축적프로그램가능한제어장치의서브어셈블리를버스에접속하기위한버스세그먼트또는버스인터페이스(BUS SEGMENT OR BUS INTERFACE FOR CONNECTION OF A SUBASSEMBLY OF A PROGRAMMABLE CONTROLLER TO A BUS)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51)Int. Cl.6
G06F 13/40
(11) 공개번호 특2000-0064640
(43) 공개일자 2000년11월06일
(21) 출원번호 10-1998-0707351
(22) 출원일자 1998년09월17일
번역문제출일자 1998년09월17일
(86) 국제출원번호 PCT/DE1997/00433 (87) 국제공개번호
(86) 국제출원출원일자 1997년03월06일 (87) 국제공개일자
(81) 지정국 EP 유럽특허 : 오스트리아 벨기에 스위스 독일 덴마크 스페인 프랑스
영국 그리스 이탈리아 룩셈부르크 모나코 네덜란드 포르투칼 스웨덴
국내특허 : 아일랜드 중국 체코 헝가리 일본 대한민국 미국 폴란드
(30) 우선권주장 196 10 556.0 1996년03월18일 독일(DE)
(71) 출원인 지멘스 악티엔게젤샤프트 칼 하인쯔 호르닝어
독일 뮌헨 80333 비델스파허프라쯔 2
(72) 발명자 마울, 위르겐
독일 데-92237 슐츠바흐-로젠베르크 호흘라이테 14아
(74) 대리인 남상선
심사청구 : 없음
(54) 버스에프로그램가능한제어장치의서브어셈블리를접속하기위한버스세그먼트또는버스인터페이스
요약
본 발명은 버스에 프로그램가능한 제어장치의 서브어셈블리를 접속하기 위한 버스 세그먼트 또는 버스 인
터페이스에 관한 것이다.
모듈형 프로그램가능한 제어장치에 있어서, 프로그램가능한 제어장치의 버스(5)에 의해 이루어지는 데이
터 트래픽의 장애없이, 서브어셈블리(2, 3)를 정상 동작 동안에도 삽입하고 뺄 수 있기 위하여, 본 발명
에 따라 이 버스 세그먼트 및 버스 인터페이스(20)에 평가 회로(13)가 제공된다. 이 평가 회로(13)는 서
브어셈블리(2, 3)가 버스(5)와 연결되어 있는지를 확정하며 그에 상응하게 서브어셈블리(2, 3)를 위한 공
급선(11', 11') 중 하나에 배열되는 가변 저항기(12)를 높은 저항으로 또는 낮은 저항으로 제어한다.
대표도
도2
명세서
기술분야
본 발명은 제 1항의 서문에 따른 버스 세그먼트 및 제 2항의 서문에 따른 버스 인터페이스에 관한
것이다.
배경기술
그런 종류의 버스 세그먼트 및 버스 인터페이스는 모듈식으로 구성되는 프로그램가능한 제어장치에서 자
주 사용된다. 예를 들어 DE 36 03 750 A1 및 DE 36 03 751 A1이 있다.
그런 종류의 모듈형 프로그램가능한 제어장치에 있어서 정상 동작 동안 서브어셈블리를 삽입하거나 또는
빼내는 것이 필요하다. 그러나, 이런 삽입 및 분리를 통해 버스 트래픽에 장애를 일으키는, 서로 연결되
어 있는 버스의 서브어셈블리에 역작용이 발생할 수 있다. 그런 장애를 회피하기 위해, 종래 기술에서는
일반적으로 서브어셈블리에 진상(leading) 및 지상(lagging) 콘택트가 제공되며, 이것은 평가 회로 및 가
변 저항기(일반적으로는 MOSFET)를 구비하고 있으므로, 이 서브어셈블리는 완전한 삽입 후에 비로소 버스
에 전기 접속되며, 및 완전히 빼내기 전에 이미 버스에서 전기적으로 분리된다.
