JPH0467817B2 - - Google Patents

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JPH0467817B2
JPH0467817B2 JP59191655A JP19165584A JPH0467817B2 JP H0467817 B2 JPH0467817 B2 JP H0467817B2 JP 59191655 A JP59191655 A JP 59191655A JP 19165584 A JP19165584 A JP 19165584A JP H0467817 B2 JPH0467817 B2 JP H0467817B2
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    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J7/00—Multiplex systems in which the amplitudes or durations of the signals in individual channels are characteristic of those channels
    • H—ELECTRICITY
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    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

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  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２線式伝送路により接続された通信
装置相互間の信号送受信に適用される通信方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
工業プロセス等においては、バルブ等を遠隔制
御する場合、一般にポジシヨナと称される受信装
置が設けられ、中央の制御装置から例えば４〜20
ｍＡの範囲により変化する電流値により信号を伝
送し、これを受信装置が受信のうえ、電流値に応
じた制御を行なうものとなつている。
しかし、これによつては、アナログ電流値によ
つてのみ信号の伝送が行なわれるため、同時に二
つのデータを伝送することが不可能であると共
に、制御上の監視信号等を制御装置側へ伝送する
場合には、更に別途の伝送路と伝送装置とを設け
ねばならず、更に、制御装置側において同時に
各々二つのデータを送受信する際には、各方向毎
の伝送路および装置を各々２対向ずつ設ける必要
が生じている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
したがつて、従来においては、同時に各々二つ
のデータを送受信する際には、設備費が高価とな
り、かつ、保守、点検の対象部位が増大し、保全
上の工数が大となる等の欠点を生じている。
本発明は、従来のかゝる問題点を根本的に解決
する目的を有し、同時に各々二つのデータを送受
信できるものとした極めて効果的な、通信装置を
提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
したがつて、本発明はつぎの構成により目的を
達成するものとしている。
すなわち、この発明においては、第１の通信装
置と第２の通信装置を２線式伝送路で接続して信
号の授受を行なう通信装置において、第１の通信
装置（第２図）は、第１の送信データSA1に応じ
た所定範囲内の値のアナログ信号に第２の送信デ
ータSA2に応じた所定コードのパルス信号を重畳
した合成信号を、２線式伝送路Ｌへ線路電流の値
の変化として供給する送信手段A1，Q1と、２線
式伝送路の線間電圧VLを検出し、この検出出力
から第２の通信装置から送られてくる第３の送信
データSB1に応じたアナログ信号と第４の送信デ
ータSB2に応じたパルス信号とを分離して出力す
る受信手段A2，INT1，FL1とからなり、第２の
通信装置（第３図）は、２線式伝送路の線路電流
を検出してこの検出出力から第１の通信装置から
送られてくる第１の送信データに応じたアナログ
信号と第２の送信データに応じたパルス信号とを
分離して出力する受信手段Rs，INT2，FL2と、
