JPH036997A - 制御・監視信号伝送方式 - Google Patents

制御・監視信号伝送方式

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JPH036997A
JPH036997A JP1140826A JP14082689A JPH036997A JP H036997 A JPH036997 A JP H036997A JP 1140826 A JP1140826 A JP 1140826A JP 14082689 A JP14082689 A JP 14082689A JP H036997 A JPH036997 A JP H036997A
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    • G08C15/06Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path successively, i.e. using time division
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    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 本発明は制御・監視信号伝送方式に関し、特に、制御部
からの並列な制御信号を直列信号に変換して伝送して被
制御部側で直・並列変換して機器を駆動するとともに、
機器の状態を検出するセンサ部の検出信号を並・直列変
換して、制御部側に伝送して直・並列変換を行って制御
部へ供給する信号伝送方式を、電源にクロック信号が重
畳された信号線を用いて実現するものである。
[産業上の利用分野] 本発明は制御部から直列の制御信号を離れた位置にある
被制御部に伝送して被制御部の機器を駆動し、被制御部
の機器の状態を検出するセンサ部からの並列な監視信号
を直列信号として制御部に伝送する制御・監視信号伝送
方式に関する。
シーケンスコントローラ、プログラマブルコントローラ
、コンピュータなどの制御部から制御信号を送信して離
れた位置にある多数の被制御機器(例えば、モータ、ソ
レノイド、電磁弁、リレーサイリスク、ランプ等)を駆
動制御するとともに各機器の状態を検出するセンサ部(
リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチなど
のオン。
オフの状態)からの監視信号を伝送して制御部に供給す
ることは広く自動制御の技術分野において用いられてい
る。
そのような技術において、制御部と被制御部の間および
、制御部とセンサ部の相互の接続のために従来は電源線
、制御信号線、アース線等の複数の線を用いて配線した
ため、近年の被制御装置の小型化に伴って機器の高密度
な配置を行う上で配線作業が困難になり、配線スペース
が少なくなり、コストがかかるという問題があった。
本出願人は、先にこの問題を解決するための方式として
、「1言号の直並列変換方式」 (特願昭62−229
978号)および「並列のセンサ信号の直列伝送方式」
 (特願昭62−247245号)の2つの発明を提案
した。これらの方式によれば、電源を含むクロック信号
の線路に、各クロック信号に1つ(1ビツト)の制御信
号(またはセンサ信号)を重畳することができるので、
制御装置と被制御装置の間の伝送装置や、制御装置とセ
ンサ装置の間の伝送装置の配線が少ない線路により実現
することができた。
[従来の技術] 従来の制御・監視信号の伝送方式として、制御部と被制
御部間を電源に重畳された信号を伝送する線とアース線
とで接続して、両者間の信号の伝送を行う方式が知られ
ている(例えば、特公昭61−4239号公報)、とこ
ろが、この方式では制御n部と被制御部の間でやりとり
される信号中に被制御部を表す複数ビットからなるアド
レス情報が用いられており、複数の被制御部との信号伝
送に時間がかかり、アドレス検出のための構成が必要で
あるという問題があった。
これを解決する従来例の構成が前記本出願人が提案した
2つの発明である。その中の「信号の直並列変換方式」
の原理構成を従来例の構成として第1O図に示す。
図において、95は制御部、96は被制御部を表し、被
制御部96はスタートビット部97と変換部98とから
なる。以下にその動作の概要を説明する。
制御部95は並列データを外部(シーケンスコントロー
ラなどの制御装置)から受取って並直列変換手段951
に格納し、クロック信号発信器(O20)952からの
クロック信号に応じて並直列変換手段951から直列信
号が出力され信号変換手段953に入力し、信号変換手
段953では、電源電圧とクロック信号および並直列変
換手段951の出力を入力として信号変換を施して、を
源電圧にクロック信号とデータ信号を重畳した第10図
の(イ)に示すような直列出力信号OUTを信号線95
4に出力する。
これと同期してスタートビットのタイミングを表すスタ
ート信号5TART (同図(ロ)に示す)が信号線9
55に出力されるとともに、制御8部95からは地気レ
ベルの信号GNDを信号線956に出力する。信号線9
54にはクロック信号に同期してデータの”1”  0
”に対応して異なるレベル(OボルトおよびVヨ/2ボ
ルト;但し、vつは直列出力信号の無信号時の電圧レベ
ルを表す)の信号を発生する。
(イ)の直列出力信号OUTが信号線954を介して被
制御部96で受信されると、出力駆動用電源生成手段9
72で出力手段988.989等の駆動用電源(はぼV
つの電圧)を生成し、安定化を源生成手段(CV)97
1.981等は電子回路により構成される各手段の1を
源(V、より低い電圧)を生成する。出力駆動用を源生
成手段972からの出力線は変換部98に接続される。
スタート信号検出手段973では、時間t1に、信号&
jt954のクロックに重畳した“1″のデータ信号と
スタート信号線955のスタート信号により駆動されて
スタート信号検出出力stを信号分配手段983に供給
する。同時に信号抽出手段982では信号線954の信
号レベルを判別し、クロック信号の抽出出力ckと、ク
ロック信号に重畳したデータ信号を抽出し、°“1” 
(ON制御データ)か“0” (OFFIIJ御データ
)であるかを表す出力dtを発生する。
クロック信号ckは信号分配手段983に供給されてス
