Instaliation universelle de transmission et de télécommande pour données
La présente invention concerne une installation universelle de transmission et de télécommande pour données comprenant un calculateur, un groupe de données central et plusieurs unités de données éloignées, reliées au groupe de données central par deux lignes de transmission, l'une de ces lignes de transmission étant une ligne d'interrogation et l'autre étant une ligne de réponse.
Le but de la présente invention est de réduire le coût d'installation élevé d'unités éloignées dans les systèmes comportant une commande centralisée. L'un des coûts principaux d'une telle installation est le grand nombre de conducteurs nécessité pour transmettre chaque fonctionnement ou fermeture de commutateur au calculateur central de commande, sur un fil séparé ou sur une paire de fils. Non seulement le fil supplémentaire est coûteux, mais les frais d'installation sont presque prohibitifs dans beaucoup de cas.
Plusieurs options peuvent être adoptées pour surmonter le coût d'installation à plusieurs fils, mais chacune de celles-ci remplace simplement un type de frais par un autre. Par exemple, les nombres de signes variables des données; des longueurs de message variables, une combinaison de transmission non synchrone; un faible coût pour la détection du récepteur et les circuits de déco- dage; et un coût d'installation minimum. Le problème des rapports élevés des signaux au bruit, une grande largeur de bande, la sécurité mécanique et le faible coût d'installation peuvent être surmontés en employant seulement deux lignes de transmission du type convenable.
A cet égard, des câbles coaxiaux tels que RG58 et RG8 fournissent de bons rapports des signaux au bruit, avec une atténuation acceptable si les fréquences sont maintenues en dessous de 1 mégacycle.
Les problèmes restants, dont la liste est donnée cidessus, peuvent être résolus en choisissant une combinaison de modulation convenable. Ainsi la combinaison de modulation doit permettre un format de message souple pour le fonctionnement non synchrone avec une longueur de message variable. Dans n'importe quel système de ce type, les unités de données éloignées sont la cause d'une grande partie des frais. Le coût du groupe de données central est relativement sans importance parce qu'il n'en faut qu'un. Cependant, il peut y avoir jusqu'à 1000 unités à distance qui exigent l'installation de divers types d'appareils de modulation tels que AM, FM et PSK. La modulation AM (modulation d'amplitude) est la moins coûteuse, mais FM (modulation de fréquence) et PSK sont moins sensibles au bruit.
En plus de sa sensibilité au bruit, AM rend relativement inefficace l'emploi de la largeur de bande disponible. Cependant l'emploi de lignes de transmission coaxiales maintient le niveau de bruit à un minimum. De plus, même si AM est inefficace du point de vue du nombre de signes par cycle, elle a un grand facteur de compensation par le fait que c'est une méthode de détection relativement peu coûteuse, qui peut être employée dans les unités éloignées.
La combinaison d'adresse joue nécessairement un rôle important dans tout système universel d'acquisition de données et de commande, qui tend à choisir de 1 à 1000 unités éloignées. Dans une combinaison standard de modulation de code d'impulsions, un mot de série serait employé pour transmettre l'adresse. Si on emploie cette méthode standard dans la présente invention, le groupe de données éloigné nécessiterait les détails suivants: un dispositif de démarrage du message, un convertisseur série-parallèle, un circuit de comparaison pour décoder l'adresse, une accumulation suivante pour le message reçu. Ainsi la modulation du code d'impulsion d'une adresse binaire répond aux critères d'une détection peu coûteuse, mais exige des circuits coûteux pour décoder l'adresse.
De plus, le travail accompli par l'unité de données éloignée et un circuit de transmission de l'unité de données éloignée en retour à l'unité de données cen trale, exigerait un groupe supplémentaire de circuits en double. En d'autres termes, la combinaison de modula- tion la moins coûteuse conduit à un accroissement général des frais, en raison de la dépense nécessaire pour réaliser le décodage de l'adresse et la transmission de retour de l'unité de données éloignée. Le résultat général est que la transmission binaire conduit à des unités de données éloignées de prix élevé.
Cependant si, au lieu d'employer un convertisseur série-parallèle binaire classique, on le remplace par une combinaison octale, les conditions exigées pour le circuit à adresser sont réduites à trois fois le nombre de signes, où un accroissement de temps est le plus petit élément logique dans le format d'une ligne d'interrogation et de réponse. Il s'ensuit donc qu'une combinaison de détection
FM à huit niveaux, en combinaison avec une AM présence-absence, est le meilleur compromis au point de vue des frais. Les circuits de détection sont de prix plus élevés qu'une simple AM, mais non aussi élevés que les analogues PSK ou FM. De plus, les frais d'adresse, de décodage et d'accumulation, dans chaque groupe de données éloigné, sont réduits d'une façon importante.
