FR3112868A1 - Ensemble comportant un automate programmable, une alimentation externe et une source d’alimentation principale - Google Patents

Abstract

ENSEMBLE COMPORTANT UN AUTOMATE PROGRAMMABLE, UNE ALIMENTATION EXTERNE ET UNE SOURCE D’ALIMENTATION PRINCIPALE Cet ensemble contient une alimentation externe (8) d'un automate programmable qui comporte : - un capteur (152) de courant agencé pour mesurer l’intensité du courant délivré par un réservoir (170) d’énergie à l’automate programmable lorsqu'un interrupteur (180) est dans son état fermé, et - un calculateur (210) raccordé au capteur (152) de courant et configuré pour, après une coupure de l’alimentation principale : - acquérir l’intensité du courant mesuré par le capteur, et - commander le basculement de l’interrupteur (180) dans son état ouvert dès que l’intensité acquise du courant est inférieure à un seuil SImin de manière à interrompre l’alimentation de l’automate programmable à partir du réservoir (170) d’énergie et, en alternance, pour maintenir l’interrupteur dans son état fermé tant que l’intensité acquise est supérieure à ce seuil SImin. Fig. 2

Description

ENSEMBLE COMPORTANT UN AUTOMATE PROGRAMMABLE, UNE ALIMENTATION EXTERNE ET UNE SOURCE D’ALIMENTATION PRINCIPALE

L’invention concerne un ensemble comportant un automate programmable, une alimentation externe et une source d’alimentation principale. Elle concerne également une alimentation externe et un automate programmable pour cet ensemble.

En cas de coupure de l’alimentation principale, l’automate programmable doit exécuter des opérations de sauvegarde avant de s’éteindre. Pour cela, le microcontrôleur de l’automate programmable exécute un programme de sauvegarde dès que la coupure de l’alimentation principale est détectée.

Pour pouvoir exécuter complètement le programme de sauvegarde, l’automate programmable doit rester alimenté pendant une période D_MSsupérieure au temps nécessaire pour exécuter complètement le programme de sauvegarde, et cela en absence de l’alimentation principale. Les automates programmables ne comportent pas nécessairement une réserve interne d'énergie suffisante pour leur permettre d'exécuter toutes les opérations de sauvegarde et, en particulier, des opérations de sauvegarde auxiliaires. En général les opérations de sauvegarde auxiliaires sont des opérations qui ne sont pas indispensables pour garantir un redémarrage correct de l'automate lorsque l'alimentation est rétablie. Toutefois, elles permettent souvent d'améliorer la gestion des coupures d'alimentation. Par exemple, une telle opération auxiliaire de sauvegarde est l'envoi à un appareil distant de supervision, via un réseau de télécommunication, d'un message indiquant que l'automate va s’éteindre suite à une coupure de son alimentation. Dans ce contexte, il est connu d’associer à l’automate programmable une alimentation externe supplémentaire qui prend le relais de l’alimentation principale dès que celle-ci est coupée et qui alimente l’automate programmable pendant la durée D_MS.

Actuellement, l’alimentation externe alimente l’automate programmable pendant une durée bien supérieure à la durée D_MS. Typiquement, l’alimentation externe alimente l’automate programmable jusqu’à ce que son réservoir d’énergie soit complètement épuisé.

Un tel ensemble fonctionne correctement. Toutefois, il est souhaitable de limiter sa consommation d'énergie.

L’invention vise donc à limiter la consommation d'un tel ensemble. Elle vise aussi à laisser autant que possible les bornes d’entrée/sortie de l’automate programmable disponibles pour y raccorder des capteurs et des actionneurs électriques.

Elle a donc pour objet un ensemble qui atteint au moins l'un de ces objectifs. Cet ensemble comporte :
- un automate programmable comportant :
- une première et une seconde bornes d’alimentation, la première borne d’alimentation étant apte à être raccordée, par l’intermédiaire d’un premier fil, à un premier potentiel propre à alimenter l’automate programmable,
la première borne d’alimentation étant déplaçable, de façon réversible, entre :
- une position verrouillée dans laquelle la borne d’alimentation coince une extrémité du premier fil, et
- une position déverrouillée dans laquelle l’extrémité du premier fil peut être librement retirée de la borne d’alimentation,
- un microcontrôleur configuré pour basculer, en réponse à une coupure de l'alimentation principale de l'automate générée par une source d'alimentation principale :
- depuis un mode de fonctionnement normal dans lequel le microcontrôleur construit un signal de commande transmis à un actionneur électrique commandable par l’intermédiaire d’une borne d’entrée/sortie de l'automate programmable, ce signal de commande étant construit à partir d'un signal de mesure reçu par l’intermédiaire d’une autre borne d’entrée/sortie de l'automate programmable,
- vers un mode de sauvegarde dans lequel le microcontrôleur exécute un programme de sauvegarde, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de l'exécution du programme de sauvegarde étant supérieure à un seuil S_Imin,
- puis une fois l'exécution du programme de sauvegarde terminé, vers un mode inactif dans lequel la construction des signaux de commande, le traitement des signaux de mesure et l'exécution du programme de sauvegarde sont inhibés, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de ce mode inactif étant inférieur à ce seuil S_Imin,
- la source d’alimentation principale comportant une première électrode sur laquelle est généré le premier potentiel,
- une alimentation externe de sauvegarde raccordée à la première borne d’alimentation de l’automate programmable par l’intermédiaire du premier fil et à la première électrode de la source d’alimentation principale par l’intermédiaire d’un second fil, cette alimentation externe comportant :
- un réservoir d’énergie électrique apte, après la coupure de l’alimentation principale générée par la source d’alimentation principale, à alimenter l’automate programmable pour permettre l'exécution complète du programme de sauvegarde, et
- un interrupteur commandable apte à basculer de façon réversible entre :
- un état ouvert dans lequel il isole électriquement le réservoir d’énergie électrique de la première borne d’alimentation de l’automate programmable, et
- un état fermé dans lequel il raccorde électriquement le réservoir d’énergie électrique à la première borne d’alimentation de l’automate programmable,
- un calculateur configuré pour commander le basculement de l’interrupteur dans son état fermé et pour maintenir cet interrupteur dans son état fermé après la coupure de l’alimentation principale de manière à alimenter l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie après la coupure de l’alimentation principale,
dans lequel :
- l’alimentation externe comporte un capteur de courant agencé pour mesurer l’intensité du courant délivré par le réservoir d’énergie à l’automate programmable lorsque l’interrupteur est dans son état fermé, et
- le calculateur de l'alimentation externe est raccordé au capteur de courant et configuré pour, après la coupure de l’alimentation principale :
- acquérir l’intensité du courant mesuré par le capteur, et
- commander le basculement de l’interrupteur dans son état ouvert dès que l’intensité acquise du courant est inférieure au seuil S_Iminde manière à interrompre l’alimentation de l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie et, en alternance, pour maintenir l’interrupteur dans son état fermé tant que l’intensité acquise est supérieure à ce seuil S_Imin.

L’invention a également pour objet une alimentation externe de sauvegarde pour la réalisation de ensemble ci-dessus, cette alimentation externe comportant :
- un réservoir d’énergie électrique apte, après une coupure de l’alimentation principale générée par la source d’alimentation principale, à alimenter l’automate pour permettre l'exécution complète du programme de sauvegarde, et
- un interrupteur commandable apte à basculer de façon réversible entre :
- un état ouvert dans lequel il isole électriquement le réservoir d’énergie électrique de la première borne d’alimentation de l’automate programmable, et
- un état fermé dans lequel il raccorde électriquement le réservoir d’énergie électrique à la première borne d’alimentation de l’automate programmable,
- un calculateur configuré pour commander le basculement de l’interrupteur dans son état fermé et pour maintenir cet interrupteur dans son état fermé après la coupure de l’alimentation principale de manière à alimenter l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie juste après la coupure de l’alimentation principale,
dans lequel :
- l’alimentation externe comporte un capteur de courant agencé pour mesurer l’intensité du courant délivré par le réservoir d’énergie à l’automate programmable lorsque l’interrupteur est dans son état fermé, et
- le calculateur de l'alimentation externe est raccordé au capteur de courant et configuré pour, après la coupure de l’alimentation principale :
- acquérir l’intensité du courant mesuré par le capteur, et
- commander le basculement de l’interrupteur dans son état ouvert dès que l’intensité acquise du courant est inférieure au seuil S_Iminde manière à interrompre l’alimentation de l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie et, en alternance, pour maintenir l’interrupteur dans son état fermé tant que l’intensité acquise est supérieure à ce seuil S_Imin.

