CN100403352C - 用于远程监视和控制系统的终端设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于远程监视和控制系统的终端，所述终端同时具有输入终端设备和输出终端设备的功能，并且能够减少安装所需空间、低成本高效制造以及允许灵活的系统设计和改动。终端电路部件具有：确定功能，用于基于经由各个应用部件从所安装的模块发送的标识信号确定安装到所述应用部件的模块为输入模块或者输出模块；输入终端功能，用于基于来自所述输入模块安装到的应用部件的信号产生监视数据；以及输出终端功能，用于当包含与安装有输出模块的所述应用部件对应的地址数据的发送信号通过信号收发器部件被接收到时基于控制数据控制驱动器，以及通过所述驱动器的输出电压驱动所述输出模块中的继电器。

Description

用于远程监视和控制系统的终端设备

相关申请

本申请要求2004年7月27日提交的日本专利申请No.2004-219311的优先权，其完整内容作为引用而结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于远程监视和控制系统中的终端设备，所述终端设备执行关于例如照明设备等的负载的远程监视和控制。

背景技术

如图5所示，提供了传统的远程监视和控制系统。

所述远程监视和控制系统包括双线信号线2、发送单元3、监视操作开关SW1…的状态的输入终端设备4，接收信号源SG的状态的输入终端设备4’，以及通过作为其基本元件的继电器触点(未显示)而控制例如照明设备的负载1的输出终端设备，其中所述负载1通过由输出终端设备5控制的继电器Ry的继电器触点(未显示)而连接到电源(未显示)。图5中参考符号Tr表示驱动继电器Ry的变压器。

在上述的远程监视和控制系统中，随着发送单元3发送具有图6所示格式的发送信号Vs，在终端设备4、4’和5之间进行数据通信。发送信号Vs为多极(±24V)时分多重信号，由表示发送开始的起始脉冲ST、表示信号模式的模式数据MD、标识终端设备4、4’和5的地址数据AD、表示控制负载1的控制内容的控制数据CD、检测发送错误的错误校验符号CS例如校验和数据、以及用于返回通过终端设备4、4’和5的返回信号的返回等待周期WT组成，并且数据通过脉宽解调发送。

当通过双线信号线2接收到的发送信号Vs中的地址数据AD中的地址与其自身预设的地址匹配，并且同步于发送信号Vs中的返回等待周期WT而返回作为当前模式信号的返回信号(通过以适当的低阻抗对信号线2的行间隔进行分段而发送的信号)时，终端设备4、4’和5接收发送信号Vs中的控制数据CD。

在接收如图6(b)所示例行时间(routine time)中发送的发送信号Vs的起始脉冲ST的周期中，当任何操作被施加于操作开关SW1或者信号源SG的状态有任何改变时，所述输入终端设备4或4’被控制以输出如图6(a)所示的中断信号Vi作为当前模式信号。发送单元3包括信号发送装置和中断处理装置。发送单元3固定地发送具有目标终端设备的地址AD的发送信号Vs，所述目标终端设备的模式数据MD在轮询模式中被信号发送装置或者虚拟地址数据持续地监视。所述中断处理装置顺序发送具有用于通过组来标识输入终端设备4或4’的组地址的发送信号Vs，并且在接收到中断信号Vi的情况下检测发送中断信号Vi的输入终端设备4或4’，所述中断信号Vi响应于操作开关SW1的操作或者信号源SG的状态改变而发送，与收到轮询模式的发送信号Vs的起始脉冲ST同步。

发送中断信号Vi的输入终端设备4或4’在其组地址可访问时在返回等待周期WT中返回其自身地址作为返回信号，然后接收到所述返回信号的发送单元3通过接收到的地址数据检测发送中断信号Vi的输入终端设备4或4’，并且发送所述发送信号Vs以访问输入终端设备4或4’，并且然后输入终端设备4或4’通过返回等待周期WT中的返回信号返回操作开关SW1…的操作数据或者信号源SG的状态作为监视数据。

通过如上所述的一系列中断处理基于所述监视数据，发送单元3产生关于预设响应于所述输入终端设备4或4’的输出终端设备5的控制数据CD，并且通过发送信号Vs将所产生的数据与输出终端设备5的地址一起以时分多址方法发送。发送信号Vs访问的输出终端设备5驱动并控制继电器Ry并且通过继电器触点开启/关闭负载1。