최소한 이 평가 회로가 처음부터 전류를 공급받아야 하는 한, 그 과정은 단점을 갖는다. 그러나, 상기
평가 회로의 전공급원에의 전속은 이미 버스의 전압 공급의 장애가 야기되며, 특히 평가 회로에서 또는
평가 회로의 전압 공급원에서 에러가 발생하면 그러하다. 서브어셈블리를 통해 상기 평가 회로는 전류를
공급받으며, 이 서브 어셈블리의 양 공급 콘택트의 단락은 전체 버스의 전류 공급의 완전한 중단을 필연
적으로 야기하게 된다. 이 서브어셈블리를 위한 플러그 자리에 다른 외적 영향으로 인해 플러그 자리의
공급 콘택트가 서로 단락되어 있으면 동일한 결과가 나타난다. 이 경우는, 특히 전기적으로 그리고 기능
적으로 이 플러그 자리에 정해지지 않은, 플러그 자리에 기계적으로 삽입될 수 있는 서브어셈블리가 플러
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그 자리에 삽입되면 나타난다.
본 발명의 상기 기술들은 도면을 참조한 아래와 같은 상세한 설명을 고려하여 쉽게 이해될 수 있다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은 버스 세그먼트 및 버스 인터페이스를 통해 어떠한 상황하에서도 버스에의 부정적인 역
작용이 회피되는 그런 버스 세그먼트 및 버스 인터페이스를 제공하는데 있다.
상기 목적은 제 1항 및 제 2항의 특징들을 통해 달성된다.
제 3항의 조치를 통해 특히 보장되는 것은 모든 콘택트들이, 또한 신호 콘택트들이 플러그 자리에 및 이
의 콘택트에 삽입될 때 비로소 삽입된 서브어셈블리가 전류를 공급받는다는 것이다.
제 4항에 따른 조치를 통해, 서브어셈블리의 버스에의 특히 부드럽고 따라서 장애없는 연결이
이루어진다.
제 5항에 따른 조치를 통해, 이 서브어셈블리가 장애를 가지고 동작하거나 또는 플러그 자리에 대해 정해
지지 않으면, 이 서브어셈블리는 다시 버스로부터 분리된다.
그외 장점들 및 세부 사항들은 실시예의 하기 설명에 제시되어 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 모듈형 프로그램가능한 제어장치;
도 2는 프로그램가능한 제어장치의 서브어셈블리의 버스에의 접속;
도 3은 테스트 콘택트에서의 전압 그래프;
도 4는 가변 저항기의 저항 그래프;
도 5는 전기 공급 콘택트들 중 하나에서의 전압 그래프;
실시예
도 1에 따라 모듈형 프로그램가능한 제어장치는 전류 공급 장치(1), 센트럴 유니트(2) 및 주변 장치들
(3)로 이루어진다. 이 주변 장치들(3)은 예를 들어 디지털 또는 아날로그 입력 및 출력 장치가 된다.
또한, 이 주변 장치들(3)은 혼합형 입출력 장치가 되거나 또는 지능형 기능성 모듈이 될 수도 있다. 이
주변 장치들(3)에 의해 센트럴 유니트(2)는 기술적 프로세스(6), 예를 들어 화학 장치 또는 액압 프레스
를 제어한다.
이 센트럴 유니트(2) 및 장치들(3)은 제어 버스(4)에 의해 데이터 기술적으로 서로 접속되어 있다. 또한
이 센트럴 유니트(2) 및 주변 장치들(3)은 공급선(4', 4')에 의해 전기 에너지를 공급 받는다. 이 공급
선(4')에 의해 공동의 접지 연결이 만들어지고, 이 공급선(4')은 일반적으로 5 볼트의 전위를 인가한다.
이 제어 버스(4) 및 공급선(4', 4')은 함께 프로그램가능한 제어장치의 후벽(back wall) 버스(5)를 형성
한다.