タート信号検出出力stの“1”信号がクロック信号c
kによりシフトインされ、その初段出力Q1から“1”
出力が発生し、ラッチ手段984のクロック入力端子c
pに供給される。
これにより、信号抽出手段982からの最初のデータ(
(イ)の例では時間t1のデータ“1”)がラッチ手段
984のデータ入力端子りに供給されている時にクロッ
ク信号ckが発生するので、データu1wはラッチ手段
984にラッチされる。そして、ラッチ手段984の出
力Qから出力手段988をON状態にする出力が発生し
、出力手段988は出力駆動用電源生成手段972から
の電源により駆動され出力機器(電磁弁のソレノイド、
モータ、リレー等)を動作させる。
次に時間t2に信号線954に現れる信号は第1図の(
イ)の波形の場合“0”を表すデータであり、信号抽出
手段982ではクロック信号の抽出出力ckとO”を表
すデータ信号dtが出力され、信号分配手段983では
クロック信号ckにより時間t1に“1″となった初段
の状態がこの時間t2に次段にシフトされて出力Q2に
“1″出力が発生する。これによりラッチ手段985の
クロック入力端子cpに供給され、データ入力端子りの
入力“0″がラッチされる。この時は、ラッチ手段98
5の出力Qからは出力信号が発生せず従って出力手段9
89は駆動されない。
次段の変換部へスタート信号を供給するため次段スター
ト信号発生手段987が信号分配手段983の出力Q2
により駆動され次段の変換部へスタート信号を供給する
第10図の場合は、制御部から被制御部への制御信号の
直列伝送の構成が開示されているが、本出願人の提案し
た上記の他の発明(名称r並列のセンサ信号の直列伝送
方式」)は、これと同様の原理に基づいたセンサ信号の
伝送方式が開示されている0図示しないが、その原理を
概説すると、制御部からの電源に重畳したクロック信号
に対して、センサ部で電源を取り出して、センサ部の駆
動電源と他の回路用の安定化電源を発生し、スタート位
1に対応してクロックの順番に対応した各センサ部の状
態に応じてクロック位置の電圧レベルを制御する。その
場合、センサ出力の1” (オン状Jりまたは“0″ 
(オフ状L!I)に応じて、クロックのレベルを0ボル
トか■ll/2ボルトかに変換する。この電圧レベルを
制御部においてクロックに同期して順次検出するもので
ある。
[発明が解決しようとする課題] ■、上記した従来の構成によれば、mai部から被制御
部に対して制御信号を伝送するための構成と、制御部に
対し各機器のセンサ部の信号を伝送するための構成が別
個に設けられ、それぞれの制御部には電源に重畳したク
ロックやスタート信号の発生のための機構が必要である
ため、装置の規模が大きくなり、プログラマブルコント
ローラ(またはシーケンスコントローラ、コンピュータ
など)と制御信号を伝送する制御部との接続および、セ
ンサ部からの検知信号を取り出すための制御部とプログ
ラマブルコントローラとの接続が複雑化するとともにコ
ストが高くなるという問題があった。
■、また、従来の方式によれば、制御部に接続する被制
御部(またはセンサ部)が複数個接続されている場合、
個々の被制御部は前段のスタート信号を受信すると先頭
の機器への制御信号(クロック信号に重畳)が入力され
る。いわば制御がシフトする構成であるため、各被制御
部(またはセンサ部)はそれぞれ接続された順番に対応
した位置のクロック信号によりアドレス付けられている
例えば、最初の被制御部が、10個の被制御機器を備え
ている場合、制御部からの1番目(スタート信号に同期
)から10番目の各クロック信号(制御信号を含む)は
それらの被制御機器に順番に供給され、これに続いて接
続した次の被制御部は、11番目以降のクロック信号(
制御信号を含む)により順に駆動される。従って、上記
従来の方式によれば、被制御部(またはセンサ部)を追
加したり、取り外すといった構成変更を行うと、アドレ
ス(クロック位置)が変更されてしまい、プログラマブ
ルコントローラ等の制御装置のプログラムを変更しなけ
ればならないので、システム構成の変更を簡単に行うこ
とができないという問題があった。
■、さらに、従来の方式によれば、制御部から発生した
スタート信号に同期したクロック信号を最初の被制御部
(またはセンサ部、以下同様)で受けて、その最初の被
制御部内の機器の制御が終了すると次の被制御部へのス
タート信号を発生して、順次前段の被制御部から次段の
被制御部へと制御信号(クロック信号に重畳)が順番に
供給される構成であるため、制御部と最初の被制御部の
間、最初の被制御部とこれに続く次の被制?21部の間
のそれぞれを結ぶ線路の中にスタート信号用の線路が必
要であるという問題があった。
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の基本構成図である。
第1図において、10は制御部、11は第1出力ユニッ
ト、12は第1入力ユニット、13は分配部、14は第
2出力ユニット、15は第2入力ユニット、16は被制
御部、17はセンサ部、18.19は終端ユニット、D
はデータ信号線、Gはアース線、Sはスタート信号線、
Pは電源線を表す。
第1図には第1出力ユニットは1個だけ示すが、n個(
n、≧1)設けることができ、第1入力ユニットも同様
にm個(m≧1)設けることができる。
これに対応して、第2出力ユニットはm個、第2入力ユ
ニットはn個設けられる。以下、第1出力ユニットと第
1入力ユニットを第1ユニット群、第2出力ユニットと
第2入力ユニットを第2ユニット群という。
分配部13には、発振器(OSCで表示)131とクロ
ック信号およびスタート信号を発生するタイミング発生
手段132、設定手段133、およびチェック手段13
4とを備えている。
第2図はスタート信号線方式の出力ユニットと入カニニ
ットの基本構成図であり、第2図の20は出力ユニット
、21は入カニニットを表す。
第3図はアドレスカウンタ方式の出力ユニットと入カニ
ニットの基本構成図であり、30は出力ユニット、31
は入カニニットを表す。
本発明は制御部から被制御部への制御信号の伝送と、セ
ンサ部から制御部への監視(センサ)信号の伝送を分配
部からの電源に重畳されたクロック信号の信号レベルを
対応する位置の制御信号および監視信号の1” (オン
)、“O″ (オフ)に応じて異なるレベルにすること