如上所述，所述远程监视和控制系统可以在输入终端设备4或4’的操作开关SW1…或者信号源SG的状态下通过与输入终端设备4或4’匹配的输出终端设备5而通过继电器Ry开启/关闭负载1。

引用参考文件1：日本公开特许公报No.H10-98782(段落0009，图1)

引用参考文件2：日本公开特许公报No.2000-278777(段落0045-0048，图1)

引用参考文件3：日本特许公报No.3069368(图1)

同时，如同远程监视和控制系统中使用的输入终端设备4’一样，提供了一种与干式接点(例如引用参考文件1)或者热传感器(例如引用参考文件2)接触的作为信号源SG的终端设备。同时如同输出终端设备5一样，提供了一种在其主体内包含远程控制继电器的终端(例如引用参考文件3)。也就是说，建议专门的终端设备相应用于各自的用途。

参考图5，在其外部具有继电器Ry的输出终端设备5中，应当分别保留对于继电器Ry和终端5的空间。例如，如图5所示，在具有继电器Ry的终端设备5被这样安置在配电盘6中的情况下，所述系统在有效利用配电盘6的有限空间方面存在缺陷。

此外，从制造商方面来看，由于终端设备应当单独制造，存在制造成本很高的缺陷。而且，在由于系统改动而任一终端设备需要被具有新功能的新的终端设备所替代的情况下，由于不需要的终端设备要从所述系统中分离以安装新的终端设备，传统的终端设备存在系统改动成本很高的缺陷。

发明内容

本发明为了解决上述缺陷和与相关领域关联的其他问题而提出。本发明的特征在于提供一种在远程监视和控制系统中使用的终端设备，所述终端设备同时作为输入终端设备和输出终端设备，从而能够减小系统安装空间和制造成本，并且允许所述系统被灵活设计和改动。

为了实现上述目标，根据本发明第一特征，提供了一种在远程监视和控制系统中使用的终端设备，所述系统包括终端设备和发送单元，所述发送单元用于通过信号线连接所述终端设备，通过信号线发送包含呼叫所述终端设备的地址数据的发送信号，基于在所述发送信号设定的返回等待周期中从所述终端设备发送的监视数据而产生控制数据，以及通过所述发送信号发送呼叫终端设备的地址数据和所产生的控制数据，所述呼叫终端设备的地址数据与发送所述监视数据的终端设备相匹配，所述终端设备包括：多个应用部件，用于可拆卸地安装终端模块，该终端模块包括具有控制负载的继电器的输出模块或者从待监视的目标的信号源接收信号的输入模块；信号收发器部件，用于接收所述发送信号并且使用与返回等待周期同步的返回信号发送监视数据；地址设置设备，用于根据外部光信号设置标识终端设备或者各个应用部件的地址；以及终端电路部件，具有：确定功能，基于从所安装的模块经由各个应用部件发送的标识信号确定安装到应用部件的模块是否为输入模块或者输出模块；输入终端功能，用于基于通过所述输入模块从对应的应用部件接收到的信号产生监视数据，并且通过所述信号收发器部件发送返回信号；以及输出终端功能，用于当包含与安装有输出模块的应用部件的设定地址相匹配的地址数据的发送信号被所述信号收发器部件接收到时，基于所述发送信号中的控制数据控制安装有对应的应用部件的驱动器，以及通过所述驱动器的输出电压驱动所述输出模块中的继电器，其中所述终端电路部件分别耦合到所述多个应用部件、所述信号收发器部件以及所述地址设置设备。

根据本发明第一特征，同时作为输入终端设备和输出终端设备的终端设备可以通过简单的安装输入模块或者输出模块到应用部件而组成。与单独组成输入终端设备和输出终端设备的情况相比，所述终端设备可以通过共享所述信号收发器部件和所述终端电路部件而低成本高效地制造。可以提供一种终端设备，与单独组成输入终端设备和输出终端设备的情况相比，所述终端设备在以有限空间安装到配电盘上时能够减小安装所需空间。根据本发明第一特征，通过使用所述终端设备，由于通过终端模块设置输入和输出终端设备，并且能够在系统配置改变时通过简单的以新的终端模块替代旧的终端模块而降低系统改动成本，可以灵活设计和改动远程监视和控制系统。

