CN1206878A - 多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置,包括RS－232界面电路、RS－485界面电路、电源电路、保护电路及逻辑控制电路,RS－485界面电路的收/送讯号控制线的控制方法为:传送起始规则、传送LOW、HIGH的规则、接收的规则,接收的规则中收/送控制讯号线维持在LOW的状态,本发明在二线式RS－485纲路之下,各个设备之间可使用不同波特率与不相组态的讯号,可应用于各种不同厂牌、不同速度的仪器、设备,达到电脑与其他设备间连线纲路的控制。

Description

多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置

本发明涉及一种适用于电脑与不同速度的设备间的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置。

在二进制数位中多埠RS-232界面卡可传输一连串的序列讯号，因此如果要传送一个位组(Byte)资料，通常分成为：

起始位+资料位+检查位+结束位。

其中起始位＝1Bit

    资料位＝7Bit或8Bit

    检查位＝0Bit或1Bit

    结束位＝1Bit或2Bit所以此序列讯号长度最短为(1+7+0+1)即9位(Bit)，而最长为(1+8+1+2)即12位，因此共有9、10、11、12位等四种不同组态的序列讯号，然而现阶段实际使用时并没有统一的规定，因此各个厂商所制造出来的产品，其传送资料的组态亦不尽相同。有关RS-232序列讯号每秒可传送的信息位的数量，称之为波特率(Baud Rate)，但因所采用的仪器、设备不同，各个厂商所使用或所设定的波特率亦不尽相同，而厂商在使用上也没有特别的统一规定，因此造成PC与PLC间的连线网路，使用上必须特别要求相同的品牌、相同的传输速率，方能克服现阶段连线间的障碍。

半双工式(Half-duplex)通讯是指主电脑与仪器、设备之间，不能在同一时间内既接收资料、又传送资料，通常是采用“一问一答”的方式来完成。亦即主电脑先送出一道指令，然后仪器、设备回应一个结果，因此传送与接收二者不会在同一时间内发生。

在目前的工业界里，有很多的仪器、设备都借由可程式逻辑控制器(PLC，Programable Logic Controller)来控制，而在产业全面自动化的需求下，必须将这些PLC通过网路的方式将其连接起来。这些PLC通常皆具有RS-232的界面，而且可以设定成不同的位址，因此很适合以网路的方式相连。

图1为以多埠RS-232界面卡连接多部可程式逻辑控制器的示意图，采用多埠RS-232界面卡，使一部PC可与多部PLC相连接。PC可自动切换“多埠RS-232卡”，使得在任一时间PC只与其中一部的PLC相连，当依顺序切换“多埠RS-232卡”时，则可将所有PLC与PC分别一一相连。而此种连接方式最大的缺点为配线成本太高，系统维护非常地困难。一般的生产工厂其面积通常非常大，而各个PLC间又分散各处，彼此间的距离又相当的远，若欲将每部PLC都直接拉线到PC上，则其配线成本非常高，且现场的环境通常很恶劣，各种线路杂陈、穿缩其间，有的线路甚至采用高空架设的方式，更使得系统维护工作若采用此种架设方式，将使得配线成本较图2的接线方式大幅地降低，而且维护成本也相对地减少。图中各个PLC只有在收到与自己的相符的位址指令后才会做回应，其他时间都不做回应。因此PC先下达#1号位址指令，此时PLC#1～PLC#m都会同时接收到此一指令，但只有PLC#1会回应，因为只有PLC#1的位址为#1，其它的PLC位址都不是#1。同理，PC可依序下达#2号、#3号、..、#m号位址指令以达到全部相连接的目的。

图3是以二线式RS-485连接多部可程式逻辑控制器的示意图，是为使用“RS-232与二线式RS485的转换器”，其使得PLC与PC之间的连线共用二条RS-485纲路传输线，若采用此种架设方式，将使得配线成本较图2系统的接线方式节省一倍的成本，其维护成本相对地也降低一倍。图中PC的动作方式与图2非常类似，其最大的差别在图2中的T+、T-用来传送指令，而R+、R-是用来传回结果。然而，图3的D+、D-则可用来传送指令，也可用来传回结果，因此它的“RS-232/RS-485转换器与RS-485重复器”的电路就较图2系统的电路复杂得很多。相对地如果各个PLC间，欲使用不同的波特率与不同的组态，则图3中的“RS-232/RS485转换器与RS-485重复器”根本无法达到此种功能，因为各个制造工厂其所使用的仪器、设备皆以陆续引进的方式，不可能彼此设备间的厂牌、速度皆能够达到一致，因此造成纲路连线作业上的困扰一直无法克服，且现阶段的转换器(Converter)与重复器(Repeater)在国内、外产品的使用上，远没有发现有任何产品可达到上述功能的要求。