により行い、そのために電源に重畳したクロック信号と
スタート信号およびアース信号が共通に設けられた分配
部から発生し、これらの信号線と制御部の間に入カニニ
ットと出力ユニットが設けられ、信号線と被制御部の間
に出力ユニット、信号線とセンサ部の間に入カニニット
が設けられる。
[作用] (第1図の作用説明) 第1図において、分配部13のクロック発振器(OSC
で表示)131の出力はタイミング発生手段132に人
力され、所定の周期のクロックCPを発生する0発生し
たクロックcpは電at圧■8と重畳され、例えばイ、
に示すようなデューティ比50%で、1周期の前半が■
8レヘルで、後半がVX/2のレベルである。この信号
は端子13aに出力されデータ信号線りに供給される。
地気レベルの信号は端子13bからアース線Gに出力す
る。また、スタート信号は点線で示す経路で端子13c
、13dを介して点線で示すスタート信号線Sに供給さ
れるとともに、クロック信号と異なる波形としてデータ
信号線りに送出される。
但し、入出力ユニットにおいてスタート信号をデータ信
号線りより抽出する場合はスタート信号線Sを用いなく
ともよい。
さらに、各人・出力ユニットにおける駆動用(被制御部
やセンサ部の機器等の駆動)電源を端子13eから電B
線Pに供給する。この電源線は小容量(被制御機器やセ
ンサ機器等の駆動部の点数が少ない)の機器を制御・監
視する場合はデータ信号線からmsを取出すことができ
るが、容量が大きい場合の駆動用電源として設けられる
データ信号線りは第1ユニット群および第2ユニット群
の各ユニットに対して直接接続されており、各ユニット
には図示しないが従来例(第10図)と同様にデータ信
号vADから電源を生成する手段、クロック信号抽出手
段およびデータ信号抽出手段(出力ユニットの場合)を
備えている。
さらに、スタート信号または起動信号により“1”出力
を順次シフトする動作を実行するシフトレジスタ(従来
例の信号分配手段)を備え、シフトレジスタの出力によ
り入力ユニットでは並列信号を1つずつ抽出してクロッ
ク信号として現れたVX/2のレベルを信号の°“1″
か“0”かに応じて異なる電圧レベル(Oボルトおよび
■X/2ポルト)に設定する。これと同時に対応する出
力ユニットでは同じタイミングで、データ信号線りのク
ロック信号レベルを識別(抽出)して、自己のシフトレ
ジスタの″1″出力により指定された出力端子に対応す
る“1”か“0′かを発生する。
全体の作用の概要を説明すると、分配部13において、
予め1回の伝送周期で伝送されるデータ数(1データが
1クロツクに対応)に対応した数値を設定手段133に
設定しておき、分配部13からのデータ信号出力と同時
にスタート信号(スタート信号線S上の1個の信号かま
たはデータ信号線り上のクロック信号と異なる波形で表
す)が発生すると、最初に制御部10のI10ユニット
102からの並列な制御信号が入力されている第1人カ
ユニッ)12において、複数入力の中の先頭の信号が選
択され、データ信号線り上に対応する電圧レベルとして
現れる。
このデータ信号線りの信号は、同様にスタート信号によ
り選択された第2出力ユニット14において抽出されて
、その“1”、0”に対応した出力を発生し、その出力
は保持されるとともに被制御部16に供給され、図示し
ない1つの被制御機器を駆動(“1”の場合)または停
止(“0”の場合)させる、このような動作が第1入力
ユニット12の他の複数の制御信号の個々について順次
行われ、これに対応して第2出カニニア)14の他の対
応する複数の出力端子に制御信号が出力され、保持され
る。従って第1入力ユニット12の入力端子と第2出力
ユニット14の出力端子とは1対1で対応しており、個
数も同数となる。
第1入力ユニット12と第2出力ユニット14の間で制
御信号の伝送が終了すると、これらのユニットが1個で
あると仮定すると、次にセンサ部17からの並列な監視
信号が入力された第2人力ユニット15が第2出力ユニ
ット14からのスタート信号または内蔵するスタート手
段(第3図について後述する)により駆動され、同時に
制御部10のI10ユニット101に監視信号を出力す
る第1出力ユニット11が前段の第1入力ユニット12
からのスタート信号または内蔵するスタート手段(第3
図)により駆動される。監視信号の伝送も前記した制御
信号の伝送方向が異なるが、同様の原理で実行される。
こうして、第2入力ユニット15へ入力した並列の監視
信号(センサ信号)が順次、データ信号線りに出力され
、これを第1出力ユニット11で検出して対応する出力
端子に順次出力され保持される。その出力はI10ユニ
ット101から制御部】0に入力される。
ユニット間での全部の信号伝送が終了すると、タイミン
グ−普発生手段132からの複数個のクロック信号がチ
ェック手段134に供給される。
チェック手段はその複数のクロック信号の個々について
データ信号線の出力を識別して複数項目の状態チェック
を行う。
また、第1図の終端ユニット19は、第2ユニット群の
終端に接続され、制御信号と監視信号の伝送が終了した
後のデータ信号線上のクロック信号を検出すると、予め
決められたチェック用の出力を発生し上記分配部13の
チェック手段134でこれを検出することによりチェッ
クが行われる。
なお、以上は終端ユニットが第2ユニット群側に使用さ
れた例であるが、第1図左側の破線で示す終端ユニット
18を第1ユニット群側に適用することもできる。その
場合、第2ユニット群側の終端ユニット19は使用しな
い。
〔第2図の作用説明〕 第2図に示すスタート信号線方式の出力ユニットと入カ
ニニットの基本構成は、第1図において点線で示すスタ
ート信号線Sによりスタート信号が順次伝送される方式
を用いるものであり、第2図の入カニニット、出力ユニ
ットは第1図の第1゜第2入力ユニットおよび第1、第
2出力ユニットに対応する。
この方式では、各出力ユニット入カニニットはスタート
信号線S、データ信号線りおよびアース線Gの3本の信
号線により順番に接続され、先頭(最初に駆動される)
の入カニニットと出力ユニットが分配部と接続される。
なお、電源線Pを設けた構成では4本の信号線となる。
入カニニット21の駆動用電源生成手段215はデータ
信号線りの信号(第1図の信号りの波形参照)を平滑し
た出力から駆動用tif[(はぼvxの電圧)Pdを生
成して外部の被駆動機器に供給される。また、安定化電