根据本发明第二特征，如同本发明第一特征，待安装到所述应用部件的目标为具有干式接点的作为信号源的输入模块。

根据本发明第二特征，可以很容易组成使用所述干式接点的作为信号源的输入终端设备。

根据本发明第三特征，如同本发明第一特征，所述信号源为热传感器。

根据本发明第三特征，可以通过使用所述热传感器而很容易组成人体检测终端单元。

附图说明

本发明的上述方面和特征可以通过参考附图的对本发明的特定实施例的描述而更加明白，其中：

图1是根据本发明一个实施例的终端设备的电路图；

图2是根据本发明一个实施例的终端设备的示例使用，其中(a)为后透视图，其中输入模块分离于主体，(b)为前透视图，其中输入模块分离于主体，以及(c)为前透视图，其中输入模块与主体相连；

图3是根据本发明一个实施例的终端设备的另一种示例使用，其中(a)为后透视图，其中输出模块分离于主体，(b)为前透视图，其中输出模块分离于主体，以及(c)为前透视图，其中四个输出模块与主体相连；

图4是根据本发明一个实施例的主要部分的电路图，其中(a)为具有输入模块的视图，(b)为具有输出模块的视图；

图5是根据现有技术的使用终端设备的远程监视和控制系统的组成；以及

图6是解释远程监视和控制系统中使用的发送信号的图示。

具体实施方式

现在参考附图更详细的描述本发明的特定实施例。

图1是根据本发明一个实施例的电路图，并且根据本发明一个实施例的终端设备TU包括共享电路模块10，以及通过下面将描述的应用单元11中提供的应用部件12外部连接到所述共享电路模块10的多个外部终端模块13。终端模块13包括输入模块13A，用于接收干式接点的开启/关闭信号或者信号源的状态信号，以及具有继电器的输出模块13B用于控制负载。通过同时安装输入和输出模块13A、13B，可以实现同时作为输入和输出的终端设备。

共享电路模块10包括通过微计算机实现的终端电路部件14，用于执行整个终端设备的信号处理和控制处理；连接到信号线2的信号收发器部件15，具有信号发送/接收功能，用于接收图6中所示的由多极基带组成的发送信号Vs，发送所述发送信号Vs中包含的地址数据AD和控制数据CD到终端电路部件14，以及在发送信号Vs中设定的返回等待周期WT中，通过信号线2发送从终端电路部件14输出的监视数据作为当前模式的返回信号，并且还具有电源功能，通过对多极发送信号Vs整流得到直流电压Va和Vb并且把它们提供给共享电路模块10作为工作电压而作为电源；光信号接收器16，用于通过光信号X从外部地址设置设备(未显示)接收地址设置数据并且将其发送到终端电路部件14；由电可擦可编程只读存储器(EEPROM)构成的地址存储存储器17，用于存储终端设备TU的地址数据，所述地址数据基于从光信号接收器16接收到的地址设置数据而设定，并且在终端电路部件14的控制下擦除所存储的地址数据；以及与各个应用部件12关联的驱动器18，用于基于输出端口O1、O2输出的控制信号控制输出终端处产生的电压极性。

地址设置设备由光信号接收器16、终端电路部件14的设置功能和地址存储存储器17组成。地址设置设备为每个终端设备TU设置唯一地址，例如，依赖于待安装到应用部件12的终端模块13的类型从分配给终端设备用于输入和输出的地址范围中选择地址，从而为每个应用部件12设置地址，由此能够为应用部件12设置与待安装到应用部件12的终端模块13的类型相匹配的地址。

终端设备TU的主体19由合成树脂塑造构成，如图2A或者图3A所示具有大致长方体形状的外型，并且在其后表面处具有上述的应用单元11。应用单元11具有通过在纵向延伸的分隔壁形成的四个凹陷平部20...，以及在每个凹陷平部20的一侧壁上的五个接触端点211至215。上述的应用部件12包括一个凹陷平部20和五个接触端点211至215，并且每个终端设备TU具有四个应用部件12，从而四个终端模块13可以安装到一个终端设备。