Une unité de données éloignée complète a toujours une application particulière. L'application peut varier mais elles ont toutes certains aspects communs. Ainsi les données, ou les processus assujettis dans l'unité de données éloignée, doivent être échantillonnés, accumulés et transmis par l'unité de données éloignée en retour à l'unité de données centrale de commande. Dans une autre situation dans laquelle l'unité de données éloignée entraîne des circuits d'étalage, elle doit être disponible pour transmettre les données au moment convenable.
Mais ces aspects particuliers des unités de données éloignées sont communs à toutes ces unités et par conséquent ne peuvent pas être considérés comme des frais évitables.
L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que le groupe de données central comprend des moyens pour transmettre un code préliminaire d'amplitude et de fréquence prédéterminées, les unités de données éloignées ayant des moyens pour se brancher, en réponse au code préliminaire, sur écoute d'un code qui suit le code préliminaire, le groupe de données central comprenant des moyens pour transmettre une série d'impulsions d'adresse de différentes fréquences prédéterminées pour régler l'une des unités de données éloignées dans un mode de décodage, chacune des unités de données éloignées ayant des moyens sensibles à une série de codes spécifique prédéterminée.
La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation expliqué avec référence au dessin, dans lequel:
La fig. 1 est un diagramme par blocs détaillé d'une unité de données éloignée utilisable dans cet exemple.
La fig. 2 est un diagramme par blocs représentant une installation complète.
La fig. 3 est une représentation du format employé en accord avec la présente invention.
La fig. 4 est un diagramme par blocs représentant le groupe de données central.
En se reportant maintenant en détail au dessin, dans lequel des repères analogues désignent des éléments analogues, la fig. 2 représente un schéma d'une installation universelle d'acquisition de données et de commande, désignée d'une façon générale par le repère 10.
Comme représenté, le système comprend un calculateur central 12, qui peut être l'un quelconque de plusieurs types de calculateurs disponibles sur le marché.
Le calculateur 12 est couplé sur le dispositif 14 d'entre-sortie (I/O). Le dispositif 14 d'entrée-sortie est d'une conception classique et n'a pas besoin d'être décrit en détail.
Le dispositif 14 d'entrée-sortie du calculateur est relié, par des lignes de données et des lignes de commande, à une unité de données centrale 16, qui est reliée, par des câbles coaxiaux 18 et 20, à plusieurs unités de données éloignées 22 et 24. Il n'est représenté que deux unités de données éloignées, mais il doit être entendu que n'importe quel nombre pourrait être relié aux lignes d'interrogation et de réponse 18 et 20.
Les câbles coaxiaux 18 et 20 doivent être capables de fonctionner à environ 1 mégacycle, avec moins d'un demi-décibel par 330 mètres d'atténuation. Des câbles coaxiaux RG58 ou RG8 du commerce répondent à ces spécifications.
L'unité de données éloignée 22 est représentée comme étant reliée, par une pilote et une ligne de commande, à un opérateur 26 de type quelconque, susceptible d'être commandé par le calculateur 12. L'unité de données éloignée 24 est représentée reliée à un certain nombre d'organes de fonctions, qui peuvent être typiques de telles unités de données. Ces organes de fonctions comprennent un convertisseur numérique analogique 28, un convertisseur analogique numérique 30, un scripteur télétype à distance 32, un groupe d'affichage à tubes à rayons cathodiques 34 et un affichage de position 36. Ces organes de fonctions sont bien connus et n'ont pas besoin d'être décrits en détail.
Le groupe de données central 16 transmet des données à l'unité de données éloignée par la ligne de transmission coaxiale 20. Les unités de données éloignées 22 et 24 transmettent au groupe de commande central par la ligne de transmission coaxiale 18. Ce sont les deux seules lignes employées pour relier le groupe de données central 16 aux unités de données éloignés 22 et 24. Ainsi des fils séparés ne sont pas prévus pour la transmission au groupe de données central, de chaque action de fermeture ou d'arrêt marche des commutateurs, assurée par l'unité de données éloignée.
Le groupe de données central se compose d'une interface logique et de moyens pour régler les niveaux de tension et de courant pour le relier au calculateur 12.