第３の送信データに応じたアナログ信号に第４の
送信データに応じた所定コードのパルス信号を重
畳した合成信号を、２線式伝送路へ線間電圧の値
の変化として供給する送信手段A11，Q11，A12，
Q12とから構成したものである。
〔作用〕
したがつて、両通信装置間で、線路電流および
線間電圧のそれぞれにおけるアナログ値およびデ
イジタル的変化を用い、合計４つのデータが同一
の伝送路により伝送できるものとなる。
〔実施例〕
以下、実施例を示す図によつて本発明の詳細を
説明する。
第２図は、第１の通信装置を示すブロツク図で
あり、直列デイジタル信号の送信データSA1は直
接、アナログ信号の送信データSA2はアナログ・
デイジタル変換器（以下、ADC）Ａ／D1を介し、
マイクロプロセツサ等のプロセツサおよびメモリ
等からなる制御部CNT1へ与えられ、こゝにおい
て、各々がアナログ値またはコード化されたパル
ス状信号へ変換されたうえ、アナログ値に対しパ
ルス状信号の重畳処理がなされ、例えば、送信デ
ータSA1が所定範囲内のアナログ値、送信データ
SA2が所定のコードにより示されるパルス信号と
なり、これらの合成値がデイジタル・アナログ変
換器（以下、DAC）Ｄ／A1を介し、差動増幅器
A1へ送出される。
すると、同増幅器A1は、DAC・Ｄ／A1のアナ
ログ出力に応じてトランジスタQ1のコレクタ・
エミツタ間インピーダンスを制御するため、２線
式伝送路（以下、伝送路）Ｌを構成する線路L1，
L2へ接続される線路端子t1，t2間へ電源Ｅと直列
に接続されたトランジスタQ1のインピーダンス
変化にしたがい、電源Ｅから伝送路Ｌへ送出され
る線路電流ILの値が変化する。
たゞし、トランジスタQ1のエミツタ側には、
抵抗器Rfが挿入されており、これの端子電圧が
差動増幅器A1へ負帰還として与えられているた
め、これによつて、線路電流ILの値がDAC・
Ｄ／A1の出力に応じた値へ安定化されるものと
なつている。
したがつて、伝送路Ｌの線路電流ILおよび線間
電圧VLの変化状況を示す第１図のとおり、線路
電流ILは、例えば４〜20ｍＡの範囲内において送
信データSA1に応ずるアナログ値となり、かつ、
これに対して重畳したデイジタル的変化を呈し、
これによつて送信データSA2が示されるものとな
る。
なお、この例では、パルス状のデイジタル的変
化を正負方向共ほゞ同等の値とし、かつ、負から
正への変化１サイクルにより例えば論理値の
“０”を、正から負への変化１サイクルにより同
様の“１”を示すものとしている。
また、線間電圧VLも、後述のとおり第２の通
信装置による送信に応じ、アナログ値およびデイ
ジタル的変化が定まるものとなつており、この例
では正負方向の変化値が前述と同様になつている
一方、２サイクルの変化により例えば論理値の
“１”を、無変化により同様の“０”を示すもの
となつている。
このため、線間電圧VLのアナログ値およびデ
イジタル的変化を検出する目的上、第２図におい
ては高入力インピーダンスの差動増幅器A2を設
けてあり、これによつて線間電圧VLを検出し、
この検出々力を積分回路INT1により平均化して
デイジタル的変化を除去し、アナログ値を得てか
らADC・Ａ／D2によりデイジタル信号へ変換の
うえ、制御部CNT1へ与えると共に、デイジタル
的変化の周波数成分を通過させる波器FL1によ
り、比較出力からデイジタル的変化の成分を分離
し、波形成形器WF1を介したうえ直列デイジタ
ル信号として制御部CNT1へ与えている。
したがつて、制御部CNT1においては、これら
の入力に応じて変換およびデコード処理を行い、
例えばアナログ値に応じて直列デイジタル信号の
受信データRA1を送出し、デイジタル的変化に応
じては、DAC・Ｄ／A2を介してアナログ信号の
受信データRA2を送出する。
なお、第２図の装置は、一般に中央の制御装置
側へ設けられるため、各部の電源は各々と対応し
て電源部から供給されるものとなつている。
第３図は、フイールド機器等と共に設けられる
第２の通信装置を示す回路図であり、線路端子
t1，t2を介して第２図の伝送路Ｌへ接続されてお
り、これに対しトランジスタQ11のエミツタ・コ
レクタ間が直列に挿入されていると共に、これの
コレクタ側には受信用の抵抗器Rsが直列に接続
されている一方、これらと並列に抵抗器R1，R2
による分圧回路が接続され、かつ、抵抗器R3お
よびトランジスタQ12のエミツタ・コレクタ間に
