JPH0824393B2

JPH0824393B2 - 受信器

Info

Publication number: JPH0824393B2
Application number: JP62247760A
Authority: JP
Inventors: デビッド・エル・マクゴーワン・サード; アーサー・エム・オルセン; スティーブン・エム・オクセンバーグ
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS63121396A; US4797669A; CA1275314C

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、工業計測などにおいて、２線式伝送路を介
し各種計測値の受信を行う場合に適用される受信器に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、工業計測においては、差圧発信器、電磁流量計
発信器などからの計測出力を遠隔地点へ伝送する場合、
一般に４〜20mAの範囲のアナログ電流を用い、そのアナ
ログ電流値でもって計測値を表すという統一アナログ信
号が用いられている。計測値の受信側では、４〜20mAの
範囲のアナログ電流が所定の抵抗を流れるように構成さ
れ、上記抵抗における電圧降下から計測出力をキャッチ
する。このようにして計測出力は、プロセス変数とし
て、受信側に設けられたプロセス制御システムに与えら
れる。

しかし、差圧発信器や電磁流量計発信器は、広域に分
散して設置されるのが一般的であり、これらの調整や動
作状況のチェックを行うには、係員が巡回のうえ保守、
点検作業を行わねばならなかった。そこで、既存の設備
をできるだけ利用して、差圧発信器や電磁流量計発信器
の動作状態のチェックや調整を遠隔操作で可能とするた
めに、米国特許第4,520,488号に開示の手法が利用され
るに至っている。

すなわち、２線式伝送路へ橋絡接続できる通信器を用
い、この通信器を２線式伝送路へ橋絡接続し、通信器か
らディジタル・コマンド信号を２線式伝送路を介して発
信器へと送信すると、そのコマンド信号を受信した発信
器は、アナログ信号の送信を中止の上、通信器からのデ
ィジタル信号に応動して応答送信を行い、この応答送信
を橋絡接続された通信器が受信するよう構成されてお
り、通信器と発信器との間のディジタル信号の送受信に
より、上述のチェックや調整を可能としている。

しかし、発信器は、通信器とディジタル信号の送受信
を行っている間は、アナログ信号の送信を中止し、計測
値の伝送を中断するため、この間に計測値が変化しても
受信側、即ちプロセス制御システムへ伝送されず、計測
値に応じたプロセス制御のための制御演算が即応して行
われないものとなり、プロセス制御がプロセス変数の変
化に追従できなくなるという問題を生じている。

したがって、発信器から受信器へ送信する計測値を示
す信号にもディジタル信号を用い、通信器からのコマン
ド信号に応じて行われる発信器からの応答には、コマン
ド信号に対しての応答信号に、計測値を付加したものが
送信されるようにすることによって、計測値の伝送を極
力保証する手法が開発されるに至っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、共通の伝送路により同一形式のディジタル信
号として計測値以外の信号も伝送を行なえば、伝送路へ
接続された受信器においてすべての信号が受信され、計
測値以外の信号も混同して受信すると、受信側の制御状
況が混乱し、場合によっては危険となる問題を生ずる。

したがって、本発明は、各信号へ宛先を示すアドレス
コード等を付加することなく、簡単な構成により計測値
のみを判別して受信できる受信器の提供を第１の目的と
するものである。

また、計測値以外は受信することなく、受信側におい
て制御状況に混乱を生ずることのない受信器の提供を第
２の目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題を解決するため、本発明はつぎの手段によ
り構成するものとなっている。

すなわち、通信器からのディジタル信号によるコマン
ド信号、および、発信器からのディジタル信号による計
測値ならびにコマンド信号に応ずる応答信号を伝送する
２線式伝送路へ接続され、計測値の受信を行なう受信器
において、伝送路の無信号状態が所定時間継続したこと
の判断を行なう時間規制手段と、この手段の判断後に受
信した信号を特定の時間長のみ有効とする制御手段とを
設けたものである。

〔作用〕

したがって、計測値と共に応答信号の送信が行なわれ
ても、送信の開始から所定時間長の期間に計測値のみを
送信するものとし、かつ、この送信より以前に所定時間
の無信号状態を設けるものとして発信器の送信状況を定
めておくことにより、受信器においては、無信号状態が
所定時間継続した後の受信開始に応じ、これから所定時
間長のみの受信々号を有効とすれば、確実に計測値のみ
の受信が行なわれる。