De plus, le groupe de données central 16 est construit de telle sorte que l'information peut être transférée du calculateur 12 au groupe de données central, et du groupe de données central 16 au calculateur. Le transfert peut être amorcé, soit par le groupe de données central 16, soit par le calculateur 12. En plus de ce qui précède, le groupe de données central 16 accepte des adresses des unités spécifiques de données éloignées en provenance du calculateur, et établit le contact, employant la ligne d'interrogation 20 avec cette unité spécifique de données éloignée. Le processus pour faire cela est expliqué ci-dessous. Un calculateur 12 peut transfé- rer des données au groupe de données central sous forme de groupes parallèles, que le groupe de données central convertit au format de série.
Ce format est employé pour engendrer un signal compatible pour la transmission d'information sur la ligne d'interrogation 20.
Le groupe de données central 16 reçoit continuelle- ment des données du calculateur et les transmet à l'unité de données éloignée jusqu'à ce que le calculateur donne instruction au groupe de données central de cesser le transfert de données. Le groupe de données central 16 débranche alors l'unité de données éloignée qui recevait des données de la ligne d'interrogation 20, et notifie au calculateur que la transmission a été achevée. Si, pendant la transmission de l'information du groupe de données central 16 à l'une des unités de données éloignées 22 ou 24, des données apparaissent sur la ligne de réponse 18, le groupe de données central les notifiera au calculateur. Ensuite, cette information est transférée au calculateur, à l'achèvement de la transmission du mot courant transmis du groupe de données central 16 à l'unité de données éloignée.
En se reportant maintenant à la fig. 4, elle représente un diagramme par blocs, qui illustre un groupe de données central qui peut être employé dans l'installation universelle d'acquisition de données et de commande décrite.
Comme il est représenté, le calculateur 12 est couplé sur son dispositif 14 d'entrée-sortie, qui à son tour est couplé en parallèle par les lignes de données 70, sur le registre de données de sortie 72. Le dispositif 14 d'entrée- sortie du calculateur est également couplé en parallèle, par la ligne de données 74, sur le registre de données d'entrée 76. Le registre de données d'entrée 76 est du type série-parallèle, et couple les données du calculateur 12 sur le codeur 78 de la ligne d'interrogation, qui à son tour est couplé sur la ligne de transmission coaxiale d'interrogation 20. D'une façon analogue, le registre de données de sortie 72 est du type série-parallèle, et couple les données de la ligne de réponse 18, par l'intermédiaire d'un décodeur de ligne de réponse 80, dans le calculateur 12.
Un circuit de commande classique 82 est couplé du calculateur 12 au décodeur 80 de la ligne de réponse, et au codeur 78 de la ligne d'interrogation, d'une manière classique. Il est superflu de décrire le circuit logique particulier et le circuit de commande employés dans les éléments mentionnés ci-dessus, étant donné qu'ils sont classiques.
En se reportant maintenant à la fig. 3, elle représente un diagramme pour le format employé dans la présente installation. Comme expliqué ci-dessus, on emploie une combinaison des schémas de modulation comprenant la modulation des positions des impulsions, la modulation de fréquence et la modulation d'amplitude. Cela est réalisé de la manière suivante.
Le calculateur 12 transférera au groupe de données central 16 l'adresse d'une unité de données éloignée avec laquelle le calculateur doit communiquer. Cela déclenche le groupe de données central, qui transmet une impulsion de synchronisation principale (MS) qui est identifiée par toutes les unités de données éloignées comme signifiant que l'adresse d'une unité de données éloignée va suivre.
L'impulsion de synchronisation principale (MS) est un jaillissement d'énergie d'une certaine amplitude prédéter- minée et à une fréquence prédéterminée non employée autrement dans le système. Donc l'impulsion de synchronisation principale repose sur la modulation d'amplitude.
A la réception de l'impulsion de synchronisation principale, toutes les unités de données éloignées 22, 24 convertissent en un mode spécial qui décode les impur sions suivant l'impulsion de synchronisation principale.
Cela se fait suivant une fréquence spécifique en fonction du tableau de signes numériques. Ainsi l'adresse est modulée en fréquence. Dans la présente installation, l'adresse est composée de nombreux signes octaux nécessaires pour identifier toutes les unités de données éloignées reliées au groupe de données central 16. Le même circuit de détection et de modulation de fréquence est employé pour décoder les mots de données qui suivent dans le message. Une fréquence typique en fonction du tableau de signes numériques peut avoir les valeurs suivantes, en employant une combinaison d'adresses octale.