よる直列回路が接続されている。
また、トランジスタQ12と並列に、負荷回路と
して、差動増幅器A11，A12、抵抗器R4〜R7によ
る分圧回路、DAC・Ｄ／A11〜Ｄ／A13、ADC・
Ａ／D11、Ａ／D12、制御部CNT1と同様な制御部
CNT2、比較器CP2、および、波形整形器WF2が
接続されており、制御部CNT2は、DAC・Ｄ／
A11、Ｄ／A12を介し基準電圧Vr1，Vr2を送出す
るものとなつている。
ここにおいて、抵抗器R1，R2および差動増幅
器A11は、第１の制御回路を構成し、DAC・Ｄ／
A11からの基準電圧Vr1に基づき、伝送路Ｌの線
間電圧VLを抵抗器R1，R2により分圧した電圧V1
に応じ、線間電圧VLを一定化する方向へトラン
ジスタQ11のインピーダンスを制御しており、こ
れによつて、線路電流ILの値にかかわらず線間電
圧VLを例えば10Vの一定値に保つている。
また、抵抗器R4，R5および差動増幅器A12は、
第２の制御回路を構成し、DAC・Ｄ／A12からの
基準電圧Vr2に基づき、抵抗器R3の負荷回路側電
圧Vcを抵抗器R4，R5により分圧した電圧V2に応
じ、抵抗器R3に通ずる電流Icの値を一定化する
方向へトランジスタQ12のインピーダンスを制御
しており、各負荷回路の電源電流にかかわらず、
電流Icを例えば４ｍＡの一定値に維持している。
したがつて、抵抗器R1，R2を高抵抗値とし、
これに通ずる電流I1を無視できるものとすれば、
抵抗器Rsに通ずる電流Isは、Is＝IL−Icとなり、
Icを例えば４ｍＡのバイアス成分と等しく定める
ことにより、Isが例えば０〜16ｍＡの信号成分の
みとなるため、抵抗器Rsの端子電圧Vsを積分回
路INT2により平均化のうえ、ADC・Ａ／D11に
よりデイジタル信号へ変換して制御部CNT2へ与
えれば、これが線路電流ILのアナログ値に応ずる
送信データSA1を示すものとなる。
また、端子電圧Vsからデイジタル的変化の周
波数成分を波器FL2により抽出し、比較器CP2
において、抵抗器R6，R7により設定した基準電
圧Er2と比較し、変化分を検出のうえ波形整形器
WF2を介して制御部CNT2へ与えると、これが線
路電流ILのデイジタル的変化に応ずる送信データ
S2を示すものとなる。
したがつて、これらを制御部CNT2において変
換およびデコード処理を行ない、送信データSA1
にしたがつて直列デイジタル信号の受信データ
RB1として送出し、送信データSA2にしたがつて
DAC・Ｄ／A13を介してアナログ信号の受信デー
タRB2として送出すれば、送出データSA1，SA2
の受信が同時に行なわれる。
なお、第３図においては、以上の動作により差
動増幅器A11，A12に対し負帰還が施されており、
V1≒Vr1，V2≒Vr2の状態となつているため、次
式が成立する。
V1＝VLR2／R1＋R2＝Vr1 ∴VL＝Vr1（１＋R1／R2） ……(1) V2＝VcR5／R4＋R5＝Vr2 ∴Vc＝Vr2（１＋R4／R5） ……(2) ここにおいて、Vr1，Vr2は、制御部CNTから
のデータが一定である限り安定化されているた
め、VL，Vcも一定となり、次式が得られる。
Ic＝VL−Vc／R3 ……(3) すなわち、Icが一定となる。
一方、線路電流ILは次式によつて示される。
IL＝I1＋I2＋I3＋Is＝I1＋Ic＋Is ……(4) ここにおいて、I1≒０とすれば、 Is＝IL−Ic ……(5) したがつて、ILが例えば４〜20ｍＡの場合、Ic
＝４ｍＡとすることにより、Is＝０〜16ｍＡとな
り、Isにより示されるデータの受信に支障を与え
ず、各負荷回路に対し最大４ｍＡの電源電流を安
定に供給することができる。
なお、第２図の装置側では、差動増幅器A1乃
至トランジスタQ1の定電流回路により線路電流IL
の送出を行なつており、受端側の入力インピーダ
ンスが変化しても電流値に影響を与えることはな
い。
以上に対し、実測値等のデータを第２図の装置
へ送信するときには、送信データに応じ、電流Ic
を一定に保つ関係としながら基準電圧Vr1，Vr2
を変化させるものとして制御部CNTがDAC・
Ｄ／A11、Ｄ／A12へのデータをアナログ的にか
つこれと重畳してパルス状に変化させるため、こ
れにしたがつて線間電圧VLがアナログ的および
デイジタル的に変化し、これによつて送信が行な
われ、アタログ値およびデイジタル的変化のコー