有鉴于此，本发明人针对现有技术所存在的上述缺点，依据多年来从事研究、制造相关产品的经验，终于开发、设计出一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置。

本发明的目的在于提供一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置，利用界界面电路本身的收/送讯号控制线，采取一种全新的控制方法，借以达到多种波特率与多种组态的纲路连线系统，使得不同厂牌、不同速度的周边仪器、设备能够相互连接使用。

本发明的另一目的在于提供一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置，其可使得二线式RS-485纲路，只要使用D+、D-二条讯号线，即能达到收/送讯号及讯号重复(延续)的要求，其中利用该界面电路本身的收/送讯号控制线，采取一种全新的控制方法，以达到多种波特率与多种组态的纲路连线系统，使得不同厂牌、不同速度的周边仪器、设备能够相互连接使用，可使成本最低，维护最容易。

为实现上述目的，本发明采用如下技术内容：

一种运用于电脑与其他设备间的连线纲路的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法，其至少包含有RS-232界面电路、RS-485界面电路、电源电路、保护电路及逻辑控制电路；

其中RS-485界面电路的收/送讯号控制线(DIR)的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR)的时序为LOW状态；

传送LOW的规则：

当传送LOW的讯号时，即资料T1的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送讯号控制线(DIR)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送HIGH的讯号时，即资料T1的时序由LOW的状态转换为HIGH的状态时，则收/送讯号控制线(DIR)的时序在延长t时间之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR)维持在LOW的状态；借由上述的控制方法，使得在二线式RS-485纲路之下，各个设备之间也可以使用不同波特率与不同组态的RS-232序列讯号，亦即可应用于各种不同厂牌、不同速度的仪器、设备，达到电脑与其他设备间连线纲路的控制。

在现有的连线纲路设计中，与二线式RS-485相连接的各个PLC之间，因各个PLC厂牌的不同，导致波特率或组态都不一致，所以必须被迫改用四线式的RS-485纲路，因此在材料成本与维护成本上都大幅度提高了二倍，此亦为业者使用上的最大困扰。本发明提出一种全新的控制方法，使得在二线式RS-485纲路之下，各个PLC之间也可以使用不同的波特率(Baud Rate)与不同组态(Configuration)的RS-232序列(Serial)讯号，此点是其他二线式纲路所不能及之处，以及现阶段技术上所无法突破的瓶颈，亦即为本发明的最大特点。

本发明的控制方法的上述目的，还可通过以下技术措施来进一步实现：

所述的控制装置采用讯号转换器时，其中收/送讯号控制线(DIR5)的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR5)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送LOW的讯号时，资料T1的时序将由HIGH的状态转换为LOW的状态，此时收/送讯号控制线(DIR5)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送HIGH的讯号时，资料T1的时序将由LOW的状态转换为HIGH的状态，而此时收/送讯号控制线(DIR5)的时序在延长t时间之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR5)维持在LOW的状态；借由上述组合，用以转换各个外部RS-232界面与RS-485界面间的界面讯号，并能运用于不同波特率与不同组态的设备间连线纲路控制系统。

所述的时间t的最小值需大于或等于该RS-485界面电路的tPLH值，该时间t最大值等于结束位长度S与连线设备的反应时间P之和。

上述的控制装置采用讯号转换器时，其中“收/送讯号控制线(DIR6)”的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR6)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送的讯号(D2+，D2-)的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送控制讯号线(DIR6)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH规则：

当传送的讯号(D2+，D2-)时序由LOW的状态转换为HIGH的状态时，则收/送控制讯号线(DIR6)的时序延长时间t之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR6)维持在LOW的状态；其中收/送讯号控制线(DIR7)的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR7)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送的讯号(D1+，D1-)的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送控制讯号线(DIR7)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送的讯号(D1+，D1-)的时序由LOW的状态转换为HIGH的状态，则收/送控制讯号线(DIR7)的时序在延长时间t之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR7)维持在LOW的状态；