源手段(CVで表示)211はデータ信号線りの信号を
平滑した電flPdから各回路用の安定化tfi(V、
より低い電圧)を生成する。
前記、駆動用電源Pdは、第1図について説明したよう
にデータ信号!!Dから取り出すと多くの機器を駆動す
るための電力が不足するので、第1図、第2図に点線で
示すように電源線Pから供給すれば、大電流(多数の出
力機器などを含む)のシステムを構成することができる
第2図の右端に接続する分配部または前段のユニットか
ら出力されたスタート信号がスタート信号線Sより入力
すると、シフトレジスタ213の入力端子に供給され、
信号抽出手段212でデータ信号線りから抽出したクロ
ック信号ckによりシフトレジスタの初段に入力する。
これによりシフトレジスタ213の初段(図の右端)の
出力1から′l”信号が発生し、アンド回路214に入
力し、この時の入力ユニット21の1番目の入力信号が
アンド回路214から出力されデータ信号線り上に現れ
る0次のクロックのタイミングでシフトレジスタ213
はクロック信号ckによりシフトして、シフトレジスタ
213の2番目(図の1番目の左側)から“1”出力が
発生し、その時の入力信号の2番目の入力に応じた信号
レベルがデータ信号AIDに出力される。以下、同様に
して入力された並列信号が直列信号に変換されてデータ
信号線り上の各クロック信号のレベルの形で出力される
と、シフトレジスタ213の最後端から出力ユニット2
0ヘスタート信号を発生する。
次に出力ユニット20は、上記入カニニット21と同様
の駆動用i源生成手段206と安定化電源手段(CVで
表示)201を備え、信号抽出手段202は、データ信
号110からクロック信号Ckを抽出するとともに、図
示されない他の入カニニットから入力された制御信号ま
たは監視信号の信号レベルを識別して、′″1”または
0′のデータ信号dtを抽出する。
出力ユニット20のシフトレジスタ203はスタート信
号Sを前段の入カニニットから受は取ると同時に信号抽
出手段202からのクロック信号ckによりシフト動作
を行い、シフトレジスタ203の各出力端子から順次“
1”出力を発生する。
こうして、各アンド回路204はシフトレジスタ203
の一方の入力により能動化されると同時にその時の信号
抽出手段202からのデータ信号(va別出出力の“1
”、“0”に対応する出力をアンド回路204から発生
する。アンド回路204の各出力は保持回路205に順
次入力されて保持され、直並列変換された結果を次の周
期まで保持する。
〔第3図の作用説明〕 第3図に示すアドレスカウンタ方式の出力ユニットと入
カニニットの基本構成は、第1図において、スタート信
号線Sを使用しないで、各ユニットに設けたカウンタに
よりそれぞれのアドレスが指定される方式である。そし
て、少な(ともデータ信号線りおよびアース線Gの2本
の信号線に対し任意の位置で接続された出力ユニットと
入カニニットの構成が示され、スタート信号がデータ信
号線り上にクロック信号と異なる波形により分配部13
から出力される場合の構成を示す。
第3図の入カニニット、出力ユニットはそれぞれ第1図
の第1.第2入力ユニットおよび第1、第2出力ユニッ
トに対応する。
出力ユニット30および入カニニット31には、第2図
の構成と同様の駆動用電源生成手段307゜317およ
び回路用の安定化電源手段301,311を備え、出力
ユニット30の信号抽出手段302は第2図の出力ユニ
ット20の信号抽出手段と同様にクロック信号ck、デ
ータ信号dtを抽出するとともに、通常のクロック信号
と異なる波形(例えば、vxのレベルが一定時間継続)
により表されたスタート信号を検出してスタート信号s
tを発生する。また、入カニニット31の信号抽出手段
312はクロック信号ckと通常のクロック信号と異な
る信号波形を検出してスタート信号Sむを発生する。
第3図の出力ユニット30における作用を説明すると、
初めに信号抽出手段302がデータ信号線りからスター
ト信号stを検出すると、スタート信号stはカウンタ
303に供給され計数を開始する。これによりカウンタ
303は信号抽出手段302からのクロック信号ckの
計数を開始する。カウンタ303が予め設定手段304
に設定された計数値に達すると、その出力端子から動作
開始信号Cを表す“1”信号を発生し、シフトレジスタ
305に“1”信号を供給する。シフトレジスタ305
はこの“1”信号をクロック信号Ckが発生する毎にシ
フト(図の場合右方向)して、順次アンド回路306の
1つを能動化し、その時のデータ信号dtの“1”、“
O”に対応した出力をアンド回路から出力して保持回路
30Bにセントする。
設定手段304に設定する値は当該比カニニット30に
割当てられたアドレスを表し、若しこのユニットの先頭
の出力端子がU番目のクロックから動作を開始する場合
、設定手段304に数値Uが設定され、出力端子かに個
あれば、U番目のクロック信号からu+に一1番目のク
ロック信号に対して出力動作を行う。
入カニニット31も、信号抽出手段312からのスター
ト信号stによりカウンタ313が起動してクロック信
号ckの計数を開始し、その計数値が設定手段314に
予め設定された設定値に達すると、シフトレジスタ31
5に動作開始を表す信号Cが出力され、以後シフト動作
を行い制御信号または監視信号をデータ信号線りに入力
する。
設定手段314にもこの入カニニットに割当てられたア
ドレスが設定され、入力端子の数2に対応する数の信号
をデータ信号線りに人力する。
上記の第3図の説明は、入カニニットと出力ユニットが
それぞれ1対1で対応して設けられている例について説
明したが、このアドレスカウンタ方式による制御・監視
信号伝送方式では、1つの入カニニットから発生する制
御信号または監視信号を他の複数の出力ユニットに伝送
することができる。すなわち、アドレスカウンタ方式の
場合、データ信号線からスタート信号を任意の位置のユ
ニットが検出し、クロック信号を計数してユニットに設
定された数値に達すると入力または出力動作を開始する
ので、複数の出力ユニットに同じアドレスを設定するこ
とができる。従って、1つの入力ユニットからのデータ
を複数の個所に同時に出力することができ、入カニニッ
トと出力ユニットが1対nの他方向分岐伝送が可能とな
る。
また、第3図の構成により、出力ユニット、入カニニッ