Enfin, l’invention a également pour objet un automate programmable pour la réalisation de l'ensemble ci-dessus, dans lequel l'automate programmable comporte :
- une première et une seconde bornes d’alimentation, la première borne d’alimentation étant apte à être raccordée, par l’intermédiaire d’un premier fil, à un premier potentiel propre à alimenter l’automate programmable,
la première borne d’alimentation étant déplaçable, de façon réversible, entre :
- une position verrouillée dans laquelle la borne d’alimentation coince une extrémité du premier fil, et
- une position déverrouillée dans laquelle l’extrémité du premier fil peut être librement retirée de la borne d’alimentation,
- un microcontrôleur configuré pour basculer, en réponse à une coupure de l'alimentation principale de l'automate générée par une source d'alimentation principale :
- depuis un mode de fonctionnement normal dans lequel le microcontrôleur construit un signal de commande transmis à un actionneur électrique commandable par l’intermédiaire d’une borne d’entrée/sortie de l'automate programmable, ce signal de commande étant construit à partir d'un signal de mesure reçu par l’intermédiaire d’une autre borne d’entrée/sortie de l'automate programmable,
- vers un mode de sauvegarde dans lequel le microcontrôleur exécute un programme de sauvegarde, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de l'exécution du programme de sauvegarde étant supérieure à un seuil S_Imin,
- puis, une fois l'exécution du programme de sauvegarde terminé, vers un mode inactif dans lequel la construction des signaux de commande, le traitement des signaux de mesure et l'exécution du programme de sauvegarde sont inhibés, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de ce mode inactif étant inférieure à ce seuil S_Imin,
dans lequel le microcontrôleur est configuré pour détecter, dans la tension d’alimentation présente entre les bornes d'alimentations, une tension prédéterminée non-nulle qui indique que l'alimentation principale est coupée et, en réponse à cette détection, pour basculer automatiquement dans le mode de sauvegarde.

Les modes de réalisation de cet ensemble, de l'alimentation externe et de l'automate programmable peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
1) le microcontrôleur est configuré pour détecter, dans la tension d’alimentation présente entre les bornes d'alimentations, une information qui indique que l'alimentation principale est coupée et, en réponse à cette détection, pour basculer automatiquement dans le mode de sauvegarde.
2)
- le microcontrôleur est apte à fonctionner dès que la tension continue entre ses bornes d’alimentation est supérieure à un seuil prédéterminé S_Amin, et
- le microcontrôleur de l’automate programmable est configuré pour détecter que la tension d’alimentation est comprise entre le seuil S_Aminet un seuil S_UNminet, en réponse à cette détection, pour basculer automatiquement dans le mode de sauvegarde, le seuil S_UNminétant supérieur au seuil S_Amin.
3) l'alimentation externe est apte à générer une tension d’alimentation supérieure ou égale au seuil S_Aminet inférieure au seuil S_UNminaprès la coupure de l'alimentation principale.
4) le réservoir est capable de stocker une quantité d’énergie plusieurs fois supérieures à la quantité d’énergie minimale nécessaire pour l'exécution complète, par le microcontrôleur, du programme de sauvegarde.
5) l'alimentation externe est apte à générer une tension d’alimentation supérieure ou égale au seuil S_Aminet inférieure au seuil S_UNminjuste après la coupure de l'alimentation principale et pendant une durée supérieure à 50 ms.
6)
- le microcontrôleur est apte à fonctionner dès que la tension continue entre ses bornes d’alimentation est supérieure à un seuil prédéterminé S_Amin, et
- la tension prédéterminée non-nulle est comprise entre le seuil S_Aminet un seuil S_UNmin, le seuil S_UNminétant supérieur au seuil S_Amin.
7)
- le programme de sauvegarde comporte des opérations de sauvegarde indispensables et au moins une opération de sauvegarde auxiliaire, et
- l'automate comporte une réserve d’énergie interne apte a stocker une quantité d'énergie suffisante pour permettre, après une coupure de l'alimentation principale, l'exécution complète des opérations de sauvegarde indispensables et insuffisante pour permettre l'exécution à la fois des opérations de sauvegardes indispensables et de l'opération de sauvegarde auxiliaire.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une illustration schématique d’un ensemble comportant une alimentation principale, un automate programmable et une alimentation externe ;
- la figure 2 est une illustration schématique de l’alimentation externe de l’ensemble de la figure 1 ;
- la figure 3 est un organigramme d’un procédé de fonctionnement et d’utilisation de l’ensemble de la figure 1, et
- les figures 4 et 5 sont des graphes illustrant l'évolution au cours du temps de différents signaux de l'ensemble de la figure 1.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail.

Dans cette description, des exemples détaillés de modes de réalisation sont d’abord décrits dans le chapitre I en référence aux figures. Ensuite, dans le chapitre II suivant, des variantes de ces modes de réalisation sont présentées. Enfin, les avantages des différents modes de réalisation sont présentés dans un chapitre III.

Chapitre I : Exemples de modes de réalisation.

La figure 1 représente un ensemble 2 d'automatisme. L’ensemble 2 comporte :
- une source 4 d'alimentation principale,
- un automate programmable 6, et
- une alimentation externe 8 de sauvegarde raccordée à la source 4 par l’intermédiaire d'une liaison filaire 10 et à l’automate 6 par l’intermédiaire d'une liaison filaire 12.

Dans cette description, à défaut d’indication contraire, le terme "raccorder" signifie "raccorder électriquement".

La source 4 comporte deux électrodes 22 et 24 entre lesquelles elle délivre une tension nominale U₄d'alimentation de l'automate 6. Cette tension U₄est une tension continue. Le potentiel présent sur l'électrode 22 est la masse. Le potentiel présent sur l'électrode 24 est un potentiel positif compris entre un seuil bas S_UNminet un seuil haut S_UNmax. Par exemple, le seuil S_UNminest égal à 18 Vdc et le seuil S_UNmaxest égal à 28 Vdc.

Dans ce mode de réalisation, la source 4 est raccordée, par l'intermédiaire de bornes 26 et 28, à un réseau de distribution d'électricité. La tension entre les bornes 26 et 28 est une tension alternative. Pour générer la tension U₄à partir de la tension alternative, la source 4 comporte un convertisseur AC/DC 30. Pour simplifier la figure 1, le réseau de distribution d'électricité n'a pas été représenté.

L’automate 6 comporte :
- des bornes d’entrée/sortie destinées à être raccordées, par des liaisons filaires, à des capteurs et des actionneurs électriques commandables,
- des bornes d’alimentation 60, 62 destinées à être raccordées à une source d’alimentation de l’automate 6,
- un convertisseur 64 de tension continue-continue apte à générer, à partir d'une tension continue U_a, présente entre les bornes 60 et 62, une tension continue V₊d’alimentation de l’ensemble des composants électroniques de l’automate 6,
- un microcontrôleur 66 comportant des ports d’entrée/sortie pour acquérir des signaux de mesure transmis par les capteurs et pour transmettre des signaux de commande vers les actionneurs électriques, et
- des circuits électroniques 90 à 93 de mise en forme raccordés chacun entre un port d’entrée/sortie respectif du microcontrôleur 66 et une borne d’entrée/sortie respective de l’automate 6.

Ici, l'automate est conforme à la norme CEI61131. Pour cela, il comporte aussi une réserve d’énergie interne 68 qui stocke assez d'énergie pour que le microcontrôleur 66 puisse exécuter les opérations de sauvegarde indispensables pour son futur redémarrage après une coupure de son alimentation. Par contre, la quantité d'énergie stockable dans la réserve d’énergie interne 68 n'est pas suffisante pour que le microcontrôleur 66 puisse aussi réaliser des opérations de sauvegarde auxiliaires comme celles décrites plus loin. La réserve d'énergie interne 68 peut être un condensateur ou une batterie ou une combinaison des deux.

