса модуля расширения 4 несколько сигналов являются командой для определения функций, которые должен выполнять модуль расширения 4, например, выдачу дискретных сигналов на выход к подключенному объекту управления или чтение цифрового кода, соответствующего величине аналогового сигнала на входе модуля расширения 4. Эти сигналы передаются по интерфейсу 5 на выходе 13 подключающего элемента 11 через информационную шину 17, причем эта шина может быть выполнена гибким плоским многопроводным кабелем, обеспечивающим удобное размещение модуля расширения 4 в соответствии с выбранной конструкцией системы, например, в напольном или настенном шкафу.Shown in figure 2, the main version of an expandable automatic system operates as follows. Programmable controller 1 (for which, for example, computing units based on PCI or ISA standards can be used) transmits via interface 3 a set of binary signals for
Показанный на фиг.3 вариант предлагаемой расширяемой системы с использованием адаптеров работает следующим образом.Shown in figure 3 a variant of the proposed expandable system using adapters works as follows.
Как было указано выше, в системе имеются один или несколько адаптеров 26, подключаемых к информационной шине 17 с интерфейсом 5. Каждый такой адаптер 26 обеспечивает контроллеру 1 обмен командами и данными с одним или несколькими модулями расширения второго типа 24, причем на вход-выход 21 адаптера с интерфейсом 22 может подключаться множество таких модулей расширения.As mentioned above, the system has one or
Для выбора определенного модуля расширения второго типа 24, подключенного к выходу адаптера 26 с интерфейсом 22 с помощью информационной шины типа 23 программируемый контроллер 1, способный к автономной работе, через интерфейсный модуль 7, адресные сигналы, определяющие адрес подключающего элемента 11, подключенного к интерфейсной шине 6, и адрес модуля расширения второго типа 24, подключенного к информационной шине второго типа 23, причем это может производиться последовательно в два этапа - сначала передается адрес подключающего элемента 11, что обеспечивает выбор адаптера 26, а затем адрес модуля расширения второго типа 24.To select a specific expansion module of the
Показанный на фиг.4 вариант предлагаемой расширяемой системы с использованием резервного программируемого контроллера работает следующим образом.Shown in figure 4 a variant of the proposed expandable system using a backup programmable controller operates as follows.
В расширяемой системе с двумя контроллерами, способными к автономной работе, один из них, например, контроллер 1 является основным, а второй контроллер 27 - резервным. Связь между этими контроллерами поддерживается по шине обмена данными 39 с интерфейсом 30. При отказе основного контроллера 1 резервный контроллер 27 может передать через интерфейсный модуль второго типа 31 команду переключателю 35 отключить свой первый вход-выход 37 с интерфейсом 10 от входа-выхода 9 модуля интерфейса 7 и подключить к интерфейсной шине 8 второй вход-выход 36 с интерфейсом 34, подсоединяя таким образом к интерфейсной шине 8 резервный контроллер 27. С этого момента работа системы обеспечивается вторым программируемым контроллером, способным к автономной работе 27. При восстановлении работоспособности контроллера 1 резервный контроллер 27 уведомляется об этом по шине обмена данными 39 и переключатель 35 получает команду о переключении в первоначальное состояние.In an expandable system with two controllers capable of autonomous operation, one of them, for example,
В результате надежность и вероятность безотказной работы расширяемой автоматической системы увеличивается.As a result, the reliability and likelihood of uptime of an expandable automation system is increasing.
Показанный на фиг.5 управляющий измерительно-вычислительный комплекс СМ1820МНУ работает в двух режимах. В нормальном режиме программируемый контроллер 1 через модуль интерфейса 7 подключен к входу 37 переключателе 38. Переключатель 35 включен таким образом, что сигналы с входа 37 проходят на выход переключателя и через интерфейс 10 поступают на интерфейсную шину 6. Далее сигналы поступают на вход 15 дешифратора 14 и на подключающие элементы 11. Выбор подключающего элемента осуществляет дешифратор 14, подавая разрешающий сигнал на один из своих управляющих выходов 16. С подключающих элементов 11 сигналы поступают на входы модулей расширения 4 и на входы адаптеров 26. Модули расширения 4, которыми могут быть, например, модулями ввода/вывода аналоговых или дискретных сигналов, обмениваются информацией с объектом управления. Адаптеры 26 передают сигналы через выходной интерфейс 21 на интерфейсную шину второго типа 23, к которой подключены модули расширения второго типа 24. Далее модули расширения 4 и модули расширения второго типа 24 получают сигналы и работают, как было описано выше (фиг.2 и фиг.3). Работа в режиме со вторым (резервным) программируемым контроллером 27 осуществляется так же, как показано на фиг.4. При отказе в работе программируемого контроллера 1 по команде из второго программируемого контроллера 27 переключатель 35 переключается так, что теперь сигналы с входа 36 проходят на выход 38 переключателя. Таким образом к интерфейсной шине 6 оказывается подключенным второй программируемый контроллер 27.Shown in figure 5, the control measuring and computing complex SM1820MNU operates in two modes. In normal mode, the
Расширение системы производится как установкой дополнительных блоков расширения 4 и адаптеров 26, подключаемых к интерфейсной шине 6, так и установкой дополнительных модулей расширения 24 на интерфейсные шины второго типа 23, причем для установки дополнительных модулей расширения второго типа 24 используются дополнительные разъемы, например типа DIN41651, устанавливаемые на интерфейсную шину второго типа 23, выполненную плоским гибким кабелем, методом наколки, без разрыва этой шины.The expansion of the system is carried out both by installing
Таким образом, изобретение решает поставленные технические задачи:Thus, the invention solves the technical problems:
За счет параллельного подсоединения подключающих элементов, делающего на независимыми друг от друга, повышается надежность системы.Due to the parallel connection of the connecting elements, which makes them independent from each other, the reliability of the system is increased.