トの増設や取り外しを行う場合に設定手段の数値を設定
するだけで自由に変更することができる。
[実施例] 本発明の実施例の構成を第4図乃至第9図を用いて説明
する。
第4図は分配部の実施例構成図、第5図(a)及び第5
図[有])はスタート信号線方式の出力ユニットおよび
入カニニットの実施例構成図、第6図(a)及び第6図
但)はアドレスカウンタ方式の出力ユニットおよび入カ
ニニットの実施例構成図、第7図は終端ユニットの実施
例構成図、第8図(a)及び第8図Q:1)は実施例の
タイムチャート、第9図は終端ユニットのタイムチャー
トである。
(分配部の実施例構成〕 第4°図の構成および動作を第8図(a)、第8図(b
)を参照しながら説明する。
第4図の’irA回路40は外部からの入力電源24V
(ボルト)から電子回路で構成する各部の電源を発生す
る。また、データ信号線りに供給される電源24V(第
1図のvXに対応)もその人力電源から供給される。
発振器(O5Cで表示)44から発生したクロック信号
は、カウンタ43.シフトレジスタ45フリップフロッ
プ回路46などに供給される。カウンタ43はスタート
信号の時のクロック信号から計数を開始する。信号伝送
に必要なりロック信号の数が設定器41に設定されてお
り、カウンタ43の計数値と一致すると一致回路42が
ら出力が発生して、シフトレジスタ45に“1”信号を
供給する。
シフトレジスタ45は線路の状!J、(短絡など)をチ
ェックするためのタイミング信号を端子P+1〜p+4
に順次発生し、各エラーチェック回路471〜474に
おいてチェックを行う、各エラーチェック回路の機能は
後述する終端ユニット(第7図)に関連して説明する。
シフトレジスタ45の最後の出力p+4のタイミングで
カウンタ43はクリアされ、次の周期の計数を開始する
(第8図(b)の■参照) 発振器44の出力はノア回路486.オア回路487を
経て増幅器484,485に供給され、増幅器484に
は12Vが供給され、増幅器485には24Vが供給さ
れ、それぞれ駆動されると12Vおよび24Vの出力を
発生し、24Vの電源にクロック信号が重畳された出力
をデータ信号線りに供給する。その信号波形の一部が、
第8図(a)の■の「D線」として示されている。
また、ノア回路486.オア回路487はアドレスカウ
ンタ方式のユニットを使用する場合にスタート信号とし
て、24Vの波形が一定時間継続(クロック信号周期の
1.5倍)する波形を発生させるために設けられ、シフ
トレジスタ45の出力p+4.p+3が使用されている
。(第8図(b)の■参照) 第1ユニット群と第2ユニット群の両方または一方がス
タート信号線方式(データ信号線り、アースgGおよび
スタート信号線S)の入・出力ユニットを使用する場合
に、スタート信号線にスタート信号を供給する構成が備
えられている。すなわち、フリップフロップ回路46が
シフトレジスタ45の最終段の出力p+4が発生すると
、クロック信号の1周期間に渡って“ビ出力を発生し、
ドライバ481,482からクロック信号の1周期間継
続する0レベルのスタート信号を発生する。
その波形は第8図(a)の■および第8図ら)の■の「
S線」として示されている。
また、本実施例では、分配部から出力されるデータ信号
MDに24Vが重畳されているので、各ユニットはこの
線から必要な電源を生成することができるが、電源容量
不足時に備えて、分配部から外部tflを各人・出力ユ
ニットおよび制御部。
センサ部に供給するための電源線Pに24Vの電源を供
給する構成を備えることもできる(必須の線ではない)
〔スタート信号線方式の実施例構成〕
次に第5図(a)および第5図[有])に示すスタート
信号線方式の出力ユニットと入カニニットの実施例構成
について説明すると、これらのユニットは第2図に示す
基本構成の原理により動作する。
第5図(a)において、左側に設けられた分配部または
前段のユニットと、スタート信号線S、データ信号線り
、アース線Gおよび電源線P(駆動用電a)が接続され
、右側の後続するユニットと同様の綿により接続される
。そして、データ信号線りからダイオードdとコンデン
サCとにより平滑されたi′fl(はぼ24V)を得、
その電圧は電源線Pと接続されるとともに線動電源端子
Pdに出力される。また、この電圧24Vを入力として
CV(コンバータ)53において各電子回路(シフトレ
ジスタ等)用の安定化を源Vccを生成する。
また、データ信号線りのクロック信号成分(12■か、
0に近いレベル) を比較器51において電圧16Vと
比較することにより抽出し、抽出されたクロック信号c
pはシフトレジスタ54に入力される。そしてデータ信
号線りのクロック信号に重畳したデータ信号を比較器5
2において、電圧8■と比較することにより抽出し、8
■より低いOVに近い電圧の場合“1″′ (オン)信
号として出力を発生し、それ以上の時″0” (オフ)
信号を出力する。
スタート信号線Sからのスタート信号は増幅器50を介
してシフトレジスタ54に入力し、最初の段Q1から“
1”が発生し、クロック信号cpによりシフトする。1
”の出力は対応するフリップフロップ回路55に入力さ
れ、その時比較器52で識別したデータ信号の“0”、
”1”に対応する信号がフリップフロップ回路55に保
持され、全部のフリップフロップ回路にデータ信号線り
に現れた信号に対応したデータが格納される。
データ信号線りに第8図(a)の■(同図■と同じ)の
ような信号が入力された場合、複数のフリップフロップ
回路55の出力ou’ro〜OUT。
からは第8図(a)の■に示すような出力が発生する。
これらの出力は第1図を参照すると明らかなように被制
御部に接続する出力ユニットであればドライバ56を介
して被制御部の各機器を駆動し、制御部に接続する出力
ユニットであればドライバ56を介することなく制御部
に並列に供給される。
また、シフトレジスタ54の最後段Q、lに達すると、
インバータ57から出力が発生し、後続するユニットに
スタート信号(スタート信号線Sへ)を出力する。
次に第5図0))に示すスタート信号線方式の入カニニ
ットの実施例構成について概説すると、第5図(a)と
同様の線P、S、D、G(電源線Pは必要により設ける
)によりvJ接するユニットと接続され、データ信号線
りからダイオードdとコンデンサCとにより平滑された
′IX源(はぼ24■)を得て、その電圧を電源線Pと