借由上述组合，用以将外部RS-485界面讯号延续，并能运用于不同波特率与不同组态的设备间连线纲路控制系统。

所述的时间t的最小值需大于或等于该RS-485界面电路的tPLH值，该时间t的最大值可为结束位长度S与连线设备的反应时间P之和，该时间t的最大值可为S+P，S为结束位长度，P为连线设备的反应时间。

本发明提出一种“违反现有控制方式”的全新控制方法，使得图3系统中无法解决与达到的控制功能可以完全地得到实现。因此，本发明是具有成本低、功能强，实用性非常高的产品，当其大量应用于产业界时，必能提高生产效率，进而提高与国外的竞争力。

为实现上述目的，本发明采用的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置的技术内容如下所述：

一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的控制装置是讯号转换器，包括：电源电路，其输入端与外界电源相连，其输出端与硬件设备的输入端连接；

保护电路，分别与外部的RS-232界面和RS-232/TTL界面电路，以及TTL/RS-485界面电路与外部RS-485界面电路相连；

一RS-232/TTL界面电路，是分别与保护电路、控制逻辑电路及TTL/RS-485界面电路相连接，用以将接收到的RS-232界面讯号转换为TTL界面讯号；

一TTL/RS-485界面电路，分别与RS-232/TTL界面电路、控制逻辑电路及保护电路相连接，用以将TTL界面讯号转换为RS-485界面讯号，且该TTL/RS-485界面电路包括一收/送讯号控制线(DIR5)；

一控制逻辑电路，分别与RS-232/TTL界面电路及TTL/RS-485界面电路相连接，并根据界面讯号T2所送来的信号，控制收/送讯号控制线(DIR5)动作。

一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的控制装置为讯号重复器，其包括：一电源电路，其输入端与外界电源相连，其输出端与硬件设备的输入端连接；

二保护电路，分别与外部RS-485界面和RS-485/TTL界面电路，以及TTL/RS-485界面电路和外部RS-485界面电路连接；

一RS-485/TTL界面电路，其分别与保护电路、控制逻辑电路及TTL/RS-485界面电路相连，用以将接收到的RS-485界面讯号转换为TTL界面讯号；且该RS-485/TTL界面电路包含括一收/送讯号控制线(DIR6)；

一TTL/RS-485界面电路，分别与RS-485/TTL界面电路、控制逻辑电路及保护电路相连，用以将TTL界面讯号转换为RS-485界面讯号，且该TTL/RS-485界面电路包括一收/送讯号控制线(DIR7)；

二控制逻辑电路，分别与RS-485/TTL界面电路及TTL/RS-485界面电路相连接，以对电路进行控制并根据界面讯号R所送来的信号控制收/送讯号控制线(DIR6)动作；以及根据界面讯号T所送来的信号，控制收/送讯号控制线(DIR7)动作。

为能进一步了解本发明的结构、特征及功效，兹举一实施例并配合以下附图详细说明如下：

图1为以多埠RS-232卡连接多部可程式逻辑控制器的示意图。

图2为以四线式RS-485连接多部可程式逻辑控制器的示意图。

图3为以二线式RS-485连接多部可程式逻辑控制器的示意图。

图4为简化的RS-485界面电路图。

图5为现有PC与PLC间的连线方块图。

图6为现有PC与PLC间的相关序号时序图。

图7为现有RS-485界面IC的时序图。

图8为PC将资料传送给PLC的程序图。

图9为PLC将资料传回给PC的程序图。

图10为本发明转换器方块图。

图11为本发明转换器的相关讯号时序图。

图12为本发明重复器的方块图。

图13为本发明重复器的相关讯号时序图。

图14为本发明转换器的隔离型方块示意图。

图15为本发明重复器的隔离型方块示意图。

图16为现有RS-485界面IC的包装俯视图。

现假设图3中的各个PLC均使用“相同的波特率”与“相同的组态”，则其转换器A与重复器B，就目前国内、外现有的产品皆可以达到其功能。为易于了解现有技术的设计原理，今简述说明如下：一个RS-485界面电路通常可以简化成如图4所示的简化图。其中当收/送讯号控制线DIR为LOW时，则表示要从RS-485纲路上接收资料，所以D+、D-的资料会传送到R。当DIR为HIGH时，则表示要将资料传送到RS-485纲路上，此时T的资料会传送到D+、D-。现将此收/送讯号控制线(IRD)的功能，整理后如以下表1所示：