同时，主体19的上部，在其前表面上具有待连接到一对信号线2的一对信号终端21，如图2B和图3B所示。而且，主体19的中部，在其上表面上具有光信号接收器16的光接收部件16a。

提供接触端点211、212以输出驱动器18的一对输出终端之间的电压差值到终端模块13，并且提供接触端点213以连接终端模块侧13处提供的辅助触头或者输出监视信息的继电器触点的一端到终端电路部件14的监视输入端口I1，所述终端电路部件14分别与应用部件12匹配。

而且，提供接触端点214以连接终端模块侧13处的辅助触头或者继电器触点的另一端到主体19中的接地电压。提供接触端点215以标识安装在应用部件12中的终端模块13的类型，并且所述接触端点215连接到终端电路部件14的存在检测端口I2。

接触端点211至215具有刀边结构，其中所述刀边的端部分别被敲入凹陷的平部20，并且终端模块13的接触端点311至315的插头刀口可拆卸的插入到所述刀边中。

图4A和图4B是本发明的主体部分的详细电路图，其中终端模块13被安装到一个应用部件12上。如图4A和图4B所示，驱动器18包括两组电压极性切换电路，每组对应于输出端口O1、O2。每个电压极性切换电路包括由DC电压Va和接地电压之间连接的NPN晶体管Q11或Q12和PNP晶体管Q21或Q22形成的一系列电路，并且还包括DC电压Va和接地电压之间通过电阻R11或R21连接的NPN晶体管Q31或Q32。晶体管Q11或Q12的基极或者晶体管Q21或Q22的基极通过电阻R12或R22连接到晶体管Q31或Q32的集电极，并且晶体管Q31或Q32的基极通过电阻R13或R23连接到输出端口O1或O2。一个电压极性切换电路的晶体管Q11或Q12的发射极作为输出终端以连接到接触端点211，并且另一个电压极性切换电路的晶体管Q21或Q22的发射极作为输出终端以连接到接触端点212。而且，在两个输出终端之间连接恒压设备ZD以对电压进行箝位(clipping)。

在终端电路部件14使得从输出端口O1输出的控制信号为“L”电平，并且从输出端口O2输出的控制信号为“H”电平的情况下，晶体管Q31截止，晶体管Q32导通，晶体管Q11导通，晶体管Q12截止，晶体管Q21截止，以及晶体管Q22导通，从而DC电压Va通过晶体管Q11连接到接触端点211，并且地通过晶体管Q22连接到接触端点212。

相反的，在终端电路部件14使得从输出端口O1输出的控制信号为“H”电平，并且从输出端口O2输出的控制信号为“L”电平的情况下，晶体管Q31导通，晶体管Q32截止，晶体管Q11截止，晶体管Q12导通，晶体管Q21导通，以及晶体管Q22截止，从而DC电压Va通过晶体管Q21连接到接触端点212，并且地通过晶体管Q12连接到接触端点211。

也就是说，接触端点211和212的电压极性可以通过将从输出端口O1、O2输出的控制信号设置为“H”电平或者“L”电平而切换。

而且，终端电路部件14的监视输入端口I1通常被拉升到DC电压Vb，当连接到地的接地接触端点214和连接到监视输入端口I1的监视输入接触端点213在终端模块中断开时，接收“H”电平信号，并且当接地接触端点214和监视输入接触端点213在终端模块中连接时，接收“L”电平信号。

终端电路部件14的存在检测端口I2通常被拉升到DC电压Vb，并且依赖于接触端点215是否连接到终端模块13中的接地而接收“H”电平或“L”电平信号，并且终端电路部件14通过接收到的信号即标识信号而确定安装到应用部件14的终端模块是否为输入模块13A或输出模块13B。

参考图4A，终端模块为输入模块13A，所述终端模块包括依赖于信号源状态即检测输出而工作的干式接点或者继电器的继电器触点S，以及驱动继电器的电源30。电源30具有连接到与接触端点211接触的电源输入接触端点311的正极端子和连接到与接触端点212接触的电源输入接触端点312的负极端子。并且，继电器触点S的一端连接到与接触端点213接触的信号接触端点313，并且继电器触点S的另一端连接到与接触端点214接触的接地接触端点314。而且，没有对应于存在检测接触端点215的接触端点。