〔実施例〕

以下、実施例を示す図によって本発明の詳細を説明す
る。

第２図は、全構成のブロック図であり、線路1₁,1₂か
らなる２線式伝送路（以下、伝送路）に対し電流を供給
する電源部（以下、PS）２が設けられていると共に、伝
送路の他端には、差圧発信器、電磁流量計等の発信器
（以下、TX）３が接続されており、TX3が電流値Ｉをパ
ルス状に制御し、ディジタル信号として伝送路へ通じ、
これによって計測値を送信するものとなっている。

また、伝送路中には、電圧降下素子として抵抗器R_Lが
直列に挿入されており、抵抗器R_Lの端子電圧を受信器
（以下、RX）４へ与え、RX4においてディジタル信号の
受信を行なうものとし、この受信出力を母線５を介して
ポストコンピュータ等の主制御部（以下、MC）６へ更に
与えており、こゝにおいて、、RX4から与えられたディ
ジタル信号の計測値に基づく制御演算を行ない、母線５
を介し図上省略した制御対象機器へ制御データを送出
し、これの制御を行なうものとなっている。

なお、母線６には、ブラウン管表示器およびキーボー
ド等を備えた操作部（以下、OP）７が接続されており、
これによって制御状況の表示を行なうと共に、MC6およ
びRX4に対する指令を与えることが自在となっている。

一方、抵抗器R_LよりもTX3側の伝送路には、携帯形の
通信器（以下、CT）８が橋絡接続されており、これが電
流値Ｉをパルス状に変化させ、ディジタル信号のコマン
ド信号としてTX3へ送信すると、これがTX3において受信
され、受信に応じてTX3が電流値Ｉを同様に変化させ、
ディジタル信号の応答信号としてCT8へ送信するため、
これがCT8において受信されるものとなっている。

第３図は、抵抗器R_Lに通ずる電流値Ｉの時間ｔに応ず
る変化状況を示す波形図であり、この場合、ディジタル
信号は例えば４〜20mAの範囲I₁〜I₂により変化するパル
スコードとなっており、TX3の計測値に応じて定まる計
測値ワードW_PVは、各々が８ビットのバイトBY0〜BY3に
より構成される４バイトからなり、各バイトBY0〜BY3の
時間長を例えば50m secのt₁としたとき、計測値ワードW
_PVの時間長は4t₁、これにつぐ休止期間はt₁として定め
られ、この計測値ワードW_PVがTX3の線路端子間に通ずる
電流Itの変化により反復して送信され、これによって、
常に最新の計測値がRX4へ伝送されている。

この状態において、計測値ワードW_PVの送信終了に応
じ、CT8から線路端子1₁,1₂間へ通ずる電流Icの変化によ
り、コマンド信号REQを同様のパルスコードとして休止
期間t₁より短い受信待機期間t₂以内において送信する
と、この電流値変化は、抵抗器R_Lの電圧降下変化を生
じ、TX3側の線路1₁,1₂間電圧変化としてTX3へ与えら
れ、これによってコマンド信号REQがTX3により受信され
る。

すると、TX3は、コマンド信号REQに応じて計測値ワー
ドW_PVの送信を中止し、コマンド信号REQの終了後、一定
時間t₃を経てから電流Itにより、４バイトの計測値ワー
ドW_PV、およびコマンド信号REQに対する２バイトの応答
ワードW_REを一体として送信し、この時間長６t₁の送信
をスタートワードW_RE(S)乃至エンドワードW_RE(E)まで休
止期間t₁を介し反復して送信した後、再度、計測値ワー
ドW_PVの反復送信を開始する。

このため、前述と同様に線路1₁,1₂間の電圧変化が生
じ、これがCT8により受信される。

また、計測値ワードW_PVは、各ビットB0〜B31中、先頭
バイトBY0の先頭ビットB0によりTX3が正常か否か等のス
ティタスSTを示し、次位ビットB1により、センサの特性
に応じて計測値が計測量と直線的な比例関係のＬ、また
は、２乗比例関係のＳであるかを示し、第３位のビット
B2によっては、連続するバイト数が４バイトか６バイト
かの連続バイト数NBを示し、後位側のビットB4〜B7によ
っては、バイトBY1〜BY3により伝送する計測値の種別D_A
を示しており、次位バイトBY1以降においては、計測値D
_PVを示すものとなっている。