状态	功能说明
		DIR＝LOW	(D+、D-)传给R，从RS-485纲路接收资料
DIR＝HIGH	T传给(D+、D-)，送资料到RS-485纲路

由此表中，更可以清楚了解到当DIR为LOW时，表示从纲路上接收资料，而当DIR为HIGH时，则表示要将资料传送到纲路上。

图5为现有PC与PLC间的连线方块图与相关讯号时序图，由该图中我们发现刚开始DIR1、DIR2、DIR3、DIR4都为LOW的状态，也就是都在准备接收资料的状态。当PC开始送出指令时，T1马上由HIGH→LOW(“→”表转换或变换之意)，并开始传送资料，此时DIR1即立刻由LOW→HIGH，成为传送资料的状态，所以(D1+，D1-)开始传送T1的资料，而此时DIR2保持在LOW的状态，以便接收(D1+，D1-)上的T1资料，但DIR3也立刻由LOW→HIGH，成为传送资料的状态，所以(D2+，D2-)＝(D1+，D1-)＝T1。此时DIR4亦维持在LOW，以便接收(D2+，D2-、)上的T1资料，所以R2＝(D2+，D2-)＝(D1+，D1-)＝T1。也就是说PC送出的指令T1，已经正确传到PLCn的R2上。

为便于理解其中的资料传送程序，请参阅图8、图9，其表示了PC与PLC间彼此收/送资料的程序图，这样，我们可以了解到图5中只要有RS-485界面的部分，就要控制其中的收/送讯号控制线(DIR)，转换器A1与A2中各有一个RS-485界面，假设其收/送讯号控制线各以DIR1与DIR4来表示，而重复器B1则有二个RS-485界面，所以有二条收/送讯号控制线即DIR2与DIR3。图5中的DIR1、DIR2、DIR3、DIR4等四条控制线是整个系统最重要的控制讯号线，请再一次详细测览其程序即可清楚了解上述的传输过程。

在上一段中我们只介绍了DIR1与DIR3都由LOW→HIGH，那么何时DIR1与DIR3会知道要再由HIGH→LOW呢？答案是在T1资料传送结束之后，DIR1与DIR3必需由HIGH→LOW以准备接收资料。我们先假设PLCn使用固定的波特率与固定的组态，且令T1为1个位组(Byte)资料，则T1是固定的长度(也就是一笔资料)。例如：波特率＝每秒10000位，组态＝10位，则T1的长度＝10×1/10000秒＝1/1000秒。我们可以用硬件的计时器或延迟器，来设定固定的时间，然后让DIR1与DIR3可以由HIGH的状态再回到LOW的状态。

假设指令只有一个位组，则PLCn在收到T1的资料之后便会将结果传回给PC。当T1传送完之后，DIR1、DIR3都由HIGH→LOW，而DIR2、DIR4本来就是LOW，因此都处在“等待接收资料”的状态。当PLCn欲传送T2资料时，DIR2、DIR4便会由LOW→HIGH，以便传送T2资料，接着(D2+，D2-)＝T2，此时DIR3为LOW、DIR2为HIGH，因此(D1+，D1-)＝(D2+，D2-)＝T2，而DIR1也为LOW的状态，即准备接收资料，最后R1＝(D1+，D1-)＝(D2+，D2-)＝T2，也就是说从PLCn送出的T2资料已经正确地送到PC的R1了。当T2资料传送完毕后，DIR2、DIR4会由HIGH→LOW，其原理与DIR1、DIR3由HIGH→LOW时的情况相同。

在前面所讨论的是“送出指令”与“传回结果”都为1位组(Byte)的状况，如果“送出指令”与“传回结果”都为数位组(bytes)时，又该如何处理呢？其当送完第一个位组资料之后，DIR1、DIR2、DIR3、DIR4均会回到原始的状态，但因PLCn只收到1位组资料，所以不会动作，因此可以继续传送下一个指令位组，直到整个指令传送完毕后，此时PLCn确认指令无误后，才会开始传回结果。而传回结果与送出指令的动作类似，都是一个位组接着一个位组地传回，且每次传完一个位组资料都会回复到原始状态，因此欲传送几个位组都可以。