상기 예에서 단지 2개의 주변 장치들(3)만이 도시되어 있다. 물론 프로그램가능한 제어장치는 다수의 장
치들을, 예를 들어 5, 8, 10,...을 가질 수도 있다. 또한, 이 제어 버스(4)는 필요에 따라 설치될 수 있
다. 따라서, 이 제어 버스(4)는 예를 들어 직렬 버스가 될 수도 있으며, 이것은 단지 클록 라인 및 데이
터 라인을 포함하고 있다. 그러나 이 제어 버스(4)는 병렬 버스가 될 수도 있으며, 이것은 다수의 어드
레스 라인, 데이터 라인 및 제어 라인들을 포함하고 있다. 이 제어 버스(4)의 구체적인 구성은 본 발명
의 범위 안에서 부차적인 의미를 갖는다. 그러나 각각의 경우에 이 제어 버스(4)의 라인들은 본 발명의
신호 라인들을 형성한다.
도 2에는 상기 센트럴 장치(2) 및 주변 장치(3)의 버스(5)의 버스 세그먼트에의 접속이 도시되어 있다.
금방 도 2에서 알 수 있는 것처럼, 버스(5)에 접속된 서브어셈블리(2, 3)는 내부 회로(7)를 갖는다. 또
한 주변 장치의 경우에 이것은 프로세스 라인(8)에 의해 기술적인 프로세스(6)와 연결되어 있다. 그러나
각각의 경우에 이 장치는 플러그(9)에 의해 플러그 자리(10)에 꽂히고, 따라서 버스(5)와 연결된다.
또한, 도 2에서 금방 알 수 있는 것처럼, 장치-신호 콘택트(9-1 내지 9-n) 및 플러그 자리-신호 콘택트
(10-1 내지 10-n)에 의해 직접 상기 서브어셈블리(2, 3)의 버스(5)에의 데이터 기술상의 접속이 이루어진
다. 이 플러그 자리-신호 콘택트는 신호 스터브 라인(11-1 내지 11-n)에 의해 제어 버스(4)의 신호 라인
(4-1 내지 4-n)과 연결되어 있다.
그에 반해 이 서브어셈블리(2, 3)의 전류 공급은 장치-공급 콘택트(9', 9')에 의해 이루어지고, 이것은
플러그 자리-공급 콘택트(10', 10')에 끼워져 있다. 이 플러그 자리-공급 콘택트(10', 10')는 공급 스터
브 라인(11', 11')에 의해 공급 라인(4', 4')과 연결되어 있다. 이때 이 공급 스터브 라인(11')에
MOSFET(12)이 배열되어 있다. 이 MOSFET(12)의 체적 저항은 주지하다시피 넓은 한계 내에서 변할 수 있
고 조정될 수 있다. 그러므로, 이 MOSFET(12)은 본 발명의 가변 저항기를 나타낸다.
이 MOSFET(12)는 역시 공급선(4', 4')과 연결되어 있는 평가 회로(13)에 의해 이 평가 회로(13)에 제공되
는 신호들에 상응하게 높은 저항으로 또는 낮은 저항으로 제어된다.
또한, 도 2에서 알 수 있는 것처럼, 이 플러그 자리(10)는 테스트 콘택트(14)를 가지며, 이것은 풀(pull)
저항기(15)에 의해 공급선(4')과 연결되어 있다. 테스트 콘택트(14)에서의 전위는 테스트 콘택트 라인
(16)에 의해 평가 회로(13)에 제공된다. 또한, 공급 콘택트(10')에서의 전위는 공급 콘택트 라인(17)에
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의해 상기 평가 회로(13)에 제공된다.
본질적으로 본 발명은, 이 서브어셈블리(2, 3)가 플러그 자리(10)에 삽입되면, 풀 저항기(15)로 인해 공
급선(4')의 전위가 테스트 콘택트(14)에 인가된다는 것에 근거하고 있다. 그에 반해 이 서브어셈블리(2,
3)가 플러그 자리(10)에 삽입되면, 이 테스트 콘택트(14)는 플러그 자리-공급 콘택트(10'), 장치-공급 콘
택트(9') 및 이것과 직접 연결된 카운터 테스트 콘택트(18)에 의해 공급선(4')과 직접 연결되므로, 이 경
우 다른 공급 전위가 평가 회로(13)에 인가된다.