Sur les figures 1 et 2, la masse est représentée par un triangle dont la pointe est tournée vers le bas.

Pour simplifier la figure 1, seules quatre bornes 70 à 73 d’entrée/sortie de l’automate 6 ont été représentées. Dans la pratique, l’automate 6 comporte souvent plus de quatre ou six bornes d’entrée/sortie. Chaque borne d’entrée/sortie est destinée à être raccordée, par l’intermédiaire d’une liaison filaire, soit à un capteur soit à un actionneur électrique commandable. Ici, les bornes 71 et 72 sont destinées à être raccordées à des capteurs tandis que les bornes 70 et 73 sont destinées à être raccordées à des actionneurs électriques commandables.

A cet effet, chaque borne d’entrée/sortie est déplaçable de façon réversible entre une position verrouillée et une position déverrouillée. Dans la position verrouillée, la borne d’entrée/sortie coince l’extrémité dénudée d’un fil de la liaison qui la raccorde à un capteur ou à un actionneur électrique. Dans la position déverrouillée, l'extrémité dénudée de ce fil peut librement être introduite et, en alternance, retirée de la borne d’entrée/sortie. Par exemple, chaque borne d’entrée/sortie comporte un mécanisme de blocage/déblocage de l'extrémité dénudée du fil que l'utilisateur vient actionner pour passer de la position verrouillée à la position déverrouillée et vice versa. Par exemple, ce mécanisme de blocage/déblocage comporte une vis que l’utilisateur tourne pour déplacer cette borne de sa position verrouillée vers sa position déverrouillée et vice-versa. Ainsi, chaque borne d’entrée/sortie peut être connectée et, en alternance, déconnectée d’un capteur ou d’un actionneur électrique.

Lorsqu’une borne d’entrée/sortie est connectée à un capteur, cette borne d’entrée/sortie reçoit un signal électrique Se_mde mesure transmis par le capteur auquel elle est connectée. Lorsque la borne d’entrée/sortie est connectée à un actionneur électrique commandable, un signal Se_cde commande de cet actionneur est transmis par l’intermédiaire de cette borne d’entrée/sortie.

Ces signaux Se_met Se_csont des signaux électriques dans lesquels l’information reçue ou transmise est codée par modulation de l’amplitude de ces signaux. Ici, l’amplitude d’un signal électrique est la tension de ce signal électrique. Ainsi, l’amplitude de chaque signal Se_met Se_cvarie entre un niveau haut UH et un niveau bas UL.

A titre d'illustration, la borne 70 est raccordée à un actionneur électrique commandable 75 par l’intermédiaire d'une liaison filaire 76. La borne 71 est raccordée à un capteur 77 par l’intermédiaire d'une liaison filaire 78. Pour simplifier la figure 1, le capteur et l'actionneur électrique auxquels sont raccordées les bornes 72 et 73 n'ont pas été représentés.

Les bornes 60 et 62 d’alimentation sont structurellement identiques aux bornes d’entrée/sortie de l’automate 6. Ces bornes 60 et 62 sont destinées à être raccordées, respectivement, à un potentiel positif et à la masse de la source d’alimentation 4.

En pratique, l’automate 6 est capable de fonctionner même si la tension U_ad’alimentation présente entre ses bornes 60 et 62 est inférieure au seuil S_UNmin. Ici, l’automate 6, et en particulier le microcontrôleur 66, est capable de fonctionner lorsque la tension U_aest supérieure ou égale à un seuil prédéterminé S_Amin. Le seuil S_Aminest inférieur au seuil S_UNmin. Typiquement, l’écart entre les seuils S_UNminet S_Aminest supérieur à 3 Vdc ou 5 Vdc. Ici, le seuil S_Aminest égal à 8 Vdc.

Pour simplifier la figure 1, seules cinq ports 80 à 84 d’entrée/sortie du microcontrôleur 66 sont représentées. Les ports 80 à 83 sont raccordés, respectivement, aux bornes 70 à 73 par l’intermédiaire de circuits respectifs 90 à 93 de mise en forme. Le port 84 est raccordé à la borne 60 par l’intermédiaire d’un circuit 94 de mise en forme.

Chaque circuit 90 à 93 met en forme le signal électrique qui le traverse pour qu’il puisse être correctement acquis et interprété :
- par le microcontrôleur 66 lorsqu’il s’agit d’un signal Se_mde mesure, et
- par l’actionneur électrique commandable lorsqu’il s’agit d’un signal Se_cde commande.

Les circuits 90 et 93 sont identiques. De même, les circuits 91 et 92 sont identiques. Ici, le circuit 94 est également fonctionnellement identique au circuit 91 car la plage de tensions dans laquelle peut varier la tension U_aest incluse à l’intérieur de la plage de tensions dans laquelle la tension des signaux Se_met Se_cvarie.

Le microcontrôleur 66 est apte à basculer, en alternance, entre un mode de fonctionnement normal, un mode de sauvegarde et un mode inactif.

Dans le mode de fonctionnement normal, le microcontrôleur 66 acquiert les signaux Se_mreçus sur ses ports d’entrée/sortie auxquels sont raccordés des capteurs et, en réponse, construit les signaux Se_ctransmis aux bornes d’entrée/sortie auxquels sont raccordés des actionneurs électriques commandables. Classiquement, les signaux Se_csont construits en fonction des signaux Se_macquis.

Pour cela, le microcontrôleur 66 comporte un microprocesseur 100 qui, dans le mode de fonctionnement normal, exécute un programme 102 de commande enregistré dans une mémoire 104 de ce microcontrôleur 66.

Dans le mode de fonctionnement normal, le microcontrôleur 66 surveille aussi en permanence la tension U_aprésente entre les bornes 60 et 62. A cet effet, il acquière, par l'intermédiaire du circuit 94 et du port 84, le potentiel électrique présent sur la borne 60. Si le potentiel électrique présent sur la borne 60 tombe en dessous du seuil S_UNminmais reste supérieur au seuil S_Amin, alors le microcontrôleur 66 détecte une coupure de l'alimentation principale de l'automate 6. Lorsque le microcontrôleur 66 détecte une coupure de l'alimentation principale, il bascule automatiquement dans le mode de sauvegarde. L’alimentation principale désigne ici l’alimentation délivrée par la source 4.

Dans le mode de sauvegarde, le microcontrôleur exécute un programme 106 de sauvegarde qui prépare le microcontrôleur 66 à passer dans le mode inactif. Ainsi, le microcontrôleur 66 bascule du mode de fonctionnement normal au mode inactif en passant par l’intermédiaire du mode de sauvegarde. Dans le mode de sauvegarde, le programme 102 n’est pas exécuté. Ainsi, par exemple, les mesures des capteurs raccordés à l’automate 6 ne sont plus traitées. De même, l’automate 6 ne génère plus de signaux de commande des actionneurs. Plus précisément, généralement, les relais qui permettent de commander les actionneurs ne sont plus alimentés pendant le mode de sauvegarde, de manière à économiser de l’énergie.

Lorsque le programme 106 est exécuté, le microprocesseur 100 exécute aussi bien des opérations de sauvegarde indispensables que des opérations de sauvegarde auxiliaires. Dans ce mode de réalisation, les opérations de sauvegarde indispensables sont celles requises pour que l'automate 8 soit conforme à la norme CEI61131. A l'inverse, les opérations de sauvegarde auxiliaires sont celles qui ne sont pas requises pour que l'automate 8 soit conforme à cette norme CEI61131. Par la suite, sauf indication contraire, l'expression "opération de sauvegarde" est utilisée pour désigner aussi bien une opération de sauvegarde indispensable qu'une opération de sauvegarde auxiliaire. Par exemple, une opération de sauvegarde indispensable est l'enregistrement, dans la mémoire 104, des valeurs courantes des paramètres de l’automate 6 qui seront utilisées lors du prochain démarrage de cet automate 6 après une coupure de l’alimentation principale. Un exemple d'une opération de sauvegarde auxiliaire est la transmission, à un appareil distant de supervision, de l’information selon laquelle l’alimentation principale de l’automate 6 est coupée. Pour cela, typiquement, l’automate 6 comporte un émetteur/récepteur apte à transmettre cette information à l’appareil de supervision par l’intermédiaire d’un réseau de transmission d’informations, généralement, grande distance. Le réseau de transmission peut être un réseau filaire ou un réseau sans-fil. Il peut s'agir d'un réseau local ou d'un réseau téléphonique. Ce type d’émetteur/récepteur est une fonction additionnelle ajoutée à l’automate 6. Pour simplifier la figure 1, un tel émetteur/récepteur et un tel réseau n’ont pas été représentés.