接続するとともに駆動用i[Pdを外部(制御部やセン
サ等)に出力する。また、24VからCV(コンバータ
)63においてVcc電圧を発生する。
隣接ユニット(図の左側)からスタート信号が入力する
とシフトレジスタ64に供給され、比較器61で抽出し
たクロック信号でシフトレジスタ64がシフト駆動され
る。シフトレジスタ64の各段の出力によりアンド回路
65に入力され各入力信号I No 〜I N、 <7
) ” 1 ’ 、  ’O’ ニ対応シた出力がノア
回路66、アンド回路67を介してドライバ62からデ
ータ信号線りに出力される。
この入カニニットは第1図を参照すると分かるように、
制御部に接続する入力ユニットなら制御信号が入力され
、センサ部に接続する人力ユニットなら監視信号(検知
信号)が入力される。
この時の信号波形の例を第8図(a)に示し、入カニニ
ットへの入力端子IN、、IN、  ・・の信号入力が
■に示すような場合、データ信号線りのクロック信号の
12Vの区間に入力信号の0”1″に対応してそのレベ
ルを12V、OVにする。これにより同図■に示すよう
に“1”の信号は斜線が付されたように0■に変化し、
Onの場合12Vが維持される。
〔アドレスカウンタ方式の実施例の説明]第6図(a)
および第6図俤)に示すアドレスカウンタ方式の出力ユ
ニットと入カニニットの実施例構成について説明すると
、これらのユニットは第3図に示す基本構成の原理によ
り動作する。
第6図(a)の出力ユニ7トは、共通のデータ信号線り
、アース線Gと1を5線P(必要なら設ける)に接続す
る端子り、G、Pが設けられ、データ信号線りからの2
4V電源の発生、Vccの電圧発生、クロック信号の抽
出、データ信号の識別のための構成を第5図(a)と同
様に備えている。アドレスカウンタ方式の場合、どのユ
ニットも設置される位置とアドレスとの関係がないため
、任意の位!に設けることができる。
このアドレスカウンタ方式の出力ユニットも、スタート
信号線方式のユニットと同様にデータ信号線りからダイ
オードdとコンデンサc1とにより平滑されたほぼ24
Vの電源を得て電源線Pと接続されるとともに駆動15
6端子Pdに出力される構成および、CV(コンバータ
)78において各電子回路(シフトレジスタ等)用の安
定化電源VCCを生成する構成を備えている。また、ク
ロック信号は比較回路75で抽出され、データ信号は比
較回路76で抽出される。
第4図の分配部から発生したデータ信号線り上のスター
ト信号(クロック周期の165倍の長さの24■信号)
が入力されると、比較器75(16■と入力電圧を比較
)から検出出力が発生し、その出力を抵抗Rとコンデン
サc2の時定数回路において時間を識別し、所定時間以
上継続するとシュミット回路74から出力が発生して、
カウンタ72をクリアする。すると、比較器75で検出
するそれ以降のクロック信号の計数がカウンタ72にお
いて開始される。
このカウンタ72のカウント動作を第8図(a)の■に
示す、一方、この出力ユニットに対して予め割当てられ
たアドレスが設定回路7oに設定されており、その設定
値とカウンタ72のカウント値が一致回路71で対比さ
れカウント値が設定値に達すると、−敗回路71のOU
T端子から一致出力が発生してシフトレジスタ73に人
力する。
これによりこの出力ユニットの出力動作が開始される。
すなわち、シフトレジスタ73は“1”信号を以後のク
ロック信号によりシフトして、出力端子Q−、Q+ 、
 Qx  ・・の順に出力し第5図(a)の出力ユニッ
トと同様に対応するフリップフロップ回路77に比較器
76で抽出したデータ信号の“1″または0′をラッチ
する。シフトレジスタの最終段Q7に達するとこのユニ
ットにおける出力動作を実行する。
このアドレスカウンタ方式の出力ユニットは、複数の出
力ユニットのアドレスとして設定回路70に同一の数値
を設定することにより、データ信号線り上に表れた1つ
のデータ(1つの入カニニットにより供給される)を複
数の出力ユニットに分岐出力することができる。これに
より、例えば1つの制御信号で複数個所の被制御部を制
御する等の構成を実現できる。その場合、入カニニット
はアドレスカウンタ方式か、スタート信号線方式の何れ
でもよいことは明らかである。
第°6図(b)のアドレスカウンタ方式の入カニニット
は、第6図(a)と同様の構成により特定波形のスター
ト信号を検出(他の各ユニットも一斉に検出)シて、カ
ウンタ82が動作開始し、クロック信号を計数して設定
回路8oに設定された当該ユニットの割当てアドレスに
達すると、−敗回路81からの出力によりシフトレジス
タ83がシフト動作を開始する。この入カニニットはこ
れにより各入力端子IN、〜IN、に入力された信号の
10“、1″に対応する信号を検出してデータ信号線り
のクロック信号位置に対応したレベルを発生する動作を
第5図0))の入カニニットと同様に実行する。
〔終端ユニットの実施例構成〕
次に第7図に示す終端ユニットの実施例の構成を第9図
に示す終端ユニットのタイムチャートを参照しながら説
明する。
この終端ユニットは、スタート信号線方式(スタート信
号線S、データ信号線り、アース線G)の構成を備えて
いる。このユニットは最終段に接続されるので、前段の
ユニットからスタート信号が第9図のSに示すように端
子Sに人力する。この時、データ信号線りから比較器9
1によりクロック信号を検出すると、アンド回路A1か
ら第9図Atに示すようなパルス出力が発生して、フリ
ップフロップ回路93をセット状態にして、その出力端
子Qから“l”出力をアンド回路A2に供給する。この
あと、アンド回路A2にはクロック周期に従ったクロッ
ク信号が入力される。
この周期に従ったクロック信号が検出される間は、比較
器91からのクロ7り信号(“l”出力)によりアンド
回路A2から“1”出力が発生するが、抵抗Rとコンデ
ンサc2とで構成する時定数回路の時定数(τ−c2R
)より短い時間しか1“出力が発生しないので、シュミ
ット回路94を駆動する出力が発生しない、ところが、
第4図の分配部からP+3のタイミングの時に、第9図
のDに示すように、クロック信号のレベル(12ボルト
)が通常の2倍以上の時間継続すると、シュミット回路
94がオンとなり出力diが第9図に示すように発生し
て、ドライバ92を駆動し、データ信号線りにOVの出
力を発生する。
その際フリップフロップ回路93をリセットする。