输入模块13A在其前边缘处设置对应于终端311至314的四个插头刀口，从而插入到主体19的应用部件212中，如图2B所示。因此，输入模块13A通过连接到主体19的共享电路模块10的同时其插头刀口插入到所需的应用部件12的接触端点211至214中，从而组成输入终端设备。

此外，图2是使用热传感器或者外部干式接头作为信号源的示例输入终端设备。模块的主体32具有终端33以在其后端部连接到信号源，例如传感器和干式接头。

在输入模块13A安装到主体19的任何一个应用部件12的情况下，主体19中的终端电路部件14检测对应的应用部件12的存在检测端口I2变为“H”电平，确定安装到对应的应用部件12的模块13为输入模块13A，基于所述确定结果分配输入终端功能给应用部件12，执行使得输出端口O1连续输出控制信号的“L”电平以及输出端口O2连续的输出控制信号的“H”电平的处理，通过所述处理确定对应的驱动器18的输出电压的极性，从而使得接触端点211为正极性并且接触端点212为负极性，以及通过驱动器18以DC电压Va提供电源给输入模块13A的电源模块30。而且，终端电路部件14设置应用部件12的地址以与输入终端设备相匹配。

同时，参考图4B，图4B中显示的终端模块13为输出模块13B。输出模块13B在其主体内嵌入了单向锁定继电器，并且在其主触点(未显示)处开启/关闭负载。所述锁定继电器具有励磁线圈(excite coil)CL，该线圈具有两端，一端连接到与接触端点211接触的电源输入接触端点311，另一端连接到与接触端点212接触的电源输入接触端点312。在输出模块13B中，辅助接头S’的一端表示主触点的操作状态并且依赖于所述主触点的操作而工作，该端连接到与接触端点213接触的信号接触端点313，并且辅助接头S’的另一端连接到与接触端点214接触的接地接触端点314。输出模块13B进一步包括对应于接触端点215的接触端点315。接触端点315与模块中的接触端点314接触。

参考图3B，输出模块13B在待插入并容纳到应用部件12的模块主体32的端部处设置了对应于接触端点311至315的五个插头刀口，并且通过连接到主体19的共享电路模块10的同时其插头刀口插入到所需的应用部件12的接触端点211至215中并与其接触，从而组成输出终端设备。而且，模块主体34露出了手动操作手柄的操作部件以通过其上表面手动转换内嵌的锁定继电器的状态。而且，模块主体34具有一对负载接触端点36，以通过主触点和其后端部上的一对发送线路终端37而连接到负载和电源的一系列电路。

同时，主体19的横向宽度确定为4P以与配电盘的尺寸配合。在输入模块13A或者输出模块13B如图2C和图3C所示安装到应用部件12的情况下，模块主体32从前端到后端的尺寸确定为与配电盘尺寸配合。

当输出模块13B被安装时，如果对应的应用部件12的存在检测端口I2具有“L”电平，则共享电路模块10的终端电路部件14确定应用部件12中安装的模块为输出模块13B，并且分配输出终端功能给应用部件12，所述输出终端功能基于控制数据产生将从输出端口O1、O2输出的控制信号，所述控制数据通过发送单元发送到地址设置。此时，应用部件12的地址被设置为与输出终端设备匹配的预定地址。

在图2和图3中，安装了相同类型的终端模块13，但是不同类型的终端模块即输入模块13A和输出模块13B可以同时安装到各个应用部件12。此时，共享电路模块10的终端电路部件14控制为设置如下模式，在所述模式中不同的终端功能依赖于所安装的终端模块13的类型而被分配给各个应用部件12，从而应用部件12可以根据所分配的功能而分别工作。