Une fois que l’ensemble des opérations de sauvegarde qui doivent être réalisées avant de basculer dans le mode inactif ont été exécutées, le microcontrôleur 66 passe dans son mode inactif. Typiquement, la durée D_MSdu mode de sauvegarde est courte, c’est-à-dire inférieure à 5 minutes ou 1 minute et dans certains cas, inférieure à 10 secondes ou 5 secondes. La durée D_MSest aussi généralement supérieure à 15 ms ou 50 ms. Cette durée D_MSest supérieure à la durée de fonctionnement du microcontrôleur 66 qui peut être obtenue en utilisant seulement la quantité d'énergie maximale stockable dans la réserve d’énergie interne 68. En effet, la réserve d’énergie interne 68 est seulement dimensionnée pour permettre l'exécution de toutes les opérations de sauvegarde indispensables mais ne permet pas, en plus, l'exécution de toutes les opérations de sauvegarde auxiliaires.

Dans le mode inactif, les programmes 102 et 106 ne sont pas exécutés. Dans le mode inactif, lorsque la tension U_aprésente entre les bornes 60, 62 dépasse le seuil S_Amin, le microcontrôleur 66 devient actif et acquière, à intervalle régulier, la tension U_aet la compare au seuil S_UNmin. Tant que la tension U_aacquise n’est pas supérieure au seuil S_UNmin, pendant une durée D_dprédéterminée, le microcontrôleur 66 reste dans le mode inactif. Dans le cas contraire, le microcontrôleur 66 bascule automatiquement dans le mode de fonctionnement normal sans passer par l’intermédiaire du mode de sauvegarde.

Lorsque le microcontrôleur 66 retourne dans le mode de fonctionnement normal, au démarrage du mode de fonctionnement normal, il utilise les valeurs courantes des différents paramètres sauvegardés dans la mémoire 104 lors de l’exécution du programme 106, pour initialiser les valeurs des différents paramètres nécessaires à l’exécution du programme 102.

L’alimentation 8 permet d’alimenter l’automate 6 en cas de coupure de l’alimentation principale pendant une durée supérieure à la durée D_MSet donc d'exécuter en plus les opérations de sauvegarde auxiliaires. A cet effet, l’alimentation 8 comporte des bornes 130, 131 d’entrée d’alimentation et des bornes 132, 133 de sortie d’alimentation. De façon similaire à ce qui a été décrit pour les bornes de l’automate 6, ces bornes 130 à 133 sont déplaçables, de façon réversible, entre une position verrouillée et une position déverrouillée. Par exemple, ici, les bornes 130 à 133 sont structurellement identiques aux bornes de l’automate 6.

Les bornes 130, 131 sont raccordées, respectivement, aux électrodes 24 et 22 par l’intermédiaire, respectivement, de fils 140, 141 de la liaison filaire 10. Les bornes 132, 133 sont raccordées, respectivement, aux bornes 60 et 62 par l’intermédiaire, respectivement, de fils 142 et 143 de la liaison filaire 12.

En cas de coupure de l’alimentation principale, la tension entre les bornes 130 et 131 devient inférieure au seuil S_UNminpendant une durée supérieure à 15 ms ou 50 ms. Typiquement, en cas de coupure de l’alimentation principale, la tension entre les bornes 130 et 131 devient inférieure à 1 Vdc. Une telle coupure de l’alimentation principale peut avoir différentes causes, comme, par exemple, la coupure d’un des fils 140, 141, une défaillance de la source 4, une défaillance du réseau d’électricité qui alimente la source 4 ou autre.

La figure 2 représente plus en détail un mode de réalisation possible de l’alimentation 8.

La borne 131 est directement raccordée à la borne 133 par l’intermédiaire d’une piste électrique 150. La borne 130 est raccordée à la borne 132 par l’intermédiaire, successivement, d’une diode D1 et d’un capteur 152 de courant. L’anode de la diode D1 est directement raccordée à la borne 130 et sa cathode est directement raccordée à une entrée 154 du capteur 152. Une sortie 156 du capteur 152, qui délivre un potentiel électrique proche de celui reçu sur l’entrée 154, est directement raccordée à la borne 132.

Ici, lorsqu’on indique que deux éléments X et Y sont « directement raccordés », cela signifie que les éléments X et Y sont électriquement raccordés l’un à l’autre par une piste électrique ou un fil sans passer par l’intermédiaire d’un autre composant électrique de l’alimentation 8.

Dans ce mode de réalisation, l’entrée 154 et la sortie 156 du capteur 152 sont raccordées l’une à l’autre au travers d’une résistance 158 de faible valeur. Typiquement, la valeur de la résistance 158 est inférieure à 1 Ω ou à 50 mΩ et, de préférence, supérieure à 1 mΩ. Ainsi, lorsque la tension U₄est présente entre les bornes 130 et 131, la tension entre les bornes 132 et 133 est pratiquement égale à cette tension U₄.

Le capteur 152 comporte aussi un circuit différentiel 160 dont les entrées sont directement raccordées, respectivement, à l’entrée 154 et à la sortie 156. Ce circuit 160 délivre, sur une sortie 162 du capteur 152, une tension égale à la différence entre les potentiels présents sur la sortie 156 et sur l’entrée 154. Cette tension est proportionnelle à l’intensité du courant I_ad’alimentation qui circule dans le fil 142. L’intensité du courant I_acorrespond à l’intensité du courant consommée par l’automate 6.

L’alimentation 8 comporte un réservoir d’énergie 170 capable de stocker une quantité Q_MSd’énergie électrique suffisante pour permettre à l’automate 6 d'exécuter l'ensemble des opérations de sauvegarde indispensables et auxiliaires pendant le mode de sauvegarde. Ici, la capacité Q_MSdu réservoir 170 permet de stocker une quantité d’énergie supérieure à nQ_Min, où :
- n est un nombre supérieur ou égal à deux ou quatre ou dix, et
- Q_Minest égale à la quantité d’énergie électrique minimale nécessaire pour permettre à l’automate 6 d'exécuter l'ensemble des opérations de sauvegarde indispensables et auxiliaires pendant le mode de sauvegarde.

Ainsi, dans ce mode de réalisation, la capacité du réservoir 170 est suffisante pour permettre au microcontrôleur 66 d’exécuter plusieurs fois le programme 106 avant que le réservoir 170 soit complètement déchargé, et cela même si entre chacune de ces exécutions du programme 106, ce réservoir 170 n’est pas rechargé, par exemple, parce que la tension entre ses bornes 141 et 140 est inférieure à 1Vdc.

Dans ce mode de réalisation, lorsqu’il est chargé, le réservoir 170 délivre entre des électrodes 172 et 174 une tension stable inférieure au seuil S_Amin. L’électrode 174 est directement raccordée à la piste 150. L’électrode 172 est directement raccordée à une entrée 178 de puissance d’un interrupteur commandable 180. L’interrupteur 180 comporte une sortie 182 de puissance qui est directement raccordée à une entrée 194 d’un convertisseur 192.

L’interrupteur 180 est capable de commuter, de façon réversible, entre un état ouvert et un état fermé, en réponse à un signal de commande reçu sur une entrée 184 de commande. Dans l’état ouvert, l’interrupteur 180 isole électriquement l’entrée 178 de la sortie 182. Dans l’état fermé, l’interrupteur 180 raccorde électriquement l’entrée 178 à la sortie 182. Ainsi, dans l’état fermé, la résistance électrique entre l’entrée 178 et la sortie 182 est mille ou dix mille fois inférieure à la résistance électrique entre l’entrée 178 et la sortie 182 dans l’état ouvert.