由以上的描述我们可以发现：当所有PLC都使用“相同波特率”、“相同组状态”时，图5中的转换器A1、A2与重复器B1都可以被设计出来。但是如果PLC使用“不同的波特率”或者使用“不同的组态”时，传送一个位组的时间就变成非固定时间，此时只有PC知道此“非固定时间”的长度到底是多少？因为PC只能直接控制与其相连的转换器A1，而其他的转换器A2与重复器B1都无法被PC所控制，因此都不知道“时间的长度”到底是多少？因此DIR2、DIR3、DIR4之间的HIGH/LOW关系就会错乱，然后所有传送与接收的资料都会完全错误，这就是为什么现有技术，必须采用相同厂牌、相同速度的设备，以达到波特率相同、组态相同的连线控制纲路的原因，然而实际运作上，很难达到此项要求，这也是此技术领域上，急待解决的技术瓶颈。

本发明提出一种全新的控制方法，使得图3中的各PLC可以使用不同的波特率与不同的组态。图8的上半图为本发明的讯号转换器10方块图，为一种RS-232与二线式RS-485的讯号转换器，包括有保护电路12、电源电路13、RS-232/TTL界面电路14、控制逻辑电路15、TTL/RS-485界面电路16、保护电路17等构件，用以转换各个外部RS-232界面11与RS-485界面18间的界面讯号；其中：该电源电路13是用以将外界所提供的电源(Vin+、Vin-)转换成硬件设备所需的电源；该保护电路12、17是分别连接外部RS-232界面11与RS-232/TTL界面电路14，以及TTL/RS-485界面电路16与外部RS-485界面电路18，借以去除外部杂波，防止高压电击或过载现象等；该RS-232/TTL界面电路14分别与保护电路12、控制逻辑电路15及TTL/RS-485界面电路16相连，用以将收到的RS-232界面讯号R1、T1转换为TTL界面讯号R2、T2，以利控制逻辑电路15进行电路的控制，以及根据界面讯号T2所送来的信号控制收/送讯号控制线DIR5动作；该TTL/RS-485界面电路16分别与RS-232/TTL界面电路14、控制逻辑电路15及保护电路17相连接，用以将TTL界面讯号R2、T2转换为RS-485界面讯号D+、D-，以供外部RS-485界面使用。

其控制原理说明如下：在图8的时序图中，我们以T1为例说明传送T1资料时的相关时序图，当T1资料由HIGH→LOW时，则T2＝T1且收/送讯号控制线DIR0立刻由LOW→HIGH，即为传送资料的状态，此时(D+，D-)就会将T1资料传送出去，传送完毕后DIR0再由HIGH→LOW，此为现有的控制方法。

本发明的全新控制方法的特点在于采用“收/送讯号控制线(DIR5)”，其控制的方法如下所述：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR5)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送LOW的讯号时，资料T1的时序将由HIGH的状态转换为LOW的状态，此时收/送讯号控制线(DIR5)的时序立刻由LOW状态转换为HIGH状态；

传送HIGH的规则：

当传送HIGH讯号时，资料T1的时序将由LOW的状态转换为HIGH的状态，而此时收/送讯号控制线(DIR5)的时序在延长t时间之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态。

其中“传送起始规则”的意思是一开始即处于“接收资料”的状态，而“传送LOW的规则”的意思是当要将LOW的讯号传送出去时，DIR5一定要立刻变为HIGH才能传送正确。另，“传送HIGH的规则”的意见是当要将T1＝HIGH的讯号传送出去，只要在DIR5再延长t时间来等待硬件暂态(Propogation Delry)结束，则此时如果将DIR5由HIGH→LOW，则输出(D1+，D1-)依然保持在HIGH的状态。此T的时间与所使用的RS-485界面IC的特性有关，与PC或PLC的波特率与组态均无关。当欲接收资料时，DIR5只要一直维持在LOW的状态即可，因为传送起始规则、传送LOW的规则及传送HIGH的规则，均与PC或PLC的波特率或组态无关，所以当本发明应用在图3的系统上时，PC与其他PLC之间可以允许使用于不同的波特率与不同的组态的序列讯号上。

