JP2009009559A - 伝送バスとモジュール間のポイント・ツー・ポイント通信の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接続されたモジュールの個数および位置にかかわらず、バックプレーンの伝送バスの容量、ひいては信号の質の高さを確保できる装置を提供する。
【解決手段】伝送バス２２を持つプリント回路２０と、モジュール１０を伝送バス２２に接続するための接続要素２１とを備えた、モジュール１０と伝送バス２２間のポイント・ツー・ポイント通信の制御装置に関する。プリント回路２０は、一方向通信の論理ゲート２４_E、２４_Rを備えた、伝送バス２２と接続要素２１間に配置された通信制御ユニット２３、および前記論理ゲート２４_E、２４_Rの論理制御回路３０を備える。本発明はプログラマブル制御装置に適用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送バスとモジュール間のポイント・ツー・ポイント通信の制御装置に関する。本発明は、特にプログラマブル制御装置の分野に有利に適用できる。

プログラマブル制御装置、すなわちＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、特に工業、ビルや配電の制御装置において一つ以上のプロセスを制御または監視できる自動化装置である。

ＰＬＣプログラマブル論理制御装置は、通常はモジュール式であって、一般に「バックプレーン」（ｂａｃｋｐｌａｎｅ）バスと呼ばれる伝送バスによって、相互に通信する各種のモジュールから構成される。モジュールはラックに機械的に固定され、モジュールとバスとを接続するために、ラックは、バックプレーンバスの他に、通常モジュールの裏面部に設けられているコネクタと系合するための接続要素を設置したプリント回路を備える。モジュールの個数が自動化されるプロセスの規模程度と種類に依存することは言うまでもない。

通常、プログラマブル制御装置は、
バックプレーンバスを介して他のモジュールに各種の電圧を供給する電源モジュールと、
リアルタイムのオペレーティング・システムＯＳや所望の自動化操作を行うために、ファームウェアで実行すべきコマンドを含むアプリケーションソフトまたはユーザーソフトが組み込まれたファームウェアを有する中央処理部モジュールＣＰＵ（モジュールＣＰＵは通常、パソコン等のプログラミング用ツールへの接続部を表面側に設ける。）と、
制御されるプロセスに応じた各種のデジタル、バイナリ、アナログ、カウンター等の入出力Ｉ／Ｏモジュール（これらのＩ／Ｏモジュールは、プロセスの自動管理に使用されるセンサーやアクチュエータに接続される。）と、
通信ネットワーク（ＬＡＮ、ＣＡＮ等）用の一つ以上の通信モジュール、またはマン・マシン・インターフェース（モニター、キーボード等）と
を備える。

ＰＬＣ装置は、例えば、出入力モジュールとして１〜３２個の出入力を有するものもあり、種類によっては数百に及ぶ出入力を管理できる。必要に応じて、一つのＰＬＣに複数のラックが相互に接続される。このように、その用途ならびに自動化するプロセスによって、ＰＬＣ装置は多数のモジュールを有することができる。したがって、ＰＬＣユーザーがその用途に応じてラックに配置するモジュールの個数および位置を決める。

並列式のバックプレーン伝送バスは存在するが、現在のバックプレーン伝送バスは通常、直列バスである。一般に、直列バスは複数の双方向通信ラインを有し、双方向ラインは、それぞれのバスに接続されたモジュールのすべての接続要素やコネクタを通るマルチポイント構成である。

バックプレーンバスの各ラインの等価インピーダンス（ライン＋モジュールのコネクタ＋モジュールの入力容量）は、接続されたモジュール数とそれぞれのラック内での位置によって大幅に異なるので、バス信号の大きさを決めるのは困難または不可能（信号の不適応）である。バックプレーンバスの各マルチポイントラインの大きさの決定、すなわち主にそのラインに使用される特性インピーダンスＺ₀の値およびラインの各極端におけるインピーダンスの適応性は、バックプレーンにおけるモジュールの有無に依存する。例えば、バックプレーンバスに接続されたモジュール数が大きくなるほど、実効特性インピーダンスＺ_0effは小さくなる。

ここで、上述したように、ユーザーがその用途によってラックに接続するモジュールの個数および位置を決める。必ず最適な大きさを得られるとは限らず、ラインの低い等価インピーダンスにより電力消費が大きくなる可能性や、信号不適合の可能性があり、またさらなる結果として不適切な信号は高い電磁放射を引き起こし、多くの調波を発生させる。