De nombreux modes de réalisation de l’interrupteur 180 sont possibles. Par exemple, l’interrupteur 180 est implémenté à l’aide d’un ou plusieurs transistors comme un transistor à effet de champ ou un IGBT (« Insulated Gate Bipolar Transistor ») ou autre interrupteur approprié.

A titre d’exemple de réalisation, le réservoir 170 est ici réalisé à l’aide d’un supercondensateur 190. Le supercondensateur 190 est capable de stocker la quantité nQ_Mind’énergie électrique. Typiquement, la densité de puissance d’un tel supercondensateur est supérieure à 1 kW/kg ou 5 kW/kg.

Le convertisseur 192 élève la tension du supercondensateur pour obtenir une tension U₁₉₂stable et constante délivrée sur une sortie 196. La tension U₁₉₂est supérieure au seuil S_Aminet inférieure au seuil S_UNmin. La sortie 196 est directement raccordée à l’anode d’une diode D2 dont la cathode est directement raccordée à l’entrée 154 du capteur 152. Un tel convertisseur 192 est connu sous le terme de « convertisseur boost » ou « step-up converter » en anglais.

Pour recharger le réservoir 170 à partir de l’alimentation principale, le réservoir 170 comporte aussi une entrée 198 raccordée à la borne 130 par l’intermédiaire, successivement, d’une diode D3 et d’un convertisseur DC/DC 200. La cathode de la diode D3 est directement raccordée à l’entrée 198. L’anode de la diode D3 est directement raccordée à une sortie du convertisseur 200. Une entrée du convertisseur 200 est directement raccordée à la borne 130.

Le convertisseur 200 transforme la tension U_4,lorsqu’elle est présente entre les bornes 130 et 131, en une tension plus faible adaptée pour charger le supercondensateur 190.

L’alimentation 8 comporte aussi un calculateur 210 comportant :
- un premier port d’entrée directement raccordé à la sortie 162 du capteur 152,
- un second port d’entrée directement raccordé à un point milieu 212 d’un pont de résistances 214, 216, et
- un port de sortie directement raccordé à l’entrée 184 de commande de l’interrupteur 180.

Le calculateur 210 comporte une mémoire 220 et un microprocesseur 222 apte à exécuter les instructions enregistrées dans la mémoire 220. La mémoire 220 comporte les instructions nécessaires pour exécuter le procédé décrit en référence à la figure 3 ou 5.

La résistance 214 est directement raccordée, d’un côté, à la borne 132 et, de l’autre côté, au point milieu 212. La résistance 216 est directement raccordée, d’un côté, à la piste 150 et, de l’autre côté, au point milieu 212.

Le capteur 152 et le calculateur 210 sont alimentés à partir de l’alimentation principale lorsque celle-ci est présente et, en alternance, à partir du réservoir 170 lorsque l’alimentation principale est coupée. A cet effet, l’alimentation 8 comporte un convertisseur DC/DC 230 dont une entrée 232 est raccordée :
- par l’intermédiaire d’une diode D4, à la sortie 182 de l’interrupteur 180, et
- par l’intermédiaire d’une diode D5, à la sortie du convertisseur 200.

Les cathodes des diodes D4 et D5 sont directement raccordées à l’entrée 232 du convertisseur 230.

Une sortie 234 du convertisseur 230 délivre la tension d’alimentation V_3,3nécessaire à l’alimentation du circuit différentiel 160 et du calculateur 210. Par exemple, la tension V_3,3est égale à 3,3 Vdc.

Le fonctionnement de l’ensemble 2 va maintenant être décrit à l’aide du procédé de la figure 3.

Lors d’une phase 300 initiale, l’automate 6 et l’alimentation 8 sont éteintes et l’alimentation principale est coupée. Dans l’état éteint, la tension entre les bornes 130 et 131 est nulle et le calculateur 210 n’est pas alimenté et ne fonctionne pas. Dans l’état éteint, le microcontrôleur 66 n’est pas alimenté et ne fonctionne donc pas.

A un instant t₁, l’alimentation principale est rétablie. La tension entre les bornes 130 et 131 de l’alimentation 8 devient alors égale à la tension U₄. La tension entre les bornes 132, 133 et la tension U_asont alors aussi égale à la tension U₄. Cette tension U₄est suffisante pour alimenter le calculateur 210 et le microcontrôleur 66. Dès lors, le calculateur 210 et le microcontrôleur 66 commencent à fonctionner et une phase 302 de fonctionnement de l'ensemble 2 débute.

Au début de cette phase 302, lorsque le microcontrôleur 66 commence à fonctionner, par défaut, il est dans son mode inactif. Dans ce mode inactif, lors d’une étape 304, il acquiert la tension U_aprésente entre les bornes 60 et 62 et la compare au seuil S_UNmin. Tant que la tension U_aest inférieure à ce seuil S_UNmin, le microcontrôleur 66 reste dans le mode inactif.

Dès que la tension U_aest supérieure au seuil S_UNmin, le microcontrôleur 66 bascule dans le mode de fonctionnement normal.

Le microcontrôleur 66, comme le calculateur 210, considère qu’une tension est supérieure à un seuil prédéterminé uniquement si cette tension est restée continûment supérieure à ce seuil pendant une durée ΔT prédéterminé. De même, le microcontrôleur 66 et le calculateur 210 considèrent qu’une tension est inférieure à un seuil prédéterminé uniquement si cette tension est restée continûment inférieure à ce seuil pendant cette durée ΔT. La durée ΔT est choisie pour éviter qu’une perturbation transitoire de la tension soit prise en compte. Par exemple, la durée ΔT est supérieure à 15 ms ou à 50 ms.

Dans le mode de fonctionnement normal, lors d’une étape 306, le microcontrôleur 66 exécute le programme 102. Ainsi, dans le mode de fonctionnement normal, le microcontrôleur 66 acquiert et traite les mesures des capteurs telles que les mesures du capteur 77. En parallèle, le microcontrôleur 66 commande les actionneurs électriques tel que l’actionneur 75. Dans le mode de fonctionnement normal, l’acquisition des mesures, le traitement de ces mesures et la génération des signaux de commande nécessitent l’exécution, en permanence, d’un grand nombre d'instructions. Ainsi, dans le mode de fonctionnement normal, la consommation d’énergie de l’automate 6 est importante. L’intensité du courant I_aconsommé par l’automate 6 et circulant dans le fil 142 est donc importante. Ici, l’intensité du courant I_apendant le mode de fonctionnement normal est supérieure à un seuil S_Imin. Par exemple, le seuil S_Iminest inférieur à 1 A ou à 0,5 A. Le seuil S_Iminest aussi, de préférence, supérieur à 0 A ou à 0,01 A. Ici, le seuil S_Iminest égal à 0,1 A.

En parallèle de l’étape 306, lors d’une étape 308, le microcontrôleur 66 surveille en permanence la tension U_aprésente entre les bornes 60 et 62 pour recevoir l’information selon laquelle l’alimentation principale est coupée. Pour cela, dans ce mode de réalisation, le microcontrôleur 66 compare la tension U_aacquise aux seuils S_UNminet S_Amin. Tant que la tension U_aest supérieure au seuil S_UNmin, le microcontrôleur 66 reste dans le mode de fonctionnement normal. Si la tension U_aest comprise entre les seuils S_UNminet S_Amin, le microcontrôleur 66 interrompt le mode de fonctionnement normal et bascule immédiatement dans le mode de sauvegarde.

Dans le mode de sauvegarde, lors d’une étape 312, le microcontrôleur 66 exécute le programme 106 et donc toutes les opérations de sauvegarde. L'exécution des opérations de sauvegarde implique l'exécution d'un grand nombre d’instructions par le microprocesseur 100, comme par exemple des instructions d’écriture dans la mémoire 104. Ainsi, pendant toute la durée du mode de sauvegarde, l’intensité du courant I_areste supérieure au seuil S_Imin.

Lorsque toutes les opérations de sauvegarde ont été exécutées, le microcontrôleur 66 interrompt le mode de sauvegarde et bascule automatiquement et immédiatement dans le mode inactif. Le procédé retourne alors à l’étape 304 si la tension U_aest comprise entre les seuils S_Aminet S_UNMin. Si la tension U_aest inférieure au seuil S_Amin, le procédé retourne à l'étape 300.