Кроме того, размножение интерфейсной шины с помощью адаптеров позволяет увеличить надежность системы за счет подключения модулей расширения к разным независимым друг от друга адаптерам.In addition, multiplying the interface bus using adapters allows you to increase the reliability of the system by connecting the expansion modules to different adapters independent from each other.
Повышение надежности системы обеспечивает также возможность работы с двумя контроллерами за счет введения избыточного, резервного контроллера, способного к автономной работе.Improving the reliability of the system also provides the ability to work with two controllers by introducing an redundant, backup controller capable of autonomous operation.
Увеличение гибкости системы обеспечивается возможностью выполнения интерфейсной шины в виде плоского многожильного кабеля.Increasing the flexibility of the system is provided by the ability to run the interface bus in the form of a flat multicore cable.
Кроме того, размножение с помощью адаптеров позволяет увеличивать количество модулей расширения и, следовательно, количество каналов контроля и управления в несколько раз по сравнению с системой, описанной в прототипе.In addition, reproduction using adapters allows you to increase the number of expansion modules and, therefore, the number of control and management channels by several times compared with the system described in the prototype.
Практическая применимость предложенного изобретения подтверждается использованием его в описанном выше управляющем измерительно-вычислительном комплексе СМ1820МНУ.The practical applicability of the proposed invention is confirmed by using it in the control measuring and computing complex SM1820MNU described above.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126959/09A RU2260835C2 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Extensible automatic system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126959/09A RU2260835C2 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Extensible automatic system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126959A RU2002126959A (en) | 2004-06-20 |
RU2260835C2 true RU2260835C2 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35849209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126959/09A RU2260835C2 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Extensible automatic system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260835C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546556C2 (en) * | 2010-08-20 | 2015-04-10 | Абб Аг | Installation mechanism having universal data communication in building system engineering and devices having said installation mechanisms |
-
2002
- 2002-10-10 RU RU2002126959/09A patent/RU2260835C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546556C2 (en) * | 2010-08-20 | 2015-04-10 | Абб Аг | Installation mechanism having universal data communication in building system engineering and devices having said installation mechanisms |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6275881B1 (en) | Device for inherently safe signal matching | |
KR100224965B1 (en) | The diagnostic/control system using the multi-level i2c bus | |
CN101398801B (en) | Method and device for expanding internal integrate circuit bus | |
US20090234998A1 (en) | Connection system | |
CN110119369B (en) | Flexible scalable automation device with hot pluggable I/O units | |
US6237048B1 (en) | Adapter card with vendor unique differentiation and customization using PCI sideband signals | |
EP0529677B1 (en) | Multi-channel interface for use in microcomputer | |
CN102231114A (en) | System and method for upgrading chip as well as method and device for transmitting upgrade file | |
US20030005196A1 (en) | Apparatus and methods for using USB in programmable logic controllers | |
KR100905874B1 (en) | Programmable Logic Controller | |
US6816919B2 (en) | Method and system for configuring input/output points | |
EP2573681A1 (en) | Electric device with multiple data connection ports | |
CN116955257A (en) | Hot plug equipment and server of network card | |
RU2260835C2 (en) | Extensible automatic system | |
US6157185A (en) | Miltiple bus switching and testing system | |
KR20020053086A (en) | FAULT TOLERANT VIRTUAL VMEbus BACKPLANE DESIGN | |
US20060041703A1 (en) | Computer systems with multiple system configurations | |
US5142157A (en) | High density modular power switch drivers | |
JP2924627B2 (en) | Equipment control device | |
RU2709169C1 (en) | System interface of a programmable logic controller | |
JPH10207591A (en) | Interface board | |
JP2005243001A (en) | Method for updating controller, control system and input-output device | |
CN115905073A (en) | Double-path serial bus switching system and method based on single-pole double-throw analog switch | |
CN220208253U (en) | Multifunctional expansion board | |
JP2847957B2 (en) | Extension system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051011 |