データ信号線りに人力されたそのOV(”1”を表す信
号)信号は分配部(第4図)のエラ−3チェック回路4
73においてチェックされ、もしこれが検出されないと
何らかの障害が発生しているものと判断される。
この終端ユニットはアドレスカウンタ方式の場合にも簡
単な回路の変更で使用することができる。
すなわち、第6図(a)、第6図細)と同様にカウンタ
とアドレス設定回路(信号伝送用に割当てたアドレスの
後のアドレスを設定)、−数回路により終端のアドレス
を検出して出力を発生し、その出力をアンド回路A1に
供給する構成とし、クロック信号によりフリップフロッ
プ回路93をセットすればよい。
前段からは、スタート信号線S、データ信号腺り、アー
ス線Gおよび電BWAPC予備電源用)が接続され、デ
ータ信号線りからダイオードdとコンデンサC1とによ
り平滑された電源(はぼ24■)を得て、更にCV95
から各電子回路(シフトレジスタ等)用の電源Vccを
生成する。
(エラーチェック動作〕 分配部(第4図参照)の実施例の説明において触れたエ
ラーチェック動作について以下に説明する。
第4図および第8図(b)のタイムチャートを用いて説
明すると、被制御部またはセンサ部の間の信号伝送のた
めの最後のクロック(2番目とする)の次の時点(p+
1)でシフトレジスタ45の出力端子p+1から出力が
発生し、このタイミングでエラ−1チェック回路471
によるENDチェックが行われる。
すなわち、この時、制御部側の第1ユニット群(制御部
側)の最後に接続されたユニットのシフトレジスタの終
端からスタート信号が発生し、これを第4図の左端に示
すR端子に供給する。このスタート信号をクロック信号
p+lのタイミングでエラーlチェック回路471でチ
ェックする。
但し、この機能は制御部側の第1ユニント群がスタート
信号線方式の場合に構成することができる。
もし、“1”信号が検出されないと、全部のユニットに
データ信号が伝わらなかったことがわかる。その場合オ
ア回路475.ドライバ476を介してリレーx477
を駆動して、その接点により監視ランプを点灯する。こ
の場合、エラー発生で通常点灯しているランプを消灯す
るようにしてもよい。
次のクロック信号p+2のタイミングでは、データ信号
線のレベル(クロック信号のタイミング)が12v(0
”信号)であるかのエラー2チェックを行う、すなわち
、データ信号線り上の信号レベルを比較器483におい
て12Vの電圧と比較して、12Vより低い信号レベル
のとき“l”出力を発生し、それ以外の時°“0”を発
生する。その反転出力(ノット回路を介した)はエラ−
2チェック回路472に供給され、“ビが入力されれば
正常、“O”であればエラー出力を発生する。
このエラー2チェックは、全てのユニットへのデータ信
号の伝送が終了した時点において行われるので、データ
信号線り上には“1”信号(OVの電圧)が現れないは
ずであるが、何らかのエラー(データ信号線とアース線
の短絡や、アドレスの設定の誤りなど)が発生した時に
“ビ信号が発生するとこのエラ−2チェック回路472
により検出することができる。
次のクロック信号p+3のタイミングでは、エラ−3チ
ェック回路473により、データ信号線りの信号が1″
であることを確認し、′0”ならエラー検出出力を発生
する。すなわち、このタイミングでは分配部のシフトレ
ジスタ45からのp+3の出力により、第8図(b)の
■に示すように、クロック信号の前半の24Vが出力さ
れないで12■が継続して出力される。これに対応して
、第7図に示す終端ユニットから、第9図のタイムチャ
ートに示すように既に説明した動作により0■レベル(
“1”)の信号がデータ信号線りに出力される。従って
、この時のデータ信号線上の信号を分配部の比較器48
3で検出し、エラ−3チェック回路473においてp+
4の立ち上がりエツジでチェックする。もし、その信号
が0″なら断線、短絡事故などで伝送ケーブルが終端ま
で届いていないというエラーが検出される。
次のクロック信号p+4のタイミングでは、分配部のシ
フトレジスタ45のp+4の出力によりカウンタ43が
リセットし、その立ち下がり時にスタート信号線方式の
ユニットへ供給するスタート信号(スタート信号線S)
をフリップフロップ回路46から発生する。そのバッフ
ァ481,482から出力されたスタート信号をアンド
回路480で検出してエラ−4チェック回路474でチ
ェックして、もし異常(発生してないとき)ならエラー
出力を発生し、他のエラー検出時と同様にリレーXを駆
動する。
[発明の効果] 本発明によれば、分配部に入カニニットと出力ユニット
を接続し、分配部から電源に重畳したクロック信号を共
通のデータ信号線に出力することにより制御部と被制御
部およびセンサ部間の双方向の高速な信号伝送を、簡易
な構成で実現することができる。
本発明のアドレスカウンタ方式のユニットを用いる構成
によれば、少ない線路により構成することができ配線の
コストが安価となり、ユニットの接続配置が簡単になる
。そして、各ユニットに対するアドレスの割り付けを任
意に行うことができるのでユニットの追加、削除が必要
な位置で自由に行える。また、この方式によれば、一つ
の入カニニットに対応する出力ユニットを第1ユニット
群および第2ユニット群の全体にわたり複数個設けるこ
とにより、同一のデータ信号を任意の複数位置に分岐伝
送することが可能となる。
さらに、信号伝送の実行中に常時エラーのチェックを行
うことができ、エラーが発生すると直ちに検出すること
ができ信鯨性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成図、第2図はスタート信号線
方式の出力ユニットと入カニニットの基本構成図、第3
図はアドレスカウンタ方式の出力ユニットと入カニニッ
トの基本構成図、第4図は分配部の実施例構成図、第5
図(→及び第5図[有])はスタート信号線方式の出力
ユニットおよび入カニニットの実施例構成図、第6図(
a)及び第6図[有])はアドレスカウンタ方式の出力
ユニットおよび入カニニットの実施例構成図、第7図は
終端ユニットの実施例構成図、第8図(a)及び第8図
(b)は実施例のタイムチャート、第9図は終端ユニッ
トのタイムチャート、第10図は従来例の構成図である