Dans le mode inactif, le nombre d’instructions exécutées par unité de temps, par le microprocesseur 100, est beaucoup plus petit que dans le mode de fonctionnement normal ou que dans le mode de sauvegarde. Par conséquent, dès la fin du mode de sauvegarde, l’intensité du courant I_atombe en dessous du seuil S_Iminet reste en dessous de ce seuil tant que le microcontrôleur 66 reste dans le mode inactif.

Lorsque le calculateur 210 fonctionne, lors d’une étape 404, il acquiert, par exemple par l’intermédiaire du pont de résistance 214, 216, la tension présente entre les bornes 132 et 133, puis la compare au seuil S_UNmin.

Lorsque la tension ainsi acquise devient supérieure au seuil S_UNmin, en réponse, lors d’une étape 406, le calculateur 210 commande la fermeture de l’interrupteur 180 puis procède à une étape 408.

Lors de l'étape 408, le calculateur 210 acquiert, à intervalle régulier, l’intensité du courant I_amesurée par le capteur 152 et, tant que l’intensité du courant I_areste supérieure au seuil S_Imin, le calculateur 210 maintient l’interrupteur 180 dans son état fermé. Lorsque l’interrupteur 180 est dans son état fermé et que l’alimentation principale est présente, étant donné que la tension U₄est supérieure à la tension U₁₉₂délivrée par le convertisseur 192, la diode D2 est dans son état bloqué. Dans son état bloqué, la diode D2 empêche le réservoir 170 de se décharger même si l’interrupteur 180 est dans son état fermé.

De plus, tant que l’alimentation principale est présente, le convertisseur 200 charge le réservoir 170 et, via la diode D5, le convertisseur 230 alimente à partir de la tension principale, le calculateur 210 et le circuit différentiel 160.

A un instant t_off, l’alimentation principale est coupée. La tension entre les bornes 130 et 131 tombe donc en dessous du seuil S_Amin. Puisque la tension au niveau de la cathode de la diode D2 devient inférieure à la tension U₁₉₂et que l'interrupteur 180 est dans l'état fermé, la diode D2 commence à conduire. Ainsi, l’automate 6 est maintenant alimenté à partir du réservoir 170 et non plus à partir de la source 4.

Puisque la tension U₁₉₂est comprise entre les seuils S_UNminet S_Amin, la tension U_aentre les bornes 60 et 62 est aussi comprise entre ces deux seuils. Par conséquent, cela déclenche automatiquement le basculement du microcontrôleur 66 du mode de fonctionnement normal vers le mode de sauvegarde. En effet, ceci est détecté, par le microcontrôleur 66 lors de l’étape 308.

Lorsque l’intensité mesurée du courant I_atombe en dessous du seuil S_Imin, le calculateur 210 commande, lors d’une étape 410, le basculement de l’interrupteur 180 depuis son état fermé vers son état ouvert. Dès lors, le calculateur 210 et le microcontrôleur 66 ne sont plus alimentés et ne fonctionnent plus. On retourne ainsi à la phase 300.

La figure 4 représente quatre chronogrammes 500 à 503 de l’évolution au cours du temps de différents signaux de l’ensemble 2. Les chronogrammes 500 à 502 représentent, respectivement, l’évolution au cours du temps :
- de la tension U₄délivrée par la source 4,
- de la tension U_aentre les bornes 60 et 62 de l’automate 6, et
- de l’intensité du courant I_aqui circule dans le fil 142.

Le chronogramme 503 représente l’état P₁₀₆de l’exécution du programme 106. Lorsque l’état P₁₀₆prend une valeur égale à un, le programme 106 de sauvegarde est en cours d'exécution par le microcontrôleur 66. Lorsque l’état P₁₀₆prend une valeur égale à zéro, le programme 106 n’est pas exécuté.

Sur la figure 4, à l'instant t_off, la tension U₄d’alimentation principale est coupée et tombe à 0 Vdc. En réponse, l’alimentation 8 commence à alimenter l’automate 6. Par conséquent, en réponse à la coupure de l’alimentation principale, la tension U_achute à une valeur comprise entre les seuils S_UNminet S_Amin. L’automate 6 commence alors à exécuter le programme 106 de sauvegarde. Tant que l’exécution du programme 106 n’est pas terminée, l’intensité du courant I_areste supérieure au seuil S_Imin. Par contre, dès la fin de l’exécution du programme 106, l’intensité du courant I_atombe en dessous du seuil S_Imin. Cela provoque le basculement de l’interrupteur 180 vers son état ouvert et donc l’arrêt de l’alimentation de l’automate 6. La tension U_atombe donc à 0 Vdc. Cela provoque également l’arrêt de l’alimentation du calculateur 210 et du circuit différentiel 160.

Sur la figure 4 et sur la figure 5, les décalages entre les instants où les signaux changent de valeur ont volontairement été exagérés afin d’illustrer l’ordre temporel dans lequel se produisent ces changements.

La figure 5 représente une variante de fonctionnement de l’ensemble 2. Dans cette variante, l’information selon laquelle l’alimentation principale est coupée est codée différemment. Dans ce mode de réalisation, cette information est codée par une impulsion 508 de tension. Plus précisément, en réponse à la coupure de l’alimentation principale, le calculateur 210 commande l’ouverture puis la fermeture de l’interrupteur 180 de manière à générer l’impulsion 508. Ainsi, ici, l’impulsion 508 est une brève chute de la tension U_a. La durée D₅₀₈de l’impulsion 508 est suffisamment longue pour pouvoir être détectée par l’automate 6. Elle est également suffisamment courte pour ne pas interrompre le fonctionnement de l’automate 6 et de l’alimentation 8. Ceci est rendu possible par le fait que l’alimentation de l’automate 6 et de l’alimentation 8 sont filtrées et comportent donc des condensateurs qui permettent de maintenir l’alimentation du microcontrôleur 66 et du calculateur 210 à un niveau stable pendant une courte période de temps même si la tension U_achute à 0 Vdc. Toutefois, la capacité de ces condensateurs est petite. Ainsi, la durée D₅₀₈est dix ou cent fois plus courte que la durée D_MSnécessaire pour exécuter complètement le programme 106. Typiquement, la durée D₅₀₈est supérieure à 1 ms et inférieure à 10 ms.

Dans ce mode de réalisation, la tension délivrée par le convertisseur 192 est égale à la tension U₄. Elle est donc supérieure au seuil S_UNmin. Dès lors, après l’impulsion 508, l’alimentation 8 alimente l’automate 6 avec une tension supérieure ou égale au seuil S_UNmin.

La figure 5 représente le chronogramme des signaux U₄, U_a, I_aet P₁₀₆. Les chronogrammes des signaux U₄, I_aet P₁₀₆sont identiques aux chronogrammes 500, 502 et 503. Ils sont donc désignés par les mêmes références numériques. Seul le chronogramme 501 est remplacé par un chronogramme 510. Le chronogramme 510 diffère du chronogramme 501 par le fait que l’information selon laquelle l’alimentation principale est coupée est codée par l’impulsion 508 et non pas par une tension U_acomprise entre S_UNminet S_Amin.

Chapitre II : variantes

D’autres modes de réalisation du réservoir 170 sont possibles. Par exemple, en variante, le réservoir 170 comporte une pile ou une batterie rechargeable. En variante, le réservoir 170 n’est pas rechargeable. Par exemple, le réservoir 170 est une pile non rechargeable. Dans ce dernier cas, le convertisseur 200 peut être omis.

En variante, la borne 62 de l’automate 6 est raccordée à la masse sans passer par l’intermédiaire de l’alimentation 8. La borne 133 de l’alimentation 8 est aussi raccordée à la masse. Dès lors, il est possible de supprimer le fil 143.

En variante, la source 4 est une source d’alimentation autonome. Elle est électriquement isolée du réseau de distribution d’électricité et comporte une batterie qui stocke l’énergie électrique nécessaire pour alimenter l’automate 6 pendant de longues périodes de temps.

D’autres modes de réalisation du capteur 152 sont possibles. Par exemple, en variante, le capteur 152 est un capteur qui mesure le champ magnétique généré par le courant qui circule dans le fil 142.