Signes numériques Fréquence
O f3
1 f4
2 f5
3 f6
4 f7
5 f8
6 f9
7 f10
La série de fréquences transmises par le groupe de données central sur la ligne d'interrogation aux unités de données éloignées fournit l'adresse. Celle-ci suit toujours l'impulsion de synchronisation principale. Par exemple une série de fréquences f3, f4 et f5 représenterait une adresse de 012 en base 8. Il est alors clair que la combinaison d'adresse est un format de modulation de fréquence et de modulation de la position des impulsions.
Après que la partie du format a été transmise, le groupe de données central 16 transmet l'impulsion de remise à zéro de synchronisation principale (MSR), qui débranche toutes les unités de données éloignées de la réception ultérieure de données, sauf l'unité de données éloignée spécifique qui a reçu une adresse. L'impulsion de remise à zéro de synchronisation principale est un jaillissement d'énergie à un niveau et à une fréquence non employés autrement dans le système. Ainsi l'impulsion de remise à zéro de la synchronisation principale est une modulation d'amplitude.
A la suite de l'impulsion de remise à zéro de la synchronisation principale, le mot de données est transmis sur la ligne d'interrogation. Le mot de données, comme l'adresse se compose d'un système octal de huit fréquences en série. Cependant, l'impulsion de remise à zéro de la synchronisation principale a excité l'unité de données éloignée munie d'une adresse pour recevoir et décoder le mot, conformément à la série de fréquences transmises.
Ainsi le mot de données, comme l'adresse, est une combinaison de modulation de fréquence et de modulation de positions d'impulsions. La différence est que l'unité de données éloignée a été remise à zéro pour le mode de fonctionnement exigé par l'impulsion de remise à zéro de la synchronisation principale. De plus, dans l'adresse, la fréquence signifie un nombre. Dans le mot de données, la fréquence signifie une position, étant donné qu'il y a huit signes dans chaque mot de données. Autrement dit, une fréquence particulière sera détectée par un détecteur particulier, et ce détecteur est relié à une opération de commutation. Par conséquent, chaque fréquence particulière commande une opération de commutation particulière et par conséquent explique le sens de l'indication qui, pour la fréquence du mot de données, signifie position.
Une fois que le mot de données est achevé, le groupe de données central émet une impulsion de fin de mot, à moins que tout le message ait une longueur de huit signes ou moins. Ainsi, si un autre mot de données doit être transmis à l'unité de données éloignée, munie d'une adresse, une impulsion de fin de mot est transmise pour indiquer qu'un autre mot de données doit être transmis.
Naturellement, les fréquences de mots de données ont un sens différent de celui des fréquences d'adresse, c'està-dire que chaque fréquence définit la position des signes de chaque mot de données. Les mots de données emploient les mêmes fréquences, mais avec des tableaux différents de signification pour chaque mot de données successif. La série de mots de données et d'impulsions de fin de mot continue, avec un tableau de signification différentes attachées à chaque mot de données successif, jusqu'à ce que le message soit complet. L'unité de données éloignée munie d'une adresse, traite chaque mot de données en accord avec le sens indiqué dans le tableau de signification. Cela correspond à l'emplacement de chaque signe dans chaque mot de données.
Une fois le dernier mot de données transmis, le calculateur 12 indiquera la fin du message au groupe de données central 16. Le groupe de données central transmettra alors une impulsion de fin de message (EOM), à une fréquence prédéterminée qui débranchera l'unité de données éloignée. Ensuite, le groupe de données central 16 attend de nouvelles instructions du calculateur.
Par ce qui précède, on voit que cette méthode de transmission permet de transmettre n'importe quelle longueur de message à une unité de données éloignées particulière.
En se reportant maintenant à la fig. 1, elle représente un diagramme par blocs, schématique, d'une unité de donnée éloignée capable de fonctionner conformément au format décrit ci-dessus. Comme il est représenté, la ligne coaxiale d'interrogation 20 est reliée à un filtre de compensation 40 de la ligne de transmission. Le filtre de compensation 40 de la ligne de transmission est relié à un conducteur de détecteur 42 qui alimente les détecteurs 44 à modulation de fréquence. La modulation de fréquence fonctionne en ce qui concerne l'adresse et le mot de données. Ils sont reliés directement aux discriminateurs de seuil et aux circuits de quadrature 46, qui fonctionnent avec l'impulsion de synchronisation principale, l'impulsion de remise à zéro de la synchronisation principale, l'impulsion de fin de mot et l'impulsion de fin de message.