t的长度与所使用的界面IC的特性有关，以目前业界所使用的LTC485这个界面IC为例，t的长度必须大于或等于图6中的tPLH(Driver PropogationDelay)值，在此处其值为100ns，因此t只要大于或等于100ns＝0.1μs即可。而在图8中的S代表结束位(Stop Bit)的长度，P则是PLC的反应时间，此t的长度可以与结束位的长度S一样长，假设RS-232界面是以100KHz的速率传输，则S的长度为1/100K＝10μs，也就是说t的长度必须介于0.1μs与10μs之间；如果结束位S为2位，则t可延长至10μs×2＝20μs。当PLC收到此指令后，它需要一点处理的时间，亦即所谓的反应时间P，之后，才会传回结果，所以t的长度事实上最长可以是S+P的长度。

图9、图10分别是本发明的重复器方块图与相关讯号时序图，其工作原理与图8相同。图9为本发明的讯号重复器20方块图，是一种“二线式RS-485对二线式RS-485讯号重复器”，当PLC彼此之间的距离相距太远时，此讯号重复器20更可以将RS-485的纲路处长、讯号提高，实现远距离的纲路传输连线系统；包括有保护电路22、电源电路23、RS-485/TTL界面电路24、控制逻辑电路25、26、TTL/RS-485界面电路27、保护电路28等电路，用以将各个外部RS-485界面讯号延伸(提高)；其中：该电源电路23用以将外界所提供的电源(Vin+，Vin-)转换成硬件设备所需的电源；该保护电路22、28是分别连接外部RS-485界面21与RS-485/TTL界面电路24，以及TTL/RS-485界面电路27与外部RS-485界面电路29，以抗除外部杂波，防止高压电击或过载现象等；上述RS-485/TTL界面电路24是分别与保护电路22、控制逻辑电路25、26及TTL/RS-485界面电路27相连接，用以将收到之RS-485界面讯号D1+、D1-转换为TTL界面讯号T以将收到的RS-485界面讯号D1+，D1-转换为TTL界面讯号T，便于控制逻辑电路25根据界面讯号T所送来的信号，控制收/送讯号控制线DIR7动作；该TTL/RS-485界面电路27分别连接RS-485/TTL界面电路24、控制逻辑电路25、26及保护电路28，用以将外部的RS-485界面讯号(D2+，D2-)转换为TTL界面讯号R，便于控制逻辑电路26根据界面讯号R所送来的信号，控制收/送讯号控制线DIR6动作。其中收/送讯号控制线(DIR6)的传送规则如下：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR6)的时序为0.1W的状态；

传送LOW的规则：

当传送的讯号(D2+，D2-)的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送控制讯号线(DIR6)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送的讯号(D2+，D2-)的时序由LOW的状态转换为HIGH的状态时，则收/送控制讯号线(DIR6)的LOW状态。其中收/送讯号控制线(DIR7)的传送规则如下：

传送起始规则：

于起始状态时，收/送控制讯号线(DIR7)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送的讯号(D1+，D1-)的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送控制讯号线(DIR7)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送的讯号(D1+，D1-)的时序由LOW的状态转换为HIGH的状态时，则收/送控制讯号线(DIR7)的时序在延长t时间之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态。

从以上得知，图8中的收/送讯号控制线DIR5与图9中的收/送讯号控制线DIR6、DIR7的传送规则完全一样，而且t的最小值与最大值也完全一样。

本发明最重要的关键在于采取与现有技术完全不同的控制方式，却达到一种前所未有的控制方法。在一般RS-485界面IC的产品资料(Data Sheet)上，都明白的标示收/送讯号控制线(DIR)为“LOW”的状态是“接收资料”，当其为“HIGH”的状态时是“传送资料”；但本发明在传送资料时的收/送讯号控制线DIR却是“HIGH→LOW→HIGH→LOW”交替的状态，明显地违反现有技术控制上的使用习惯。现行的RS-485纲路已盛行多年，从未有相关文件提到类似的创意，此即本发明的可贵之处。而在实际应用时，不同厂牌的PLC确实使用不同的速度或组态，因此本发明确实具有实用性、新颖性及进步性，实为一极具创造性的设计。