なお、ワードW_PV＋W_REにより、計測値を応答信号へ付
加して送信する際には、計測値ワードW_PVに連接して応
答ワードW_REを送信する。

たゞし、各ワードのバイト数および各バイトのビット
数は、状況に応じて定めればよく、時間長t₁〜t₃等も伝
送速度にしたがって選定すればよい。

第４図は、CT8のブロック図であり、マイクロプロセ
ッサ等のプロセッサ（以下、CPU）11を中心とし、固定
メモリ（以下、ROM）12、可変メモリ（以下、RAM）13、
キーボード（以下、KB）14、数字表示器等の表示器（以
下、DP）15、ユニバーサル非同期送受信部（以下、UAR
T）16および、インターフェイス（以下、I/F）17等が周
辺に配され、母線18により相互間が接続されており、RO
M12へ格納されたプログラムをCPU11が実行し、所定のデ
ータをRAM13へアクセスしながら制御動作を行なうもの
となっている。

ここにおいて、KB14から所望のデータを与えれば、こ
れに応じてCPU11がUART16を制御すると共に、I/F17を介
してゲートパルスPcg₁を“H"（高レベル）として送出す
るため、ANDゲート19がオンとなり、UART16から送出さ
れる“H"の送信パルスが電流制御部（以下、CC）20へ与
えられ、これに応じて線路端子T₁からT₂への電流Icが通
ずる。

また、線路1₁,1₂間の線間電圧は、ディジタル信号の
周波数成分のみを通過させる滞域濾波器等の濾波器（以
下、FL）21を介し、比較器（以下、CP）22の一方の入力
へ与えられており、他方の入力へ与えられている基準電
圧Ecsとの比較がなされ、基準電圧Ecs以上のレベルが受
信出力として抽出されるものとなっている。

このため、コマンド信号REQの送信終了後、計測値ワ
ードW_PVの先頭ビットB0を示す受信出力がI/F17を介して
与えられるのに応じ、I/F17からゲートパルスPcg₂を
“H"として送出し、ANDゲート23をオンとすれば、次位
ビットB1以降を示す受信出力がUART16へ与えられ、これ
の出力に応じてDP15による受信データの表示が行なわれ
る。

なお、TX2が計測値ワードW_PVの反復送信を行なってい
るときも、同様に受信がなされ、DP15による計測値の表
示が自在となっている。

第５図は、CC20の回路図であり、抵抗器R₁およびコン
デンサC₁による雑音除去用の低域濾波器を介するANDゲ
ート19からの送信パルスは、差動増幅器（以下、Ａ）31
により増幅されたうえ、電界効果形等のトランジスタQ₁
をオンとするため、抵抗器R₂,R₃を経て電流Icが通ず
る。

なお、抵抗器R₃の端子電圧は、抵抗器R₄を介してA31
へ負帰還されており、これによって電流Icが所定の値に
保たれる。

第６図は、CT8の外形斜視図であり、手持形のケース4
1にDP15およびKB14が配されていると共に、コード42が
導出されており、コード42の先端には線路端子T₁,T₂と
してのクリップ43が接続され、線路1₁,1₂に対する着脱
が自在となっている。

第７図は、TX3のブロック図であり、第４図と同様のC
PU51、ROM52、RAM53、UART54、I/F55等を母線56により
接続し、第４図と同様にCPU51が制御動作を行なうもの
となっているが、差圧等を検出する圧力センサ（以下、
PSS）57、および、PSS57の温度を検出する温度センサ
（以下、TSS）58の各出力を選択するマルチプレクサ
（以下、MPX）59、これの出力をディジタル信号へ変換
するアナログ・ディジタル変換器（以下、ADC）60が設
けてある。

また、線路端子T₁には、電源回路（以下、PSC）61が
接続され、この場合は、線路1₁から4mAの電流を取り入
れ、安定化のうえ局部電源Etとして各部へ供給している
と共に、線路1₁,1₂間の線間電圧は、ディジタル信号の
周波数成分のみを通過させる帯域濾波器等のFL62を介
し、第４図と同様にCP63へ与えられており、ここにおい
て、第４図と同様に基準電圧Etsと比較され、CP63が受
信出力を生じ、ANDゲート64を介しUART54へ与えるもの
となっている。