Ces impulsions sont distribuées, par les discriminateurs de seuil 46, à la sortie de synchronisation 50, au pilote 52 de décodage des mots de données, ou à la commande 54 de décodage des mots de données déterminé par le détecteur 48 des données de commande.
Ainsi, comme indiqué dans le dessin, la sortie du détecteur 48 de données de commande sur la ligne 56 agit comme une commande pour déterminer si l'unité de données éloignée doit agir pour déterminer si elle va recevoir une adresse ou si elle a déjà été réglée par une adresse particulière pour recevoir un message de commande particulier. La sortie du décodeur 54 de mots de données est alimentée directement à un système de distribution d'ordres 58, qui applique des ordres numériques à la fonction à commander. De plus, le décodeur de mots de données 54 est relié par la ligne 60 au modulateur de la ligne de réponse 62, pour agir comme contrôle de validité.
Le pilote 52 du décodeur de mots de données est relié à un comparateur de signes 64, qui reçoit simultanément des signes de l'entrée de données discontinue 66, de sorte que l'unité de données éloignée peut répondre sur la ligne de réponse. Ainsi le comparateur de signes 64 est relié au modulateur 62 de la ligne de réponse. Le modulateur de la ligne de réponse, à son tour, est relié à la ligne de réponse 18.
Le circuit particulier pour remplir les fonctions des éléments de l'unité de données éloignée est bien connu et n'a pas besoin d'être décrit en détail. Les spécialistes en la matière comprendront quel est le circuit qui doit être employé d'après la fonction de l'unité particulière qui leur sera indiquée.
Le format décrit ci-dessus convient bien avec n'importe quel mot de données apparaissant sur la ligne de réponse. Naturellement, toutes les informations, transmises par les unités de données éloignées au groupe de données central, sont sur la ligne de réponse 18. Les données reçues sur la ligne de réponse 18 sont transférées au calculateur par le groupe de données central, à l'achèvement de chaque mot de série à huit signes transmis par le groupe de données central 16. Cela se fait avant de recevoir le mot de données en parallèle suivant du calculateur 12. De plus la ligne de réponse 18 fournit un contrôle de validité en boucle de tous les ordres. Cela se fait par la transmission simultanée de tous les ordres reçus. Les avantages de ce type de contrôle de l'installation sont évidents.
Par exemple, en confirmant la fin d'une impulsion de mot de chaque unité de données éloignée, l'installation peut accomplir la vérification automatique et continue du fonctionnement convenable de l'unité de données éloignée, munie d'une adresse.
D'après ce qui précède, on voit que l'installation décrite est une installation universelle peu coûteuse de transmission et de télécommande pour données, capable de fonctionner comme une installation périphérique pour un calculateur numérique, dans le cas d'une exigence de transfert d'information dans ou hors du calculateur, pour des buts de commande de processus, de pilotage de processus, d'entraînement d'affichages éloignés, d'imprimeuses, de machines à écrire, de convertisseurs numériques analogiques et appareils analogues.
L'installation peut être appliquée pour remplir des fonctions de commande telles que le fonctionnement de commutateurs éloignés; l'alimentation de données d'entrée dans les convertisseurs analogiques; l'alimentation de données binaire d'entrée dans les affichages éloignés des dispositifs de commande; le fonctionnement de convertisseur du type éloigné; et l'accomplissement de fonctions de commande de processus. De plus, elle peut piloter des commutateurs éloignés: faire fonctionner des convertis- seurs analogiques numériques éloignés, recevoir des données numériques en parallèle de codeurs éloignés; et des dispositifs d'entrée manuelle; le tout dans un code alpha numérique ou n'importe quel code qui peut être exprimé sous forme binaire.
Universal data transmission and remote control instaliation
The present invention relates to a universal data transmission and remote control installation comprising a computer, a central data group and several remote data units, connected to the central data group by two transmission lines, one of these transmission lines being a question line and the other being an answer line.
The object of the present invention is to reduce the high cost of installing remote units in systems comprising centralized control. One of the main costs of such an installation is the large number of conductors required to transmit each switch operation or closure to the central control computer, on a separate wire or on a pair of wires. Not only is the additional wire expensive, the installation costs are almost prohibitive in many cases.
There are several options that can be adopted to overcome the cost of multi-wire installation, but each of these simply substitutes one type of charge for another. For example, the variable number of signs of the data; variable message lengths, a combination of non-synchronous transmission; low cost for receiver detection and decoding circuits; and a minimum installation cost. The problem of high signal-to-noise ratios, high bandwidth, mechanical safety and low installation cost can be overcome by employing only two transmission lines of the suitable type.