本发明除了可运用于PLC连线应用外，凡仪器、设备具有以下条件者均可相互连接。

1、具有RS-232界面，且平常不主动送出讯号者。

2、当收到格式不对的指令时，不会主动回复错误讯息者。

因此，当仪器、设备具有以上二项条件时，即可将其置于图3系统的PLC的位置上，且可达到连线运作的目的，其原理与PLC相互连线时的原理完全相同，因此本发明的适用性很广并不只限于与PLC的连线系统。

图14为本发明的转换器的隔离型方块图，亦即在图8的方块图中加入隔离电路。而图15为本发明的重复器的隔离型方块图，同样地在图9的方块图中加入隔离电路。

表2、表3、表4分别为现有的RS-485界面IC的各种规格、参数表。表2

              最大容量规格

①供给电压……………………………………12V
	②输入控制电压……………-0.5V to Vcc+0.5V
③推动器输入电压…………-0.5V to Vcc+0.5V
	④推动器输出电压…………………………±14V
⑤接收器输入电压…………………………±14V
	⑥接收器输出电压…………-0.5V to Vcc+0.5V
⑦动作温度范围LTC485I…………………-40≤℃TA≤85℃LTC485C……………………0℃≤TA≤70℃LTC485M………………-55℃≤TA≤125℃
	⑧接脚焊接温度……………………………300℃

表3

                 接脚功能表

接脚	名称	发明
			①②③④⑤⑥⑦⑧	ROREDEDICNDABVcc	接收器输出脚如果A＞B 200mv则RO＝HIGH如果A＜B 200mv则RO＝Low接收器致能RE＝Low则RO致能RE＝HIGH则RO浮接推动器致能DE＝HIGH则A与B为推动器DE＝Low则A与B为接收器推动器输入脚当DE＝HIGH且DI＝HIGH则A＝Low，B＝HIGH当DE＝HIGH且DI＝Low则A＝HIGH，B＝Low接地推动/接收推动/接收正电源4.75＜Vcc＜5.25

表4

功能表传  送
								INPUTS				LINE	OUTPUTS
RE	DE		DI	CONDITION	B		A
								X	1		1	NO Fault	0		1
X	1		0	NO Fault	1		0
								X	0		X	X	2		2
X	1		X	Fault	2		2
								接  收
INPUTS						OUTPUTS
								RE		DE		A-B		R
0		0		≥0.2V		1
								0		0		≤-0.2V		0
0		0		lupuls Open		1
								1		0		X		2

为能清楚地辨别其与图4 RS-485界面IC间的关系，特整理成如下的比较表--表5所示：

说明	传送RS-485讯号	接受RS-485讯号	收/送RS-485资料控制	RS-485差动正向讯号	RS-485差动负向讯号
						图4	T	R	DIR	D+	D-
图10	DI	RO	RE与DE相连	A	B

综上所述，本发明多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法与装置，能针对现有PLC纲路连线系统间，所无法达到的功能，提出有效的解决办法，能让众多业者感受便利与实用，具有创造性、新颖性确实符合发明专利的申请要件。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，凡依本创作精神所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明的技术内容范畴。

Claims (11)

1、一种运用于电脑与其他设备间的连线纲路的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法，其特征在于至少包含有RS-232界面电路、RS-485界面电路、电源电路、保护电路及逻辑控制电路；

其中RS-485界面电路的收/送讯号控制线(DIR)的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR)的时序为LOW状态；

传送LOW的规则：

当传送LOW的讯号时，即资料T1的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送讯号控制线(DIR)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送HIGH的讯号时，即资料T1的时序由LOW的状态转换为HIGH的状态时，则收/送讯号控制线(DIR)的时序在延长t时间之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR)维持在LOW的状态；借由上述的控制方法，使得在二线式RS-485纲路之下，各个设备之间也可以使用不同波特率与不同组态的RS-232序列讯号，亦即可应用于各种不同厂牌、不同速度的仪器、设备，达到电脑与其他设备间连线纲路的控制。

2、根据权利要求1所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法，其特征在于，所述的时间t的最小值需大于或等于该RS-485界面电路的t PLH值。

3、根据权利要求1所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法，其特征在于，所述的控制装置采用讯号转换器时，其中收/送讯号控制线(DIR5)的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR5)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送LOW的讯号时，资料T1的时序将由HIGH的状态转换为LOW的状态，此时收/送讯号控制线(DIR5)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送HIGH的讯号时，资料T1的时序将由LOW的状态转换为HIGH的状态，而此时收/送讯号控制线(DIR5)的时序在延长t时间之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR5)维持在LOW的状态；借由上述组合，用以转换各个外部RS-232界面与RS-485界面间的界面讯号，并能运用于不同波特率与不同组态的设备间连线纲路控制系统。