電力消費を少なくするために、低いバス信号電圧を（例えば、通常の５Ｖの代わりに３．３Ｖの電圧）選択する場合（「ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」と呼ばれる技術）は、この不安定な状態はさらに悪化する。大きさを決める際には、従来のマルチポイントやマルチコネクターによる方法は、この「ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ」技術には不適切であるということが分かった。

したがって、本発明の目的は、接続されたモジュールの個数および位置にかかわらず、バックプレーンの伝送バスの容量、ひいては信号の質の高さを確保できる装置を提供することにある。

このため、本発明は、接続されたモジュールに対して透過的になるように、マルチポイントのバックプレーン伝送バスにおいて、マルチポイントの双方向通信ラインを、バスとそのマルチポイントバスに接続された制御装置モジュール間の同数のポイント・ツー・ポイント接続にする。

本発明によれば、この目的はモジュールと伝送バス間のポイント・ツー・ポイント通信制御装置によって達成され、該装置は、伝送バスを持つプリント回路、およびモジュールを該伝送バスに接続するための接続要素を備える。プリント回路は、接続要素と伝送バスの間に配置された通信制御ユニットを備え、該通信制御ユニットは一方向通信の論理ゲートおよび該論理ゲートを制御する論理回路を備える。

このように、バス信号とモジュールとの双方向通信の制御がバックプレーンのプリント回路へ移行するので、バスのインピーダンスは接続するモジュールの個数および位置と無関係となる。好ましくは、マルチポイントの伝送バスは常に一定の通信制御ユニット数を有し、各モジュールは対応する通信制御ユニットと双方向ポイント・ツー・ポイントラインを有する。

したがって、原則や上位プロトコル層に影響を及ぼさずに、バスの物理的な構成のみが変化することになる。構成の変化は、物理的要素（ファンイン、ファンアウト、モジュールのアクセス時間）およびバスプロトコルを発生させるアプリケーションソフトに対して透過的である。これには下記の利点がある。

バックプレーンバスのモジュールの個数および位置と無関係に最適な信号の質が得られる。
発生する電磁放射を低減できる。
インピーダンス制御、インピーダンス制御無しのインターフェース、標準的論理ファミリー等の面からポイント・ツー・ポイントラインはマルチポイントラインに比較して制約が大幅に少ないため、バスラインを設けたプリント回路の構成制約を少なくできることからコスト削減できる（したがって、追加の制御論理回路のコストを相殺する）。
バックプレーン内のマルチポイントバスに限り任意に拡張できる。
通信プロトコルの物理層のみに関わるため、ユーザーに対して透過的である。

一つの態様によれば、制御回路は、モジュールから受信した通信状態を表す信号に基づいて設定された一方向通信制御の信号を論理ゲートに与えることができる。

他の態様によれば、前記制御信号はまた、モジュールの動作状態を表す信号に基づき、制御回路によって設定される。

この後者の構成によれば、モジュールが正確に接続され、かつ通信可能な状態になっている場合にのみ、バスとモジュール間の通信を許可する。

したがって、本発明は、他の制御装置の使用に関連する技術的問題を解決できる。通常動作では、モジュールの一つに故障があった場合、ＰＬＣ制御装置の他のモジュールを妨害することなく、モジュールを取り替えることが望ましい。したがって、制御装置の他の構成およびプログラムの実行を妨害することなく、異常のあるモジュールを電源が入ったままの状態で取り外し、交換モジュールを差し込むことを可能とすることが好ましい。これは、活性交換、すなわち「ホットスワップ」と呼ばれる。その用途またはプロセスによっては、ユーザーが一つのモジュールをラックから取り外して、および／または空きスロットにモジュールを追加したい時に、同じ状況が起こる。

モジュールの活性交換に関連する問題を解決するには、第一に提案されている解決手段として、例えばモジュールを差し込む際に、アース、正電源電圧、有効信号…という接続順番となるように、それに与える信号に応じて、バックプレーンの接続要素とモジュールに設けたコネクタ間の電気接続をシークエンシングする方法がある。この目的のため、この提案された周知の解決方法では、バックプレーンの接続要素またはモジュールのコネクタのピンを、所望の接続順番に応じて、異なった長さにする。