D'autres modes de réalisation du programme 106 de sauvegarde sont possibles. Par exemple, en variante, le programme 106 de sauvegarde inclut une séquence de mise en sécurité de l’application pilotée par l'automate 8. Dans ce cas, la lecture des capteurs et la commande des actionneurs est encore mise en œuvre pendant l'exécution du programme 106. Par exemple, l’exécution du programme 106 peut aussi provoquer la génération et la transmission aux actionneurs raccordés à l’automate 6 de signaux de commande de l’arrêt de ces actionneurs.

En variante, la réserve d’énergie interne 68 est omise. Dans ce cas, il n'existe pas de distinction entre les opérations de sauvegarde principales et auxiliaires.

Dans un autre mode de réalisation, dès que l’alimentation externe est alimentée par l’alimentation principale, le calculateur 210 commande le basculement de l’interrupteur 180 dans son état ouvert. Ensuite, il maintient l’interrupteur 180 dans son état ouvert tant que aucune coupure de l’alimentation principale est détectée par le calculateur 210. Par exemple, le calculateur 210 détecte une coupure de l’alimentation principale lorsque la tension présente sur le point milieu 212 est inférieure à un seuil prédéterminé. Lorsque le calculateur 210 détecte la coupure de l’alimentation principale, il commande le basculement de l’interrupteur 180 dans son état fermé. Dans le cadre du mode de réalisation de la figure 4, cette commande intervient immédiatement après la détection de la coupure de l’alimentation principale. Dans le cadre du mode de réalisation de la figure 5, cette commande intervient D₅₀₈ secondes après la détection de la coupure de l’alimentation principale.

Dans le cas où l'automate 6 comporte la réserve d’énergie interne 68, la durée D₅₀₈peut être choisie pour que l'alimentation externe 8 commence à alimenter l'automate 6 seulement après que celui-ci ait consommé une grande partie de l'énergie stockée dans la réserve d’énergie interne 68. Dans ce cas, par exemple, lors de l'exécution du programme 106, les opérations de sauvegarde indispensables sont d'abord exécutées en premier puis les opérations de sauvegarde auxiliaires sont exécutées seulement après.

D'autres modes de réalisation sont possibles pour transmettre à l'automate 6 l'information selon laquelle l'alimentation principale est coupée. Ainsi, en variante, l’alimentation 8 transmet, à l’automate 6, l’information selon laquelle l’alimentation principale est coupée par l’intermédiaire d’une borne d’entrée de l’automate programmable. Dans ce cas, l’alimentation 8 comporte une borne supplémentaire raccordée à cette borne d’entrée de l’automate programmable par l’intermédiaire d’un fil supplémentaire. Le microcontrôleur 66 est alors configuré pour recevoir cette information de coupure de l’alimentation principale sur cette borne d’entrée et pour, en réponse, déclencher l’exécution du programme de sauvegarde.

D'autres formes d'onde sont possibles pour l'impulsion 508. Par exemple, dans un autre mode de réalisation, pendant la durée D₅₀₈, la tension d'alimentation de l'automate 6 délivrée par l'alimentation 8 est supérieure à un seuil S_UNmax, le seuil S_UNmaxétant supérieur au seuil S_UNmin.

La transmission à l’automate 6, par l'alimentation 8 et par l’intermédiaire de sa borne 60, de l’information selon laquelle l’alimentation principale est coupée, peut être mise en œuvre indépendamment des caractéristiques de l’alimentation 8 nécessaires pour recevoir l’information selon laquelle l’exécution du programme 106 est terminée. Par exemple, cela peut être mis en œuvre dans un contexte où l’alimentation externe reçoit de l’automate programmable, l’information selon laquelle l’exécution du programme 106 est terminée par l’intermédiaire d’une borne de sortie de l’automate programmable. Dans ce cas, une borne supplémentaire de l’alimentation externe est raccordée à cette borne de sortie par un fil supplémentaire. Cela peut aussi être mis en œuvre dans un contexte où l’information, selon laquelle le mode de sauvegarde est terminé, n'est pas transmise et traitée par l’alimentation externe. Par exemple, dans ce dernier cas, en réponse à la coupure de l’alimentation principale, le calculateur 210 maintient l’interrupteur 180 dans son état fermé jusqu’à ce que le réservoir d’énergie 170 soit vide.

Chapitre III : Avantages des modes de réalisation décrits

Dans les modes de réalisation décrits ici, l’alimentation de l’automate programmable est coupée dès que l’exécution du programme de sauvegarde est terminée. En procédant ainsi, le réservoir 170 d’énergie n’est pas utilisé pour alimenter inutilement l’automate 6 alors que le microcontrôleur 66 est déjà dans son mode inactif. Dès lors, par rapport à des alimentations externes qui ne coupent pas l’alimentation de l’automate programmable à la fin du mode de sauvegarde, les modes de réalisation décrits ici permettent d’économiser l’énergie électrique stockée dans le réservoir 170. La consommation d'énergie de l'alimentation 8 est donc réduite.

Dans ces modes de réalisation, l’information selon laquelle le mode de sauvegarde est terminé est transmise à l’alimentation 8 par l’intermédiaire de la borne 60 d’alimentation. Par conséquent, il n’est pas nécessaire d’utiliser une borne de sortie de l’automate 6 pour transmettre cette information à l’alimentation 8. Ainsi, l’utilisation de l’alimentation 8 ne modifie pas le nombre de bornes de sortie de l’automate 6 disponibles pour y raccorder des actionneurs électriques à commander.

Le fait de déclencher le basculement du microcontrôleur 66 dans le mode de sauvegarde en réponse au codage, dans l’alimentation reçue entre les bornes 60 et 62, de l’information selon laquelle l’alimentation principale est coupée permet de transmettre cette information à l’automate 6 sans pour cela utiliser une borne d’entrée de cet automate 6 dédiée à cet effet. Par conséquent, l’utilisation de l’alimentation 8 ne modifie pas le nombre de bornes d’entrée de l’automate 6 disponible pour y raccorder des capteurs.

Le fait que la capacité du réservoir 170 soit plusieurs fois supérieure à la quantité d’énergie minimale nécessaire pour alimenter l’automate 6 pendant la durée D_MSpermet à l’alimentation externe de remplir son rôle correctement même dans le cas où plusieurs coupures de l’alimentation principale sont suffisamment rapprochées les unes des autres pour empêcher de recharger complètement le réservoir 170.

Claims (11)