그러므로, 이 평가 회로(13)는 테스트 콘택트(14)에 인가되는 전위를 평가할 수 있고, 그리고 이 서브어
셈블리(2, 3)가 플러그 자리(10)에 삽입되어 있는지 아닌지에 따라, 가변 저항기(12)를 높은 저항으로 또
는 낮은 저항으로 제어할 수 있다. 또한 공급 콘텍트 라인(17)에 인가된 전위의 평가를 통해, 서브어셈
블리(2, 3)를 삽입하므로 인해 공급 전위가 중단되는지 여부가 결정된다. 이 경우 다시 상기 MOSFET(1
2)은 높은 저항으로 제어되므로, 이 서브어셈블리(2, 3)는 버스(5)와 분리되어 있다. 따라서, 버스(5)에
접속된 다른 장치들이 동작될 수 있다.
상기 평가 회로(13)의 정확한 작용은 하기에서 도 3 내지 도 5를 참고로 상술된다.
Y축을 대해서 도 3에는 테스트 콘택트에 인가되는 전압(Up), 도 4에는 상기 MOSFET(12)의 저항값(R) 및
도 5에는 공급 콘택트(10')의 전압(U)이 도시되어 있다. X축은 시간(t)을 나타낸다.
테스트 콘택트 라인(16)에 의해 평가 회로(13)에 제공되는 테스트 콘택트(14)의 전위(Up)가 도 3에 따라
예를 들어 5볼트의 공급 전압에 상응하는 한, 이 MOSFET(12)는 도 4에 도시된 것처럼, 이것이 높은 저항
이 되므로써 상기 평가 회로(13)에 의해 제어된다. 시점(t1)에 대해 전위가 단시간에 0볼트로 떨어지고
시점(t2)에서는 다시 5볼트로 상승하면, 이 MOSFET(12)는 마찬가지로 높은 저항이 되는데, 이는 테스트
콘택트(14)에 인가되는 전위(Up)가 미리 정해진 대기값(T1) 동안 중단없이 공급선(4')의 (접지) 전위에
대략 일치할 때 비로소 이 MOSFET가 낮은 저항으로 제어되기 때문이다.
테스트 콘택트(14)에 인가되는 전위(Up)의 그와 같이 단시간의 하강은 예를 들어 상기 서브어셈블리(2,
3)가 콘택트의 소위 되튀기(bounce)가 이루어지므로써 나타난다.
이 시점에 공급 콘택트 라인(17)에 의해 전송된 전위(U)는 도 5에 따라 마찬가지로 중단되며, 이는 상기
MOSFET(12)의 제어를 위해 이 시점에서 부적절하다.
나중의 시점(t3)에서 플러그 자리(10) 안으로의 서브어셈블리(2, 3)의 궁극적인 삽입이 이루어진다. 그
때문에 대기 시간(T1)의 흐름이 발생된다. 이 대기 시간(T1)이 경과한 후, 도 4에 도시된 것처럼, 상기
MOSFET(12)는 점차 낮은 저항으로 제어된다. 그에 상응하게 이 MOSFET(12)의 저항은 시점(t4)부터 하강
하고, 그리고 공급 콘택트(10')에 인가되는 전압(U)은 상승한다.
시점(t5)에서 이 평가 회로(13)는, 공급 콘택트(10')에 인가되는 전위(U)가 상기 공급선(4')의 공급 전위
(U0)에 대략 일치하는지를 테스트한다. 본 예에서 공급 콘택트(10')에 인가되는 전위가 최대 0.5볼트 정
도 위로 또는 아래로 목표 전위 U0=5볼트에서 벗어나는지 여부가 테스트된다. 이 측정된 전위(U)가 이들
값의 범위 내에 있으면, 이 저항기(12)는 낮은 저항으로 남는다. 이것은 상기 테스트 전위(Up)가 다시
공급 전위(U0)로 상승하면 비로소 다시 (시점 t6에서) 높은 저항으로 된다.