4、根据权利要求3所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的时间t的最小值需大于或等于该RS-485界面电路的tPLH值。

5、根据权利要求1、3、4所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的时间t最大值等于结束位长度S与连线设备的反应时间P之和。

6、根据权利要求1所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法，其特征在于，所述的控制装置采用讯号转换器时，其中“收/送讯号控制线(DIR6)”的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR6)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送的讯号(D2+，D2-)的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送控制讯号线(DIR6)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH规则：

当传送的讯号(D2+，D2-)时序由LOW的状态转换为HIGH的状态时，则收/送控制讯号线(DIR6)的时序延长时间t之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR6)维持在LOW的状态；其中收/送讯号控制线(DIR7)的控制方法为：

传送起始规则：

在起始状态时，收/送控制讯号线(DIR7)的时序为LOW的状态；

传送LOW的规则：

当传送的讯号(D1+，D1-)的时序由HIGH的状态转换为LOW的状态时，则收/送控制讯号线(DIR7)的时序立刻由LOW的状态转换为HIGH的状态；

传送HIGH的规则：

当传送的讯号(D1+，D1-)的时序由LOW的状态转换为HIGH的状态，则收/送控制讯号线(DIR7)的时序在延长时间t之后，再由HIGH的状态转换为LOW的状态；

接收的规则：

收/送控制讯号线(DIR7)维持在LOW的状态；

借由上述组合，用以将外部RS-485界面讯号延续，并能运用于不同波特率与不同组态的设备间连线纲路控制系统。

7、根据权利要求6所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的时间t的最小值需大于或等于该RS-485界面电路的tPLH值。

8、根据权利要求7所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的时间t的最大值可为结束位长度S与连线设备的反应时间P之和。

9、根据权利要求8所述的多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制方法，其特征在于，所述的时间t的最大值可为S+P，S为结束位长度，P为连线设备的反应时间。

10、一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的控制装置是讯号转换器，包括：电源电路，其输入端与外界电源相连，其输出端与硬件设备的输入端连接；

保护电路，分别与外部的RS-232界面和RS-232/TTL界面电路，以及TTL/RS-485界面电路与外部RS-485界面电路相连；

一RS-232/TTL界面电路，是分别与保护电路、控制逻辑电路及TTL/RS-485界面电路相连接，用以将接收到的RS-232界面讯号转换为TTL界面讯号；

一TTL/RS-485界面电路，分别与RS-232/TTL界面电路、控制逻辑电路及保护电路相连接，用以将TTL界面讯号转换为RS-485界面讯号，且该TTL/RS-485界面电路包括一收/送讯号控制线(DIR5)；

一控制逻辑电路，分别与RS-232/TTL界面电路及TTL/RS-485界面电路相连接，并根据界面讯号T2所送来的信号，控制收/送讯号控制线(DIR5)动作。

11、一种多种波特率与多种组态的半双工式序列讯号控制装置，其特征在于，所述的控制装置为讯号重复器，其包括：一电源电路，其输入端与外界电源相连，其输出端与硬件设备的输入端连接；

二保护电路，分别与外部RS-485界面和RS-485/TTL界面电路，以及TTL/RS-485界面电路和外部RS-485界面电路连接；

一RS-485/TTL界面电路，其分别与保护电路、控制逻辑电路及TTL/RS-485界面电路相连，用以将接收到的RS-485界面讯号转换为TTL界面讯号；且该RS-485/TTL界面电路包含括一收/送讯号控制线(DIR6)；

一TTL/RS-485界面电路，分别与RS-485/TTL界面电路、控制逻辑电路及保护电路相连，用以将TTL界面讯号转换为RS-485界面讯号，且该TTL/RS-485界面电路包括一收/送讯号控制线(DIR7)；

二控制逻辑电路，分别与RS-485/TTL界面电路及TTL/RS-485界面电路相连接，以对电路进行控制并根据界面讯号R所送来的信号控制收/送讯号控制线(DIR6)动作；以及根据界面讯号T所送来的信号，控制收/送讯号控制线(DIR7)动作。

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