このため、計測値ワードW_PVの送信終了後、受信モー
ドの設定に応じて“H"のゲートパルスPtg₁を送出すれ
ば、これによってANDゲート64がオンとなり、この間に
コマンド信号REQが与えられると、これに応ずるCP63の
受信出力は、UART54へ与えられ、コマンド信号REQの受
信が行なわれると共に、これ以降はCC65がオフ状態とな
り、計測値ワードW_PVの反復送信を中止する。

ついで、コマンド信号REQの受信終了後、一定時間t₃
の経過に応じ、CPU51がI/F55を介し、“H"のゲートパル
スPtg₂を送出すると共に、UART54を制御すれば、オンと
なったANDゲート66を介して送信パルスが送出され、CC6
5へ与えられるものとなり、各ワードW_PV＋W_REに応じた
電流がCC65を流通する。

また、計測値および応答信号を示す各ワードW_PV＋W_RE
の送信が終了すると、CPU51は、計測値ワードW_PVに応じ
た送信パルスの送出のみを反復するものとなり、これに
よって再び計測値の反復送信が行なわれる。

なお、CC65の構成は、第５図に示すものと同様であ
る。

このほか、TX3は、EPROM等の不揮発性メモリを備え、
必要とするデータをこれの中へ格納するものとなってお
り、電源断が生じても、これらのデータは保持されるも
のとなっている。

また、CPU51は、MPX59を制御し、PSS57とTSS58との各
検出々力を交互に、かつ、一定周期によりADC60を介し
て取込み、RAM53へ格納しており、PSS57の検出々力に応
じて変換演算を行ない、これによって求めた計測値をコ
ード化のうえUART54へ送出し、計測値ワードW_PVの送信
を行なっているが、コマンド信号REQの内容によって
は、TSS58の検出々力を同様に送信し、あるいは、PSS57
とTSS58との各検出々力を交互にまたは組み合せて送信
するものとなっている。

第２図は、RX4のブロック図であり、第４図のCPU11と
同様なCPU71、ROM72、RAM73およびI/F74、75を母線76に
より接続し、CPU11と同様の動作をCPU71が行ない、受信
上の制御を実行するものとなっており、I/F74には、複
数の伝送路からの入力IN₁〜IN_nが与えられ、これらから
の電流値変化に基づくディジタル信号を順次にかつ反復
して受入れ、CPU71が所定の処理を行なってからI/F75を
介してMC6へ送出すると共に、I/F75を介するMC6またはO
P7からの指令に応じてCPU71が指令内容および処理上の
各種データをRAM73へ格納し、これらにしたがって受信
したディジタル信号の処理を行なうものとなっている。

第８図は、CPU71による制御状況のフローチャートで
あり、（Ａ）は割込処理、（Ｂ）は定率処理を示し、
（Ａ）においては、第３図の時間長t₁よりも短い一定周
期により割込処理を反復しており、何等かの受信々号が
「受信終了？」301のＹ（YES）となれば、CPU71中へ構
成した時間長「t₁タイマー・スタート」302を行ない、
これの「タイムアップ？」311がＹとなるのに応じて
「受信準備フラグ・セット」312を行なう。

また、（Ｂ）においては、ステップ312と対応して
「受信準備フラグ・セット？」401をチェックし、これ
がＹであればI/F74からの受信々号受入を開始し、第３
図の先頭バイト「BY0・受信終了？」402がＹとなるのに
応じ、一旦RAM73へ格納した各ビットを読み出し、特定
ビットとしてのビットB2により示されるバイト数「NB解
読」403を行ない、これによって与えられた「指定のBY1
〜BYn・取込み」411により、次位バイトBY1以降を指定
された所定の時間長にわたってRAM73へ順次に格納し、
これらを有効データとして扱うのに対し、これら以外は
取込みを行なわず無効としてから、ステップ312と対応
して「受信準備フラグ・リセット」412を行ない、これ
によって受信々号の受入を停止し、「EXIT」および他の
ルーチンを介してステップ401以降を反復する。

したがって、ステップ302,311により第３図の休止期
間t₁または一定時間t₃の無信号状態が所定時間継続した
ことの判断がなされ、この判断の後にステップ403,411
の実行により、特定の時間長のみバイトBY0〜BYnが取込
まれて有効となるのに対し、これ以外のバイトは無効と
なり、計測値ワードW_PVのみが確実に判別のうえ受信さ
れ、これがMC6へ転送されて制御演算に用いられるた
め、制御上の混乱を生じない。