。 第1図中、 10:制御部 11:第1出力ユニット 12:第1入力ユニット 13:分配部 14:第2出力ユニット 15:第2入力ユニット 16:被制御部 17:センサ部 18.19;終端ユニット D:データ信号線 G:アース線 Sニスタート信号線 P:電源線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)制御部からの制御信号を被制御部に伝送すると同
    時にセンサ部からの監視信号を制御部に伝送する制御・
    監視信号伝送方式において、 電源電圧レベルをクロック信号のタイミングで一定幅の
    異なるレベルに変換した信号をデータ信号線に出力する
    とともにスタート信号およびアース信号を発生する分配
    部を設け、制御部からの並列な制御信号を直列信号に変
    換してデータ信号線に供給するm個(m≧1)の第1入
    力ユニットと、センサ部から入力された監視信号をデー
    タ信号線から取出し制御部に並列に出力するn個(n≧
    1)の第1出力ユニットとからなる第1ユニット群を上
    記分配部に接続し、データ信号線からの直列な制御信号
    を並列信号に変換して被制御部に出力するm個の第2出
    力ユニットと、センサ部からの並列信号を直列信号に変
    換してデータ信号線に供給するn個の第2入力ユニット
    とからなる第2ユニット群を上記分配部に接続し、 前記各ユニットはデータ信号線から電源を生成する手段
    、クロック信号抽出手段およびシフト手段を備え、 第1,第2入力ユニットはデータ信号線上の予め割当て
    られた位置のクロック信号レベルを入力された2値信号
    に応じたレベルに設定し、 第1,第2出力ユニットはデータ信号線上の前記第2,
    第1入力ユニットのそれぞれに割当てられた位置に対応
    するクロック信号レベルを抽出して出力することを特徴
    とする制御・監視信号伝送方式。
  2. (2)請求項1において、前記分配部はスタート信号を
    スタート信号線に供給し、 前記第1ユニット群および第2ユニット群の各先頭のユ
    ニットを該分配部のスタート信号線と接続し、各群のユ
    ニットは順次スタート信号線、データ信号線およびアー
    ス線により接続して順にスタート信号が伝達されること
    を特徴とする制御・監視信号伝送方式。
  3. (3)請求項1において、前記分配部は前記データ信号
    線にスタート信号としてクロック信号と異なる波形を供
    給するスタート信号発生手段を備え、前記第1ユニット
    群および第2ユニット群の各ユニットは、分配部に接続
    された共通のデータ信号線とアース線の任意の位置にそ
    れぞれ接続され、データ信号線上のスタート信号により
    起動してクロック信号を計数するカウンタを備え、 該カウンタが各ユニットに設定されたアドレスに対応す
    る計数値になると、各ユニットの入力または出力動作を
    開始することを特徴とする制御・監視信号伝送方式。
  4. (4)請求項1において、前記分配部はスタート信号を
    スタート信号線に供給すると共にスタート信号としてク
    ロック信号と異なる波形をデータ信号線に供給し、 上記第1ユニット群の各ユニットは、スタート信号線,
    データ信号線およびアース線により順次接続しスタート
    信号が接続順に伝達され、 上記第2ユニット群の各ユニットは、データ信号線とア
    ース線の任意の位置に接続され、データ信号線上のスタ
    ート信号により起動してクロック信号を計数するカウン
    タを備え、該カウンタが設定されたアドレスに対応する
    計数値になると、そのユニットの入力または出力動作を
    開始することを特徴とする制御・監視信号伝送方式。
  5. (5)請求項1において、前記分配部はスタート信号を
    スタート信号線に供給すると共にスタート信号としてク
    ロック信号と異なる波形をデータ信号線に供給し、 上記第1ユニット群の各ユニットは、データ信号線とア
    ース線の任意の位置に接続し、データ信号線上のスター
    ト信号により起動してクロック信号を計数するカウンタ
    を備え、該カウンタが設定されたアドレスに対応する計
    数値になると、そのユニットの入力または出力動作を開
    始し、 上記第2ユニット群の各ユニットは、スタート信号線,
    データ信号線およびアース線により順次接続しスタート
    信号が接続順に伝達されることを特徴とする制御・監視
    信号伝送方式。
  6. (6)請求項1乃至5において、 上記分配部は電源出力を電源線に供給し、第1ユニット
    群および第2ユニット群の各ユニットは該電源線と接続
    され、各ユニットが制御する機器の駆動用電源および各
    ユニット内電子回路動作用電源の一方または両方に使用
    することを特徴とする制御・監視信号伝送方式。
  7. (7)請求項1乃至6において、 前記第1ユニット群または第2ユニット群の一方の最後
    のアドレスに対応するユニットに終端ユニットを接続し
    、 該終端ユニットは、第1または第2ユニット群の全ユニ
    ットに割り当てられたクロック信号の後のクロックのタ
    イミングで特定の波形を発生する手段を備え、 前記分配部は、全ユニットへのクロック信号の後に更に
    データ信号線にクロック信号を供給すると同時に該デー
    タ信号線のクロック信号位置のレベルを検出して線路状
    態をチェックすることを特徴とする制御・監視信号伝送
    方式。
  8. (8)請求項3乃至7において、 データ信号線とアース線の任意の位置に接続され、デー
    タ信号線上のスタート信号により起動してクロック信号
    を計数するカウンタを備えた複数の出力ユニットの各カ
    ウンタに同一のアドレスに対応する数値を設定し、 該複数の出力ユニットは対応する1つの入力ユニットの
    データ信号に対して同時に出力を行うことを特徴とする
    制御・監視信号伝送方式。
JP1140826A 1988-08-26 1989-06-02 制御・監視信号伝送方式 Expired - Lifetime JP2760382B2 (ja)

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