그에 반해 도 4 및 도 5에서 점선으로 도시된 것처럼, 시점(t5)에서 공급 콘택트(10')에 인가되는 전위
(U)가 미리 정해진 값들의 범위 외에 (본 예에서는 예를 들어 4.5 내지 5.5볼트의 범위 외에) 있으면, 이
는 서브어셈블리(2, 3)의 상기 버스(5)에의 잘못된 접속으로서 평가된다. 이 평가 회로(13)는 이 경우
저항(12)을 즉시 다시 높은 저항으로 제어한다(도 4에서 점선 참고). 이 서브어셈블리(2, 3)가 다시 플
러그 자리(10)로부터 빼내질 때까지, 이 평가 회로(13)에서 이 경우 MOSFET(12)의 새로운 저저항 제어를
차단하는 마커(marker)가 찍혀 있다. 이 마커는 따라서 시점(t6) 후에 비로소 다시 찍힌다.
t5와 t4 사이의 시간은 소위 안정화 시간(T2)이다.
도 2에 도시된 회로에 따라 이 플러그 자리(10), 평가 회로(13), MOSFET(12) 및 풀 저항기(15) 및 그에
상응하는 라인들은 후벽 버스의 일부이다. 더 정확하게 말하면, 이 평가 회로(13), MOSFET(12) 및 저항
기(15)는 버스 세그먼트에 할당되어 있으며, 이 안에 상기 플러그 자리(10)가 배열되어 있다. 후벽 버스
(5)는 다수의 그런 종류의 회로, 즉 플러그 자리(10)마다 하나의 회로를 갖는다.
그와 달리 이 후벽 버스 자체(5)는 모듈식으로 구성될 수도 있으므로, 이것은 서로 연결가능한 개별 버스
세그먼트로 이루어진다. 이는, 점선으로 표시된 플러그 연결부(19)가 도시되므로써 도 2에 나타난다.
마찬가지로 평가 회로(13), MOSFET(12) 및 저항기(15)가 자체의 버스 인터페이스(20)에서 회로 및 플러그
자리와 함께 배열될 수 있으며, 이 버스 인터페이스는 버스(5)에 삽입되므로써 서브어셈블리(2, 3)와 버
스(5) 사이에 인터페이스가 배열된다. 이것 또한 도 2에 도시되어 있다. 이 경우 이 버스 인터페이스
(20)는 서브어셈블리(2, 3)를 위한 플러그 자리 외에서 콘택트(21', 21', 21-1 내지 21-n)를 갖춘 버스
접속부(21)를 가지고 있다. 이 콘택트(21' 및 10')는 다시 연결선(11')에 의해 서로 연결되어 있으며,
이와 같은 것은 콘택트(21'와 10') 및 콘택트(21-1 및 10-1 내지 21-n 및 10-n)에도 적용된다.
상기 회로의 기능은 구체적인 구성에 의존하지 않는다.
산업상이용가능성
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 기술되고, 다양한 형태의 변화 및 변형이 첨부된 청구범
위에 의해 한정된 바와같은 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어진다는 것이 당업자에게
이해된다.
(57) 청구의 범위
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청구항 1
버스 세그먼트가 적어도 하나의 제 1 및 제 2 공급선(4', 4') 및 신호 라인(4-1 내지 4-n) 및 서브어셈블
리(2, 3)를 삽입하기 위한 플러그 자리(10)를 가지며,
이 플러그 자리(10)는 적어도 하나의 제 1 및 제 2의 공급 콘택트(10', 10') 및 신호 콘택트(10-1 내지
10-n)를 가지며,
상기 버스 세그먼트의 이 라인들(4', 4', 4-1 내지 4-n)은 그에 상응하는 스터브 라인들(11', 11', 11-1
내지 11-n) 에 의해 플러그 자리(10)의 그에 상응하는 콘택트(10', 10', 10-1 내지 10-n)과 연결되어 있
으며,
프로그램가능한 제어 장치의 서브어셈블리(2, 3)의 버스(5)에의 접속을 위한 버스 세그먼트에 있어서, 상
기 플러그 자리(10)는 부가적으로 적어도 하나의 테스트 콘택트(14)를 가지며, 이것은 풀 저항기(15)에
의해 제 1의 공급선(4')과 연결되며, 이 공급선에 의해 상기 서브어셈블리(2, 3)가 제 2의 공급선(4')과
연결될 수 있으며, 그리고 평가 회로(13)에 연결되어 있으며, 및 테스트 콘택트(14)에 인가되는 전위(U
p)가 제 1 공급선(4')의 전위(U0)에 대략 일치하면, 이 평가 회로(13)가 공급선(4', 4')과 연결되어 있으
며, 이것은 테스트 콘택트(14)에 인가되는 전위(Up)를 평가하며, 그리고 제 1의 공급 스터브 라인(11')에
배열된 가변 저항기(12)를 높은 저항으로 제어하는 것을 특징으로하는 버스 세그먼트.