In this regard, coaxial cables such as RG58 and RG8 provide good signal-to-noise ratios, with acceptable attenuation if frequencies are kept below 1 megacycle.
The remaining problems, listed above, can be solved by choosing a suitable modulation combination. Thus the modulation combination should allow a flexible message format for non-synchronous operation with variable message length. In any such system, remote data units are the cause of much of the expense. The cost of the central dataset is relatively unimportant because only one is needed. However, there may be up to 1000 remote units which require the installation of various types of modulating devices such as AM, FM and PSK. AM (Amplitude Modulation) is the cheapest, but FM (Frequency Modulation) and PSK are less sensitive to noise.
In addition to its sensitivity to noise, AM makes the use of available bandwidth relatively inefficient. However, the use of coaxial transmission lines keeps the noise level to a minimum. In addition, even though AM is inefficient from the point of view of the number of signs per cycle, it has a large compensating factor in that it is a relatively inexpensive detection method, which can be employed in remote units.
The address combination necessarily plays an important role in any universal data acquisition and control system, which tends to choose from 1 to 1000 remote units. In a standard combination of pulse code modulation, a serial word would be used to transmit the address. If this standard method is employed in the present invention, the remote data group would require the following details: a message start device, a serial-to-parallel converter, a comparison circuit for decoding the address, a next accumulation for the message received. Thus the modulation of the pulse code of a binary address meets the criteria of inexpensive detection, but requires expensive circuitry to decode the address.
In addition, the work performed by the remote data unit and a transmission circuit from the remote data unit back to the central data unit, would require an additional group of duplicate circuits. In other words, the least expensive modulation combination results in an overall increase in costs, due to the expense required to achieve address decoding and return transmission of the remote data unit. The general result is that binary transmission leads to expensive remote data units.
However if, instead of employing a conventional binary serial-to-parallel converter, it is replaced by an octal combination, the conditions required for the circuit to be addressed are reduced to three times the number of signs, where an increase in time is most. small logical element in the format of a question and answer line. It therefore follows that a combination of detection
Eight-level FM, in combination with presence-absence AM, is the best compromise from a cost point of view. Detection circuits are priced higher than a simple AM, but not as high as analogs PSK or FM. In addition, the address, decoding and accumulation costs in each remote data group are significantly reduced.
A complete remote data unit always has a particular application. The application may vary but they all have certain aspects in common. Thus the data, or the processes subject to the remote data unit, must be sampled, accumulated and transmitted by the remote data unit back to the central control data unit. In another situation where the remote data unit drives spreader circuits, it must be available to transmit the data at the appropriate time.
But these particular aspects of remote data units are common to all such units and therefore cannot be considered avoidable charges.
The installation according to the invention is characterized in that the central data group comprises means for transmitting a preliminary code of predetermined amplitude and frequency, the remote data units having means for connecting, in response to the preliminary code. , listening to a code which follows the preliminary code, the central data group comprising means for transmitting a series of address pulses of different predetermined frequencies to set one of the remote data units into a decoding mode , each of the remote data units having means responsive to a specific predetermined code series.
The following description relates to an exemplary embodiment explained with reference to the drawing, in which:
Fig. 1 is a detailed block diagram of a remote data unit usable in this example.
Fig. 2 is a block diagram showing a complete installation.
Fig. 3 is a representation of the format employed in accordance with the present invention.
Fig. 4 is a block diagram showing the central data group.
Referring now in detail to the drawing, in which like references denote like elements, FIG. 2 is a diagram of a universal data acquisition and control installation, generally designated by the reference 10.
As shown, the system includes a central computer 12, which can be any one of several types of computers available on the market.
The computer 12 is coupled to the input-output device 14 (I / O). The input-output device 14 is of a conventional design and does not need to be described in detail.
The input-output device 14 of the computer is connected, by data lines and control lines, to a central data unit 16, which is connected, by coaxial cables 18 and 20, to several remote data units 22 and 24. Only two remote data units are shown, but it should be understood that any number could relate to the question and answer lines 18 and 20.
Coaxial cables 18 and 20 should be able to operate at about 1 megacycle, with less than half a decibel per 330 meters of attenuation. Commercial RG58 or RG8 coaxial cables meet these specifications.