この方法は、バックプレーンにモジュールを差し込む際および取り外す際、信号のシークエンシングが確実になるという利点がある。例えば、アース信号の接続時間は、正電源電圧の接続時間よりも長くなるため、対応するピンはより長くなる。

しかしながら、この公知のシステムには、特に機械的摩耗および非標準的な専用コネクタを使用することにより、コスト増等の欠点がある。また、差し込み／取り外しのシークエンスに必要とする時間を得るために十分な長さのバリエーションを作成しなくてはならないため、ピンの長さを長くする必要がある。このコネクタの長いピンの長さが、プログラマブル制御装置の全体寸法に合わないこともある。

第二の既存の解決方法では、モジュールのコネクタを軸中心に回転することによりバックプレーンの接続要素に挿入することで、軸中心の回転移動にしたがってモジュールを挿入する際に、回転軸に近い方のピンがより遠く離れている方のピンよりも先に接続される。

このシステムの利点は上記のものと同様である。主な欠点は、この機能のために予定外の付加仕様がコネクタに必要となることである。また、サイズの小さい製品では、コネクタのピンが相互に非常に近接するため、公差をつけ難く、如何なる状況においても確実に動作できるものが作成しにくくなる。

また、本発明の他の目的は、上記の周知システムでのピンやコネクタの形成に関する機械的制約を受けないようにしながら、他の既にあるモジュールの動作およびバスを通る通信信号を妨害することなく、モジュールの伝送バスにおける活性増設を可能とする装置を提供することにある。

このため、他の態様によれば、本発明の装置は、モジュールの動作状態を表す信号を発生させるための手段をモジュール内に備える。このイネーブル信号を発生する手段は、モジュールの状態を特徴付ける少なくとも一つの信号を入力として受信し、該入力信号がモジュールと伝送バスとの通信を可能とするモジュールの動作状態を表す場合にのみ該イネーブル信号を供給する論理コンポーネントを有する。

他の態様によれば、制御回路は、複数の受信状態信号と複数のモジュールの間に論理ＯＲゲートを備え、該ＯＲゲートは複数のモジュールに関連する共用の通信状態信号を供給できる。論理ＯＲゲートに接続される複数のモジュールは「バーチャルモジュール」を構成する。複数のバーチャルモジュールは、実際のモジュールと同様に組み込むことも可能であって、組み込みを繰り返すことで、複数段の階層構成ができる。この階層構成によって、ルーティングの最適化およびマルチポイントラインにおける容量電荷の制限が可能となる。

また、本発明は該伝送バスおよび伝送バスに接続可能であって、上記の通信制御装置を少なくとも一つ設けた複数のモジュールを備えた自動化装置をも記載する。

本発明によれば、自動化装置は、軸中心に回転することによってモジュールを差し込み・取り外しする機械システムをも備えることができる。このシステムは、特にモジュールを取り外す際に行う回転の時に、信号の消失順のシークエンシングを可能とする。例えば、モジュールの電源の共通点（０Ｖ）を接続要素上の前記回転軸に近接する箇所に与え、また前記制御入力は、接続要素端部に近接し前記回転軸と対向する箇所に接続できる。

この使用方法は、本発明の装置と上記の回転による差し込み・取り外しシステムを組み合わせたものである。つまり、本発明の装置は必要なピン数を減らすことができ、間隔をあけて十分な公差を得ることができるので、この使用方法の組み合わせはサイズの小さい自動化装置でも実現できる。

また、上記の本発明の定義から分かるように、本発明はプログラマブル制御装置に限らず、信号の質が第一重要事項となる「バックプレーン」タイプの伝送バスに基づく全ての中速通信用の、価低コストであるモジュールシステムにも適用できる。

また別の特徴と利点については、例として図面に示す実施形態を参照する詳細な説明で明らかになるが、付属の図面において、
図１は本発明によるポイント・ツー・ポイント通信の制御装置の略図を示し、
図２はプログラマブル制御装置でのバックプレーンバスの従来例の略図を示す。

図２を参照すると、プログラマブル制御装置タイプのモジュール式自動化装置は、バックプレーンタイプの固定部材を設け、その固定部材にバックプレーンプリント回路２０を備え、そのバックプレーンプリント回路２０に複数のＩ／Ｏモジュール等のモジュール１０を任意に接続または取り外しできる。このプリント回路２０は、自動化装置にそれぞれ配置されたモジュールのためのマルチポイントの伝送バス２２を備える。