ドにより同時に二つのデータが示されるものとな
る。
すなわち、電流Icを一定に保つには、(3)式の分
子を不変とすればよく、VL−VcをVRとすれば、
(1)および(2)式から次式が得られる。
VL−Vc＝VR＝Vr1（１＋R1／R2）−Vr2（１＋R4／R5） ∴Vr2＝〔Vr1（１＋R1／R2）−VR〕１／（１＋R4／
R5）
……(11) ここにおいて、次式の関係とすれば、 R2／R1＋R2＝R5／R4＋R5＝Ｋ ……(12) (11)および(12)式から次式の関係が成立する。
Vr2＝（Vr1１／Ｋ−VR）Ｋ＝Vr1−VR・Ｋ ……(13) したがつて、(13)式の関係を保ちながらADC・
Ａ／D11、Ａ／D12へのデータを同時に変化させ
れば、電流Icを例えば４ｍＡとしたまま、線間電
圧VLを上昇または下降させることが自在となり、
電流値による受信を行ないながら電圧変化による
送信が行なえるものとなる。
なお、電圧Vcの変化が各負荷回路の動作に影
響を与える場合には、電流I2の通ずる部位へ電圧
安定化回路を挿入すると共に、これの入力側へ抵
抗器R4，R5の回路を接続すればよい。
以上のとおり、線間電圧VLの変化による送信
を行なう目的上、第３図においては、直列デイジ
タル信号の送信データSB1が直接、アナログ信号
の送信データSB2がADC・Ａ／D12を介し制御部
CNT2へ与えられており、制御部CNT2において
これらの入力を各々変換およびコード化のうえ、
例えば送信データSB1をアナログ値とし、かつ、
送信データSB2をデイジタル的変化としてから、
アナログ値へデイジタル的変化を重畳して合成
し、この合成値に応じて(13)式の関係により基準電
圧Vr1，Vr2を同時に制御し、第１図に示す線間
電圧VLの変化として送信する。
したがつて、２線式伝送路のみにより、電源の
供給が同時に行なわれると共に、１対向の装置に
よつて各々二つのデータSA1，SA2およびSB1，
SB2の送受信が行なわれるものとなり、設備費お
よび保守、点検の工数が大幅に低減する。
第４図は、他の実施例を示すブロツク図であ
り、伝送路Ｌの一端へ一方の装置CEAを接続す
ると共に、伝統路Ｌの他端には、複数の他方の装
置CEB1〜CEBoを互に直列として接続し、装置
CEAから線路電流ILによる送信を第１図と同様に
行ない、これを装置CEB1〜CEBoにおいて同時に
受信すると共に、例えば、線路電流ILのデイジタ
ル的変化によつて示されるポーリング信号に応
じ、装置CEB1〜CEBo中の指定されたものが線間
電圧VL1〜VLo中の対応するものを第１図のとお
り変化させ、これによつて応答送信を行なうもの
となつている。
すると、VL＝VL1＋VL2＋…VLoの関係となつて
いるため、装置CEAにおいて応答送信の受信が行
なわれるものとなり、線路電流ILのアナログ値お
よびデイジタル的変化による二つのデータの送受
信、ならびに、線間電圧VLのアナログ値および
デイジタル的変化による二つのデータの送受信が
同時に行なわれる。
たゞし、装置CEAからの送信は、装置CEB1〜
CEBoにおいて共通に受信されるのに対し、装置
CEB1〜CEBoからの送信は、装置CEAにおいての
み受信されるため、線間電圧VL1〜VLoのアナロ
グ値変化範囲および絶対値を各個別に定め、ある
いは、デイジタル的変化によりアドレスコードを
表わす等の手段により、種々の双方向多重通信方
式を適用することができる。
したがつて、装置CEAと複数の装置CEB1〜
CEBoとを１回線の伝送路Ｌにより接続するのみ
によつて、装置CEAから装置CEB1〜CEBoに対し
同時に二つのデータを伝送できると共に、これと
併せて装置CEB1〜CEBo中のいずれかゝら装置
CEAに対し同時に二つのデータを伝送できるもの
となり、伝送路Ｌの共用化が実現する。
たゞし、第１図において、デイジタル的変化の
波形を正負方向共同等とすれば、平均化によりア
ナログ値となるため好適であるが、条件に応じて
正または負方向のみとしてもよく、“０”および
“１”を示す波形の選定も任意である。
また、第２図および第３図においては、トラン
ジスタQ1，Q11，Q12の代りに電果効果形トラン
ジスタ、フオトカプラ等の制御可能な可変インピ
ーダンス素子を用いてもよく、抵抗器Rf，Rs，
R3をダイオード等のインピーダンス素子へ置換
し、または、抵抗器Rsの代りに電流検出機能を
有する回路を用いても同様であり、送信データ