1. Ensemble comportant :
   - un automate programmable (6) comportant :
   - une première et une seconde bornes (60, 62) d’alimentation, la première borne (60) d’alimentation étant apte à être raccordée, par l’intermédiaire d’un premier fil (142), à un premier potentiel propre à alimenter l’automate programmable,
   la première borne (60) d’alimentation étant déplaçable, de façon réversible, entre :
   - une position verrouillée dans laquelle la borne d’alimentation coince une extrémité du premier fil, et
   - une position déverrouillée dans laquelle l’extrémité du premier fil peut être librement retirée de la borne d’alimentation,
   - un microcontrôleur (66) configuré pour basculer, en réponse à une coupure de l'alimentation principale de l'automate générée par une source d'alimentation principale :
   - depuis un mode de fonctionnement normal dans lequel le microcontrôleur construit un signal de commande transmis à un actionneur électrique commandable par l’intermédiaire d’une borne d’entrée/sortie de l'automate programmable, ce signal de commande étant construit à partir d'un signal de mesure reçu par l’intermédiaire d’une autre borne d’entrée/sortie de l'automate programmable,
   - vers un mode de sauvegarde dans lequel le microcontrôleur exécute un programme de sauvegarde, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de l'exécution du programme de sauvegarde étant supérieure à un seuil S_Imin,
   - puis une fois l'exécution du programme de sauvegarde terminé, vers un mode inactif dans lequel la construction des signaux de commande, le traitement des signaux de mesure et l'exécution du programme de sauvegarde sont inhibés, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de ce mode inactif étant inférieur à ce seuil S_Imin,
   - la source (4) d’alimentation principale comportant une première électrode (24) sur laquelle est généré le premier potentiel,
   - une alimentation externe (8) de sauvegarde raccordée à la première borne (60) d’alimentation de l’automate programmable par l’intermédiaire du premier fil et à la première électrode de la source d’alimentation principale par l’intermédiaire d’un second fil (140), cette alimentation externe comportant :
   - un réservoir (170) d’énergie électrique apte, après la coupure de l’alimentation principale générée par la source d’alimentation principale, à alimenter l’automate programmable pour permettre l'exécution complète du programme de sauvegarde, et
   - un interrupteur commandable (180) apte à basculer de façon réversible entre :
   - un état ouvert dans lequel il isole électriquement le réservoir d’énergie électrique de la première borne d’alimentation de l’automate programmable, et
   - un état fermé dans lequel il raccorde électriquement le réservoir d’énergie électrique à la première borne d’alimentation de l’automate programmable,
   - un calculateur (210) configuré pour commander le basculement de l’interrupteur dans son état fermé et pour maintenir cet interrupteur dans son état fermé après la coupure de l’alimentation principale de manière à alimenter l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie après la coupure de l’alimentation principale,
   caractérisé en ce que :
   - l’alimentation externe comporte un capteur (152) de courant agencé pour mesurer l’intensité du courant délivré par le réservoir d’énergie à l’automate programmable lorsque l’interrupteur est dans son état fermé, et
   - le calculateur (210) de l'alimentation externe est raccordé au capteur de courant et configuré pour, après la coupure de l’alimentation principale :
   - acquérir l’intensité du courant mesuré par le capteur, et
   - commander le basculement de l’interrupteur (180) dans son état ouvert dès que l’intensité acquise du courant est inférieure au seuil S_Iminde manière à interrompre l’alimentation de l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie et, en alternance, pour maintenir l’interrupteur dans son état fermé tant que l’intensité acquise est supérieure à ce seuil S_Imin.
2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le microcontrôleur (66) est configuré pour détecter, dans la tension d’alimentation présente entre les bornes d'alimentations, une information qui indique que l'alimentation principale est coupée et, en réponse à cette détection, pour basculer automatiquement dans le mode de sauvegarde.
3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel :
   - le microcontrôleur (66) est apte à fonctionner dès que la tension continue entre ses bornes d’alimentation est supérieure à un seuil prédéterminé S_Amin, et
   - le microcontrôleur (66) de l’automate programmable est configuré pour détecter que la tension d’alimentation est comprise entre le seuil S_Aminet un seuil S_UNminet, en réponse à cette détection, pour basculer automatiquement dans le mode de sauvegarde, le seuil S_UNminétant supérieur au seuil S_Amin.
4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel l'alimentation externe (8) est apte à générer une tension d’alimentation supérieure ou égale au seuil S_Aminet inférieure au seuil S_UNminaprès la coupure de l'alimentation principale.
5. Alimentation externe de sauvegarde pour la réalisation d’un ensemble conforme à l’une quelconque des revendications précédentes, cette alimentation externe comportant :
   - un réservoir (170) d’énergie électrique apte, après une coupure de l’alimentation principale générée par la source d’alimentation principale, à alimenter l’automate pour permettre l'exécution complète du programme de sauvegarde, et
   - un interrupteur commandable (180) apte à basculer de façon réversible entre :
   - un état ouvert dans lequel il isole électriquement le réservoir d’énergie électrique de la première borne d’alimentation de l’automate programmable, et
   - un état fermé dans lequel il raccorde électriquement le réservoir d’énergie électrique à la première borne d’alimentation de l’automate programmable,
   - un calculateur (210) configuré pour commander le basculement de l’interrupteur dans son état fermé et pour maintenir cet interrupteur dans son état fermé après la coupure de l’alimentation principale de manière à alimenter l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie juste après la coupure de l’alimentation principale,
   caractérisé en ce que :
   - l’alimentation externe comporte un capteur (152) de courant agencé pour mesurer l’intensité du courant délivré par le réservoir d’énergie à l’automate programmable lorsque l’interrupteur est dans son état fermé, et
   - le calculateur (210) de l'alimentation externe est raccordé au capteur de courant et configuré pour, après la coupure de l’alimentation principale :
   - acquérir l’intensité du courant mesuré par le capteur, et
   - commander le basculement de l’interrupteur (180) dans son état ouvert dès que l’intensité acquise du courant est inférieure au seuil S_Iminde manière à interrompre l’alimentation de l’automate programmable à partir du réservoir d’énergie et, en alternance, pour maintenir l’interrupteur dans son état fermé tant que l’intensité acquise est supérieure à ce seuil S_Imin.
6. Alimentation selon la revendication 5, dans lequel le réservoir (170) est capable de stocker une quantité d’énergie plusieurs fois supérieures à la quantité d’énergie minimale nécessaire pour l'exécution complète, par le microcontrôleur (66), du programme de sauvegarde.
7. Alimentation selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'alimentation externe (8) est apte à générer une tension d’alimentation supérieure ou égale au seuil S_Aminet inférieure au seuil S_UNminjuste après la coupure de l'alimentation principale et pendant une durée supérieure à 50 ms.
8. Automate programmable pour la réalisation d’un ensemble conforme à la revendication 2, dans lequel l'automate programmable (6) comporte :
   - une première et une seconde bornes (60, 62) d’alimentation, la première borne (60) d’alimentation étant apte à être raccordée, par l’intermédiaire d’un premier fil (142), à un premier potentiel propre à alimenter l’automate programmable,
   la première borne (60) d’alimentation étant déplaçable, de façon réversible, entre :
   - une position verrouillée dans laquelle la borne d’alimentation coince une extrémité du premier fil, et
   - une position déverrouillée dans laquelle l’extrémité du premier fil peut être librement retirée de la borne d’alimentation,
   - un microcontrôleur (66) configuré pour basculer, en réponse à une coupure de l'alimentation principale de l'automate générée par une source d'alimentation principale :
   - depuis un mode de fonctionnement normal dans lequel le microcontrôleur construit un signal de commande transmis à un actionneur électrique commandable par l’intermédiaire d’une borne d’entrée/sortie de l'automate programmable, ce signal de commande étant construit à partir d'un signal de mesure reçu par l’intermédiaire d’une autre borne d’entrée/sortie de l'automate programmable,
   - vers un mode de sauvegarde dans lequel le microcontrôleur exécute un programme de sauvegarde, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de l'exécution du programme de sauvegarde étant supérieure à un seuil S_Imin,
   - puis, une fois l'exécution du programme de sauvegarde terminé, vers un mode inactif dans lequel la construction des signaux de commande, le traitement des signaux de mesure et l'exécution du programme de sauvegarde sont inhibés, l'intensité du courant consommé par l'automate pendant toute la durée de ce mode inactif étant inférieure à ce seuil S_Imin,
   caractérisé en ce que le microcontrôleur (66) est configuré pour détecter, dans la tension d’alimentation présente entre les bornes d'alimentations, une tension prédéterminée non-nulle qui indique que l'alimentation principale est coupée et, en réponse à cette détection, pour basculer automatiquement dans le mode de sauvegarde.
9. Automate selon la revendication 8, dans lequel :
   - le microcontrôleur (66) est apte à fonctionner dès que la tension continue entre ses bornes d’alimentation est supérieure à un seuil prédéterminé S_Amin, et
   - la tension prédéterminée non-nulle est comprise entre le seuil S_Aminet un seuil S_UNmin, le seuil S_UNminétant supérieur au seuil S_Amin.
10. Automate selon la revendication 8 ou 9, dans lequel :
    - le programme de sauvegarde comporte des opérations de sauvegarde indispensables et au moins une opération de sauvegarde auxiliaire, et
    - l'automate comporte une réserve d’énergie interne (68) apte a stocker une quantité d'énergie suffisante pour permettre, après une coupure de l'alimentation principale, l'exécution complète des opérations de sauvegarde indispensables et insuffisante pour permettre l'exécution à la fois des opérations de sauvegardes indispensables et de l'opération de sauvegarde auxiliaire.
11. Automate selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, dans lequel, dans le mode inactif, le microcontrôleur (66) est configuré pour détecter une tension d’alimentation supérieure ou égale au seuil S_UNminet, en réponse, pour basculer automatiquement dans le mode de fonctionnement normal.