バックプレーン回路２０は複数のピンタイプまたはバックプレーンコネクタ等の接続要素２１を備え、それぞれが、自動化装置のラックのスロットに差し込まれる際に、モジュール１０の対応するコネクタ１１（ピンタイプまたは接続要素２１と相補するコネクタ）を受ける。一旦差し込まれると、接続要素２１とモジュール１０のコネクタ１１が電気的に接続され、特にモジュール１０への給電や伝送バス２２を介しての自動化装置の他のモジュールとの通信が可能となる。

図１の実施例に相当するバス２２はマルチポイントの直列バスであって、主に二つの双方向通信送信のマルチポイントライン２２１、２２２を有する。すなわち、通信交換のマスタモジュールから、パルス（例えば数十ＭＨｚ程度の周波数）によって供給されるバスクロックに相当するライン２２１ＤＥＬ（すなわち、デリミタ）、およびバス２２で実際に交換するデータを伝送するライン２２２ＤＡＴＡを有する。

直列バス２２は浮動マスタ形式である。本発明の構成とは別に動作するが、アービトレーションラインと呼ばれる追加バスライン（図略）によってマスタモジュールの指定を決定する。つまり、この双方向のアービトレーションラインは直接各モジュール間のマルチポイントとして形成されるが、このアービトレーション信号の周波数は他のバス信号よりも大幅に低いので障害にならない。

マスタモジュールは、バスでの交換の主導権を握る。スレーブモジュールは、常にバスをリッスン（ｌｉｓｔｅｎ）し、マスタモジュールの要求に回答することしかできない。デフォルトとして、発信していないモジュールはリッスンする。モジュールがマスタモジュールでない場合は、受信状態のままでバスのマスタからの発信される要求をリッスンしながら待機しなければならない。モジュールは常に自分の役割、すなわち、マスタである場合はバス中の単一送信器の役割、あるいはバスをリッスンするという役割が分かっている。アービトレーションラインによって浮動マスタの指定が管理できる。

つまり、ラインＤＡＴＡ ２２２は二つの信号からなり、すなわち実質的にデータを伝送する双方向信号ＤＡＴＡおよびバス２２でのデータ送信器を識別する一方向通信状態信号ＤＡＴＡＶＡＬである。図１に示すように、この信号ＤＡＴＡＶＡＬは各モジュール１０によって発信される。デフォルトとして、モジュールは必ず、例えばＤＡＴＡＶＡＬを論理値０にすることで、常にバス２２を通るデータの受信器になるように、該ＤＡＴＡＶＡＬ信号を設定する。モジュール１０が発信する場合は、そのデータを発信する間に、ＤＡＴＡＶＡＬ信号を論理１に反転する。

上記のラインＤＡＴＡ ２２２についての説明は、同様にラインＤＥＬ２２１にも適用され、つまり信号ＤＥＬおよび信号ＤＥＬＶＡＬからなる。簡略化のために、図１にはバスのＤＡＴＡラインの動作のみを示す。

本発明によれば、通信制御装置は、モジュール１０とバス２２間の通信を制御するために、接続要素２１とバス送信ライン２２間の回路２０上に配置された通信制御ユニット２３を備える。

このように、ユニット２３はモジュール１０とバス２２間の通信の論理障壁として機能する。
ユニット２３は、それぞれがバス２２の送信ラインＤＥＬ２２１およびＤＡＴＡ ２２２に接続された、二つの双方向通信ユニット２３１、２３２から構成される。各ユニット２３１、２３２は、モジュール１０とバス２２間においてどちらか一方の方向に通信を許可・非許可するために、相互に反対方向に配置された二つの一方向通信コンポーネントを備える。
この一方向コンポーネントは、発信方向（モジュールからバスへ）の場合は２４_E、また受信方向（バスからモジュールへ）の場合は２４_Rと称される。ここで示す実施例では、（トライステート・バッファとも呼ばれる）スリーステート論理ゲートから構成される。

このように、ラックでは、バス２２との通信を制御する各モジュール・スロットに通信制御ユニット２３がある。各モジュール・スロットにユニット２３を備えることによって、マルチポイントのバックプレーンバス構成を、各ユニット２３とそれに対応するモジュール１０間にてポイント・ツー・ポイント通信する構成に変えることができる。