SA1，SA2，SB1，SB2および受信データRA1，
RA2，RB1，RB2は、相手側機器の条件に応じ
ADCまたはDACを挿入し、あるいは、省略すれ
ばよく、制御回路CNT1，CNT2を各種論理回路
を組み合せにより構成し、または、アナログ回路
により構成してもよい。
なお、第３図においては、DAC・Ｄ／A11、
Ｄ／A12を用いる代りに定電圧ダイオード等によ
り基準電圧Vr1，Vr2を発生し、送信時にこれら
を切替えるものとしてもよい。
このほか、線路電流ILは、負荷回路の所要電源
電流に応じてバイアス成分を定めればよく、モー
タ等を負荷回路に含めることができると共に、工
業プロセスにおいては、装置CEB1〜CEBoをバル
ブ、ポンプ、ダンパ等の制御対象機器側へ設け、
設置CEAから設定値、指令情報等を送信し、装置
CEB1〜CEBo側からは現在の実測値、監視情報等
を送信するものとすればよいが、各種の遠隔制
御、遠隔監視に適用できる等、種々の変形が自在
である。
〔発明の効果〕
以上の説明により明らかなとおり本発明によれ
ば、２線式伝送路で４〜20ｍＡなどの所定電流値
の範囲内でデータを伝送する通信装置に用いて、
このデータを含めて、簡単な構成により同時に
各々二つのデータが送受信できるものとなり、設
備費および保全上の工数が低減し、各種の遠隔制
御および監視上顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示し、第１図は線路電流
および線間電圧の変化状況を示す図、第２図は第
１の通信装置を示すブロツク図、第３図は第２の
通信装置を示す回路図、第４図は他の実施例を示
すブロツク図である。 VL，VL1〜VLo……線間電圧、IL……線路電流、
SA1，SA2，SB1，SB2……送信データ、RA1，
RA2，RB1，RB2……受信データ、Ｌ……伝送路
（２線式伝送路）、Q1，Q11，Q12……トランジス
タ、Rf，Rs，R3……抵抗器、A1，A11，A12……
差動増幅器、CP1，CP2……比較器、CNT1，
CNT2……制御部、CEA……装置（一方の通信装
置）、CEB1〜CEBo……装置（他方の通信装置）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の通信装置と第２の通信装置を２線式伝
    送路で接続し、両通信装置間で信号の授受を行な
    う通信装置において、 第１の通信装置は、 第１の送信データに応じた所定範囲内の値のア
    ナログ信号に第２の送信データに応じた所定コー
    ドのパルス信号を重畳した合成信号を、２線式伝
    送路へ線路電流の値の変化として供給する送信手
    段と、 ２線式伝送路の線間電圧を検出し、この検出出
    力から第２の通信装置から送られてくる第３の送
    信データに応じたアナログ信号と第４の送信デー
    タに応じたパルス信号とを分離して出力する受信
    手段とからなり、 第２の通信装置は、 ２線式伝送路の線路電流を検出し、この検出出
    力から第１の通信装置から送られてくる第１の送
    信データに応じたアナログ信号と第２の送信デー
    タに応じたパルス信号とを分離して出力する受信
    手段と、 第３の送信データに応じたアナログ信号に第４
    の送信データに応じた所定コードのパルス信号を
    重畳した合成信号を、２線式伝送路へ線間電圧の
    値の変化として供給する送信手段とからなる ことを特徴とする通信装置。
JP59191655A 1984-06-04 1984-09-14 通信装置 Granted JPS6170827A (ja)

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JP59191655A JPS6170827A (ja) 1984-09-14 1984-09-14 通信装置
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DE19853519709 DE3519709A1 (de) 1984-06-04 1985-06-01 Dialogverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
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