The remote data unit 22 is shown as being connected, by a pilot and a control line, to an operator 26 of any type, capable of being controlled by the computer 12. The remote data unit 24 is shown connected. to a number of function organs, which may be typical of such data units. These function units include a digital to analog converter 28, an analog to digital converter 30, a remote teletype writer 32, a cathode ray tube display unit 34 and a position display 36. These function units are well known and do not need to be described in detail.
The central data group 16 transmits data to the remote data unit through the coaxial transmission line 20. The remote data units 22 and 24 transmit to the central control group through the coaxial transmission line 18. These are both. only lines used to connect the central data group 16 to the remote data units 22 and 24. Thus, separate wires are not provided for the transmission to the central data group, of each closing or stopping action of the switches, provided by the remote data unit.
The central data group consists of a logical interface and means for adjusting the voltage and current levels to link it to the computer 12.
In addition, the central data group 16 is constructed such that the information can be transferred from the computer 12 to the central data group, and from the central data group 16 to the computer. The transfer can be initiated either by the central data group 16, or by the computer 12. In addition to the above, the central data group 16 accepts addresses of specific remote data units from the computer, and establishes contact, using the query line 20 with that specific remote data unit. The process for doing this is explained below. A computer 12 can transfer data to the central data group in the form of parallel groups, which the central data group converts to serial format.
This format is used to generate a compatible signal for the transmission of information on the interrogation line 20.
The central data group 16 continuously receives data from the computer and transmits it to the remote data unit until the computer instructs the central data group to cease the data transfer. The central data group 16 then disconnects the remote data unit which was receiving data from the interrogation line 20, and notifies the computer that the transmission has been completed. If, during the transmission of information from the central data group 16 to one of the remote data units 22 or 24, data appears on the response line 18, the central data group will notify the computer. This information is then transferred to the computer, upon completion of the transmission of the current word transmitted from the central data group 16 to the remote data unit.
Referring now to fig. 4, it is a block diagram, which illustrates a central data group which can be employed in the described universal data acquisition and control installation.
As shown, the computer 12 is coupled to its input-output device 14, which in turn is coupled in parallel by the data lines 70, to the output data register 72. The input device 14 the output of the computer is also coupled in parallel, via the data line 74, on the input data register 76. The input data register 76 is of the series-parallel type, and couples the data from the computer 12 to the encoder 78 of the interrogation line, which in turn is coupled to the coaxial interrogation transmission line 20. Analogously, the output data register 72 is of the serial-parallel type, and couples them. data from response line 18, through response line decoder 80, into computer 12.
A conventional control circuit 82 is coupled from computer 12 to decoder 80 of the response line, and to encoder 78 of the interrogation line, in a conventional manner. It is unnecessary to describe the particular logic circuit and the control circuit employed in the elements mentioned above, since they are conventional.
Referring now to fig. 3, it represents a diagram for the format used in this installation. As explained above, a combination of modulation schemes including pulse position modulation, frequency modulation, and amplitude modulation is employed. This is done in the following way.
The computer 12 will transfer to the central data group 16 the address of a remote data unit with which the computer is to communicate. This triggers the central data group, which transmits a main sync pulse (MS) which is identified by all remote data units as meaning that the address of a remote data unit will follow.
The main sync pulse (MS) is a burst of energy of a certain predetermined magnitude and at a predetermined frequency not otherwise employed in the system. So the main sync pulse relies on amplitude modulation.
Upon receipt of the main sync pulse, all remote data units 22, 24 convert to a special mode which decodes impurities following the main sync pulse.
This is done at a specific frequency according to the table of number signs. Thus the address is frequency modulated. In the present installation, the address is made up of many octal signs necessary to identify all the remote data units connected to the central data group 16. The same detection and frequency modulation circuit is used to decode the data words which follow in the message. A typical frequency according to the table of numeric signs can have the following values, using a combination of octal addresses.
Digital signs Frequency
O f3
1 f4
2 f5
3 f6
4 f7
5 f8
6 f9
7 f10
The series of frequencies transmitted by the central data group on the interrogation line to remote data units provides the address. This always follows the main sync pulse. For example a series of frequencies f3, f4 and f5 would represent an address of 012 in base 8. It is then clear that the address combination is a format of frequency modulation and modulation of the position of the pulses.
After the format part has been transmitted, the central data group 16 transmits the main synchronization reset pulse (MSR), which disconnects all remote data units from subsequent data reception except the unit specific remote data that received an address. The main sync reset pulse is a burst of energy at a level and frequency not otherwise used in the system. Thus the main synchronization reset pulse is amplitude modulation.