各スリーステート論理ゲート２４_E、２４_Rはそれぞれの制御入力２５_E、２５_Rを有し、下記のように機能する。スリーステート論理ゲートの制御入力に与えられる信号が論理値１のイネーブル信号である場合、それぞれの論理ゲート２４_E、２４_Rの入力は論理ゲートの出力に再現される。その結果、モジュール１０はバス２２とそれぞれの発信・受信によって通信できる。逆に、スリーステート論理ゲートの制御入力に与えられる信号が論理値０の不動態化信号（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）である場合は、高インピーダンス状態になり、出力を絶縁し、このコンポーネントを介してモジュール１０とバス２２間の通信を完全に阻止する。

好ましくは、スリーステート論理ゲートの制御入力に不動態化信号が与えられた時、それによってこの論理ゲートの入力と出力間、すなわち、バックプレーン回路に存在する伝送バスの信号と、対応するモジュールの接続要素に存在する伝送バスの信号との間に、高インピーダンス状態を作る。

図１に示すように、通信制御装置は、上述したように、特にモジュール１０から供給されたＤＡＴＡＶＡＬおよびＤＥＬＶＡＬの状態信号に応じて、スリーステート論理ゲート２４_E、２４_Rの一方向通信制御入力２５_E、２５_Rを供給するための制御論理回路３０をも備える。

また、論理回路３０は、モジュール１０から出力され、モジュール１０の動作状態を表すイネーブル信号を利用する。また、図１に示すように、モジュール１０は、論理回路３０の論理ＡＮＤゲート３１_E、３１_Rの入力として接続された出力Ｓを発生できる論理電子コンポーネント１２を備える。

出力Ｓは、Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄等のモジュール１０の動作状態を表す一つ以上の入力信号に基づき、論理コンポーネント１２によって発生する。原則としては、論理コンポーネント１２が、その一つ以上の入力信号の値がモジュール１０とバス２２が十分な通信をするのに適していると判断する場合、出力Ｓは値１のイネーブル信号を供給して、ユニット２３１、２３２をオンにする。逆に、入力信号Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄のうち少なくとも一つが、モジュール１０がバス２２と十分な通信をするために適した状態になっていないことを示す場合、出力Ｓは値０の不動態化信号を供給して、ユニット２３１、２３２をオフにする。

きわめて単純な実施形態では、論理コンポーネント１２の入力信号Ｓ₁のみを使用し、特に抵抗を介してモジュールのプラス電圧（例えば＋５Ｖ）に接続されたものが考えられる。この場合、値１のイネーブル信号は、モジュール１０に電力が正しく供給されていることのみを示す。

しかしながら、実用上、論理コンポーネント１２の出力Ｓは、例えばモジュールの電源が入っていること、モジュールに異常がないこと、モジュールのテストシーケンスや初期化が正しく実行されたこと等のモジュール１０の状態や動作を特徴付ける複数の信号Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄等によって設定された論理状態の組み合わせに起因することが好ましい。これによって、モジュール１０は、バス２２との通信を開始する前に、正しく給電されているだけでなく、正しく動作できる状態になっていることを確認できる。

イネーブル信号を供給する前に実行する起動論理シーケンスとして、モジュールにおいて十分な電圧レベルを検知すること、次に信号入力とコンデンサのプレチャージを待つ工程、次にモジュール内の立ち上げシーケンスを実行すること等も考えられる。

論理コンポーネント１２はモジュール１０のマイクロプロセッサに内蔵されていても、専用コンポーネントになってもよい。

また、図１に示すように、モジュール１０がバックプレーンに接続されていない時、そのために接続要素２１に出力Ｓが存在しない時に、低抵抗を介してのプルダウンで不動態化信号を発生させる、不動態化モジュール２６がバックプレーン回路２０に設けられる。このように、モジュール１０がラックに差し込まれていない時、接続要素２１はバックプレーン回路２０上のバス２２の信号から常に有利に絶縁される。

使用する双方向通信ユニット２３１、２３２の種類や特徴によっては、制御入力２５_E、２５_Rに与えられるイネーブルおよび不動態化信号の値は逆にしてもよく、すなわち、イネーブル信号を０にし、不動態化信号を１にしてもよいことは明らかである。この場合、出力Ｓの発生は、それにしたがって変化し、モジュール２６の抵抗は回路２０のプラス電圧にプルアップされたものになる。