接下来将描述远程监视和控制系统的操作，根据本实施例的终端设备连接到所述系统。

当通过信号收发器部件15接收到包含对应于当前设定地址的地址数据AD的发送信号Vs时，终端设备TU的终端电路部件14接收发送信号Vs中的控制数据CD，产生关于连接到对应于所述地址的应用部件12的驱动器18的控制信号，并且通过输出端口O1、O2输出所述控制信号。此处，终端电路部件14以输出终端功能模式执行信号处理，在所述输出终端功能模式中，终端电路部件14产生控制信号用于设置接触端点211、212的输出电压的极性并且通过输出端口O1、O2将其输出以转换安装在输出模块13B中的锁定继电器的主触点的状态，从而与控制数据CD的状态匹配，所述输出模块13B安装到应用部件12。终端电路部件14返回对应于锁定继电器的操作状态的监视数据，该监视数据在返回等待周期WT中作为返回信号通过辅助接头S’的反相操作而接收。

当安装到一个应用部件12的输入模块13A的继电器触点S的状态被转换时，终端电路部件14执行输入终端功能操作模式，并且如同传统的输入终端一样在执行中断处理之后将所述触点的信息作为监视数据发送到所述发送单元3。

如上所述，由于信号收发器部件15、终端电路部件14、光信号接收器16、地址存储存储器17以及驱动器18被包含在共享电路模块10中，因此本发明的优点在于输入终端设备和输出终端设备可以通过待安装到各个应用部件12的终端模块13而共同组成。

根据本发明，可以通过简单的安装输入模块或输出模块到应用部件而组成同时作为输入终端设备和输出终端设备的终端设备。

根据本发明，与输入终端设备和输出终端设备单独组成的情况相比，可以通过共享信号收发器部件和终端电路部件而低成本高效制造终端设备。

根据本发明，可以提供一种终端设备，与单独组成输入终端设备和输出终端设备的情况相比，所述终端设备在以有限空间安装到配电盘上时能够减小安装所需空间。

根据本发明，通过使用根据本发明的终端设备，由于通过终端模块设置输入和输出终端设备，并且能够在系统配置改变时通过简单的以新的终端模块替代旧的终端模块而降低系统改动成本，可以灵活设计和改动远程监视和控制系统。

前述的实施例和优点仅是示例性的并且不应认为是限制本发明。本发明可以很容易应用到其他类型设备。并且，本发明实施例的描述应被认为是示例性的，并不限制权利要求的范围，并且本领域技术人员可以很容易做出多种替代、改动和变化。

Claims (3)

1.一种在远程监视和控制系统中使用的终端设备，所述系统包括终端设备和发送单元，所述发送单元用于使所述终端设备与信号线接触，通过信号线发送包含呼叫所述终端设备的地址数据的发送信号，基于在所述发送信号设定的返回等待周期中从所述终端设备发送的监视数据而产生控制数据，以及通过所述发送信号发送呼叫终端设备的地址数据和所产生的控制数据，所述呼叫终端设备的地址数据与发送所述监视数据的终端设备相匹配，所述终端设备包括：

多个应用部件，用于可拆卸地安装终端模块，该终端模块包括具有控制负载的继电器的输出模块或者从待监视的目标的信号源接收信号的输入模块；

信号收发器部件，用于接收所述发送信号并且使用与返回等待周期同步的返回信号发送监视数据；

地址设置设备，用于设置标识终端设备或者各个应用部件的地址；以及

终端电路部件，具有：确定功能，用于基于经由各个应用部件从所安装的模块发送的标识信号确定所述应用部件上所安装的模块是否为输入模块或者输出模块；输入终端功能，用于基于通过所述输入模块从对应的应用部件接收到的信号产生监视数据，并且通过所述信号收发器部件发送返回信号；以及输出终端功能，用于当包含与安装有输出模块的所述应用部件的设定地址相匹配的地址数据的发送信号被所述信号收发器部件接收到时，基于所述发送信号中的控制数据控制安装有对应的应用部件的驱动器，以及通过所述驱动器的输出电压驱动所述输出模块中的继电器，

其中所述终端电路部件分别耦合到所述多个应用部件、所述信号收发器部件以及所述地址设置设备。

2.根据权利要求1所述的远程监视和控制系统中使用的终端设备，其中，待安装到所述应用部件的目标为具有干式接点的作为信号源的输入模块。

3.根据权利要求1所述的远程监视和控制系统中使用的终端设备，其中，所述信号源为热传感器。

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