청구항 2
버스 인터페이스(20)가 버스(5)에의 적어도 하나의 버스 접속부(21) 및 서브어셈블리(2, 3)의 삽입을 위
한 적어도 하나의 플러그 자리(10)를 가지며,
이 버스 접속부(21) 및 플러그 자리(10)는 적어도 하나의 제 1 및 제 2의 공급 콘택트(10', 10', 21',
21') 및 신호 콘택트(10-1 내지 10-n, 21-1 내지 21-n)를 가지며,
버스 접속부(21) 및 플러그 자리(10)의 그에 상응하는 콘택트(10' 및 21', 10' 및 21', 10-1 및 21-1 내
지 10-n 및 21-n)은 그에 상응하는 연결선(11', 11', 11-1 내지 11-n)에 의해 서로 연결되어 있으며,
프로그램가능한 제어장치의 서브어셈블리(2, 3)의 버스(5)에의 접속을 위한 버스 인터페이스에 있어서,
이 플러그 자리(10)는 부가적으로 적어도 하나의 테스트 콘택트(14)를 가지며, 이것은 풀 저항기(15)에
의해 버스 접속부(21)의 공급 콘택트(21')와 연결되어 있으며, 상기 서브어셈블리(2, 3)에 의해 버스 접
속부(21)의 제 2의 공급 콘택트(21')와 연결될 수 있으며 평가 회로(13)와 연결되며, 및 이 평가 회로
(13)는 버스 접속부(21)의 공급 콘택트(21', 21')와 연결되어 있으며, 테스트 콘택트(14)에 인가되는 전
위(Up)를 제어하며, 및 테스트 콘택트(14)에 인가되는 전위(Up)가 버스 접속부(21)의 제 1의 공급 콘택트
(21')의 전위(U0)에 대략 일치하면 제 1의 공급 연결선(11')에 배열된 가변 저항기(12)를 높은 저항으로
제어하는 것을 특징으로 하는 버스 인터페이스.
청구항 3
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이 평가 회로(13)는 테스트 콘택트(14)에 인가되는 전위(Up)가 미리 정해
진 대기 시간(T1) 동안 중단없이 제 2의 공급선(4') 및 제 2의 공급 콘택트(21')의 전위에 대략 일치할
때 비로소 가변 저항기(12)를 낮은 저항으로 제어하는 것을 특징으로 하는 버스 세그먼트 및 버스 인터페
이스.
청구항 4
제 3항에 있어서, 이 평가 회로(13)는 상기 가변 저항기(12)를 점차로 낮은 저항으로 제어하는 것을 특징
으로 하는 버스 세그먼트 및 버스 인터페이스.
청구항 5
제 3항 또는 제 4항에 있어서, 이 평가 회로(13)는 플러그 자리(10)의 제 1 공급 콘택트(10')와 연결되어
있으며, 및 이 평가 회로(13)는 미리 정해진 안정화 시간 후에 상기 플러그 자리(10)의 제 1 공급 콘택트
(10')의 전위가 미리 정해진 값의 범위 외에 있을 때, 상기 가변 저항기(12)를 다시 높은 저항으로 제어
하는 것을 특징으로 하는 버스 세그먼트 및 버스 인터페이스.
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