ＤＡＴＡＶＡＬ信号とモジュール１０の動作状態による出力Ｓは、論理回路３０のＡＮＤゲート３１_E、３１_Rで処理される。ここで示す実施例では、ＡＮＤゲート３１_Eは出力Ｓおよび信号ＤＡＴＡＶＡＬを入力として直接受信し、対応するゲート２４_Eを制御するための一方向通信制御入力２５_Eに接続される出力を供給する。ＡＮＤゲート３１_Rは出力Ｓおよび信号ＤＡＴＡＶＡＬの反転を入力として受信し、対応するゲート２４_Rを制御するための一方向通信制御の入力２５_Rに接続される出力を供給する。その動作は下記の如くである。出力Ｓはモジュール１０が通信可能状態であることを示すイネーブル信号（すなわち、例えば＝１）を供給し、かつ信号ＤＡＴＡＶＡＬはモジュール１０がバス２２に発信可能状態であることを示す「１」であれば、ラインＤＡＴＡ ２２２に関連するユニット２３２の一方向発信コンポーネント２４_Eの制御入力２５_Eが有効となり、同時に受信コンポーネント２４_Rの制御入力２５_Rは無効（コンポーネント２４_Rは高インピーダンス状態）となる。このように、発信方向（すなわち、モジュール１０からバス２２へ）のみに通信を許可する。
出力Ｓがイネーブル信号を供給し、かつ、信号ＤＡＴＡＶＡＬが、モジュール１０がバス２２からのメッセージの受信待機中であることを示す「０」であれば、ラインＤＡＴＡ ２２２に関連する受信コンポーネント２４_Rの制御入力２５_Rは有効となり、同時に発信コンポーネント２４_Eの制御入力は無効（コンポーネント２４_Eは高インピーダンス状態）とになる。このように、受信方向（すなわち、バス２２からモジュール１０へ）のみに通信を許可する。
出力Ｓが、モジュール１０が存在しない、または不適切な挿入あるいは通信不可能状態であること示す不動態化信号（つまり０）を供給すると、制御入力２５_E、２５_Rは０になり、ユニット２３２の二つの一方向コンポーネント２４_E、２４_Rの出力・入力間に高インピーダンス状態を作り、モジュール１０とバス２２のラインＤＡＴＡ ２２２との通信を完全に阻止する。このように、モジュール１０を取り外す際やモジュール１０が存在しない時でも、バックプレーンバスは、発生し得る干渉信号から影響を受けない。

上記の動作は、出力Ｓおよびバス２２のラインＤＥＬ２２１を管理するユニット２３１の一方向コンポーネントに関連する信号ＤＥＬＶＡＬの場合にも同様である。

したがって、ラックに実際に存在し、作動しているモジュールの個数と位置にかかわらず、バス２２はいつも同じ個数の通信制御ユニット２３を有する。モジュールの個数と位置と無関係であるので、インピーダンスと構成は不変である。

また、モジュール１０に既にある信号ＤＡＴＡＶＡＬおよびＤＥＬＶＡＬを使用することによって、一方向コンポーネント２４_E、２４_Rの制御回路３０をより低コストで製作できる。

好ましくは、制御回路３０はＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ、結合プログラム可能論理回路）技術で製作された論理モジュールから構成する。ＣＰＬＤモジュールは、ＦＬＡＳＨタイプの内部記憶装置において前もってプログラムされた論理ゲートを設けたコンポーネントである。特定のマイクロプロセッサや特定用途向け集積回路を必要とせず、二つの異なる信号間において、基本的な論理方程式が低コストで実行できる。

最適化やコストの理由上、一つのＣＰＬＤモジュール３０でバス２２の複数のスロットに対応する論理を処理できるので、複数、例えば４つの通信制御ユニット２３を管理できる。コストとモジュール性のトレードオフである。この場合、１２スロットのラックに必要なＣＰＬＤモジュールは三つのみである。

また、場合によっては、ＣＰＬＤモジュール外にそれぞれの双方向ユニット２３１、２３２を設備することで、このユニットを接続要素２１により近接して配置し、ユニット２３とモジュール１０間のポイント・ツー・ポイント接続の距離を最小限にすることがより好ましい。