Following the main sync reset pulse, the data word is transmitted on the poll line. The data word like address consists of an octal system of eight frequencies in series. However, the main sync reset pulse energized the remote data unit with an address to receive and decode the word according to the series of transmitted frequencies.
Thus the data word, like the address, is a combination of frequency modulation and pulse position modulation. The difference is that the remote data unit has been reset to the mode of operation required by the main sync reset pulse. Also, in the address, frequency means a number. In the data word, frequency means a position, since there are eight signs in each data word. In other words, a particular frequency will be detected by a particular detector, and this detector is connected to a switching operation. Therefore, each particular frequency controls a particular switching operation and therefore explains the meaning of the indication which, for the frequency of the data word, means position.
After the data word is complete, the central data group emits an end-of-word pulse, unless the entire message is eight characters or less in length. Thus, if another data word is to be transmitted to the remote data unit with an address, an end-of-word pulse is transmitted to indicate that another data word is to be transmitted.
Of course, the data word frequencies have a different meaning than the address frequencies, that is, each frequency defines the position of the signs of each data word. The data words use the same frequencies, but with different tables of meaning for each successive data word. The series of data words and end-of-word pulses continue, with a table of different meanings attached to each successive data word, until the message is complete. The remote data unit, provided with an address, processes each data word according to the meaning indicated in the meaning table. This corresponds to the location of each sign in each word of data.
Once the last word of data has been transmitted, the computer 12 will indicate the end of the message to the central data group 16. The central data group will then transmit an end of message pulse (EOM), at a predetermined frequency which will disconnect the unit. remote data. Then, the central data group 16 waits for new instructions from the computer.
From the above, it can be seen that this transmission method allows any message length to be transmitted to a particular remote data unit.
Referring now to fig. 1, it shows a block diagram, schematic, of a remote data unit capable of operating in accordance with the format described above. As shown, the coaxial interrogation line 20 is connected to a compensation filter 40 of the transmission line. The transmission line compensation filter 40 is connected to a detector conductor 42 which supplies the frequency modulated detectors 44. Frequency modulation works with respect to the address and the data word. They are connected directly to the threshold discriminators and quadrature circuits 46, which operate with the main sync pulse, the main sync reset pulse, the end-of-word pulse, and the end pulse. message.
These pulses are distributed, by the threshold discriminators 46, to the synchronization output 50, to the driver 52 for decoding the data words, or to the command 54 for decoding the data words determined by the detector 48 of the command data.
Thus, as shown in the drawing, the output of the command data detector 48 on line 56 acts as a command to determine whether the remote data unit should act to determine whether it is going to receive an address or whether it has already been. set by a particular address to receive a particular order message. The output of the data word decoder 54 is fed directly to a command distribution system 58, which applies digital commands to the function to be controlled. In addition, the data word decoder 54 is connected via line 60 to the modulator of response line 62, to act as a validity check.
The driver 52 of the data word decoder is connected to a sign comparator 64, which simultaneously receives signs from the discontinuous data input 66, so that the remote data unit can respond on the answer line. Thus the sign comparator 64 is connected to the modulator 62 of the response line. The response line modulator, in turn, is connected to response line 18.
The particular circuit for performing the functions of the elements of the remote data unit is well known and does not need to be described in detail. Those skilled in the art will understand which circuit is to be employed based on the function of the particular unit indicated to them.
The format described above works well with any data word that appears on the response line. Of course, all the information, transmitted by the remote data units to the central data group, is on the response line 18. The data received on the response line 18 is transferred to the computer by the central data group, at the center. completion of each eight-character serial word transmitted by central data group 16. This is done before receiving the next parallel data word from computer 12. In addition, response line 18 provides a loop validity check of all orders. This is done by the simultaneous transmission of all the orders received. The advantages of this type of plant control are obvious.
For example, by confirming the end of a word pulse of each remote data unit, the installation can perform automatic and continuous verification of the proper operation of the remote data unit provided with an address.
From the above, it can be seen that the described installation is an inexpensive universal data transmission and remote control installation capable of functioning as a peripheral installation for a digital computer, in the case of a transfer requirement of data. Information in or out of the computer, for purposes of process control, process control, driving remote displays, printers, typewriters, digital to analog converters and the like.
The installation can be applied to perform control functions such as the operation of remote switches; feeding input data into analog converters; feeding input binary data to displays remote from control devices; remote-type converter operation; and performing process control functions. In addition, it can drive remote switches: operate remote analog-to-digital converters, receive digital data in parallel from remote encoders; and manual entry devices; all in alpha numeric code or any code that can be expressed in binary form.