なお、コマンド信号REQの送信状況は、t₁＞t₂であ
り、ステップ311がＹとならず、これに応じてステップ4
01がＮ（NO）であり、独立した計測値ワードW_PVとはな
らないため、当然に無効となり、RX4が関与しないもの
となる。

たゞし、計測値ワードW_PVのバイト数が一定であり、
あらかじめ定められている場合は、ステップ403を省略
し、バイト時間長t₁の整数倍に定めた特定時間長を用
い、ステップ411において「一定数のバイト取込み」を
行なうものとすればよい。

したがって、各ワードおよび信号へ特に相手先を指定
するアドレスコード等を付加することなく、TX3とRX4と
の間の計測値伝送が確実に行なわれ、RX4側の制御状況
に混乱を生ずることが完全に阻止されると共に、RX4で
は、タイマー等の簡単な手段により計測値ワードW_PVの
選択受信を行なうことができる。

第９図は、他の実施例を示す第３図と同様な図であ
り、（Ａ）においては、計測値ワードW_PVおよび応答ワ
ードW_REを時間長14t₁の14バイトにわたり一体として送
信し、（Ｂ）においては、コマンド信号REQの受信後、
最新の計測値に基づく計測値ワードW_PVを２回送信して
から計測値および応答信号の各ワードW_PV＋W_REを14バイ
トにわたり同様に送信している。

なお、計測値ワードW_PVは、常時最新の計測値に基づ
くものを送信すれば、RX4側の制御上好適であるが、許
容範囲の計測値変化に対しては直前の値を反復送信し、
許容範囲を越える変化を生じたときに最新の値を送信す
るものとしてもよい。

したがって、RX4においては、タイマー等の簡単な時
間規正手段を設けることにより、計測値ワードW_PVのみ
を確実に判別して受信するものとなり、計測値以外の受
信により受信側において制御上の混乱を生ずることがな
く、制御状況が安定となる。

たゞし、期間t₁と時間t₃とは、条件に応じ同一として
もよく、これにしたがってステップ302の設定時間を定
めればよい。

また、制御手段としてCPU51を用いるほか、各種論理
回路の組み合せにより構成した専用の制御回路を用いて
も同様であり、第３図においては、各バイト毎にパリテ
ィチェック用のビットを付加し、あるいは、TX3の個別
コード等を付加するものとしてもよく、RX4において制
御演算を行なうものとしてもよい等、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、簡
単な構成により、計測値のみを確実に受信できると共
に、計測値以外の受信により制御上の混乱を生ずること
がなく、制御状況が安定となり、各種計測用の受信器に
おいて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図は全構成のブロック
図、第２図は受信器のブロック図、第３図は電流値の変
化状況を示す波形図、第４図は通信器のブロック図、第
５図は、電流制御部の回路図、第６図は通信器の外形斜
視図、第７図は、発信器のブロック図、第８図（Ａ）お
よび第８図（Ｂ）は制御状況を示すフローチャート、第
９図（Ａ）および第９図（Ｂ）は本発明の他の実施例を
示す第３図と同様な図である。 1₁,1₂……線路２……PS（電源部）３……TX（発信器）４……RX（受信器） 71……CPU（プロセッサ） 72……ROM（固定メモリ） 73……RAM（可変メモリ） 74,75……I/F（インターフェイス） W_PV……計測値ワード W_RE……応答ワード REQ……コマンド信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者スティーブン・エム・オクセンバーグアメリカ合衆国 18954 ペンシルバニア州リッチボロートウイッケンハムドライブ 71

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル計測値が発信器から伝送路を介
して送られ、前記伝送路に接続し得る通信器から前記伝
送路を介して前記発信器に送られたディジタルコマンド
信号に対して前記発信器から発生された応答信号も前記
伝送路を介して送られる装置において、ディジタル計測
値の受信用に前記伝送路に接続される受信器であって、前記伝送路の無信号状態が所定時間継続したことの判断
を行う時間規制手段と、この時間規制手段の判断後に受信した信号を特定の時間
長のみ有効とする制御手段とを設けたことを特徴とする受信器。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の受信器におい
て、前記所定時間は、受信信号の所定ビットに応じて決
定されることを特徴とする受信器。
【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
受信器において、前記伝送路が２線式伝送路であること
を特徴とする受信器。