またさらにコストダウンするため、双方向ユニット２３１、２３２には例えばＬＶＣ、ＴＴＬ、ＣＭＯＳ等の低コストの標準論理技術を適用する。

また制御回路３０は、この制御回路３０によって管理するスロットに接続される各モジュール１０からの通信状態信号ＤＡＴＡＶＡＬを受信するＯＲゲート３３を有する。出力として、ＯＲゲート３３は、回路３０によって管理された全てのモジュールを表す通信状態のグローバル信号ＤＡＴＡＶＡＬ＿ＧＬＯを供給する。同様に、回路３０は図１に図示しない他のＯＲゲートをも備え、各信号ＤＥＬＶＡＬを受信し、グローバル信号ＤＥＬＶＡＬ＿ＧＬＯを供給する。

このように、回路３０で管理されるモジュールは、ＤＡＴＡＶＡＬ＿ＧＬＯおよびＤＥＬＶＡＬ＿ＧＬＯの通信状態を表すグローバル信号を供給する「グローバルバーチャルモジュール」を構成する（ＤＡＴＡＶＡＬおよびＤＥＬ ＶＡＬ信号を供給するモジュール１０と同様）。前述のように、かかるバーチャルモジュールのグループを同様に接続し、またこれを繰り返すことで、階層構成の複数の段階を構成できる。

本発明によるポイント・ツー・ポイント通信の制御装置の略図である。 プログラマブル制御装置でのバックプレーンバスの従来例の略図である。

Claims (10)

1. 伝送バス（２２）を持つプリント回路（２０）と、モジュール（１０）を前記伝送バス（２２）に接続するための接続要素（２１）とを備えた、前記モジュール（１０）と前記伝送バス（２２）間のポイント・ツー・ポイント通信の制御装置であって、
   前記プリント回路（２０）は、相互に反対方向に配置された一方向通信のスリーステート論理ゲート（２４_E、２４_R）を有する双方向通信ユニット（２３１、２３２）を少なくとも一つ備えた、前記伝送バス（２２）と前記接続要素（２１）間に配置された通信制御ユニット（２３）、および
   前記スリーステート論理ゲート（２４_E、２４_R）を制御する論理制御回路（３０）を備えることを特徴とする装置。
2. 前記論理制御回路（３０）は、前記モジュール（１０）から受信した通信状態信号（ＤＡＴＡＶＡＬ、ＤＥＬＶＡＬ）に基づいて設定された一方向通信の制御信号（２５_E、２５_R）を前記スリーステート論理ゲート（２４_E、２４_R）に与えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記各スリーステート論理ゲート（２４_E、２４_R）は、対応する前記制御信号（２５_E、２５_R）が存在しない場合、高インピーダンス状態になることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記論理制御回路（３０）は、複数の前記モジュール（１０）から複数の前記通信状態信号（ＤＡＴＡＶＡＬ、ＤＥＬＶＡＬ）を入力として受信し、前記複数のモジュールに関するグローバル通信状態信号（ＤＡＴＡＶＡＬ＿ＧＬＯ、ＤＥＬＶＡＬ＿ＧＬＯ）を出力として供給する論理ＯＲゲート（３３）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 前記論理制御回路（３０）はＣＰＬＤ技術で作成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
6. 前記制御信号（２５_E、２５_R）は、前記モジュール（１０）の動作状態を表すイネーブル信号にも基づき前記論理制御回路（３０）によって発生することを特徴とする請求項２に記載の装置。
7. 前記モジュール（１０）の動作状態を表す前記イネーブル信号を発生させるための手段（１２）を前記モジュール（１０）内に備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記イネーブル信号を発生させるための前記手段は、入力として前記モジュール（１０）の状態を特徴付ける入力信号（Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄）を少なくとも一つ受信し、出力（Ｓ）を供給する論理コンポーネント（１２）を備え、前記出力（Ｓ）は、前記入力信号（Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄）が前記モジュール（１０）と前記伝送バス（２２）とを通信させるのに適切な動作状態を表す時、前記イネーブル信号を発生させることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記通信制御ユニット（２３）は、相互に反対方向に配置された二つの一方向の前記スリーステート論理ゲート（２４_E、２４_R）を有する前記双方向通信ユニット（２３１、２３２）を二つ備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 伝送バス（２２）と、前記伝送バス（２２）に接続可能である複数のモジュール（１０）とを備えた自動制御装置であって、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の通信制御装置を少なくとも一つ備えることを特徴とする自動制御装置。

Images