JPH0824394B2

JPH0824394B2 - 伝送装置

Info

Publication number: JPH0824394B2
Application number: JP24776187A
Authority: JP
Inventors: 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; フランク・ジェイ・プリツィビルスキー; ジェームス・ダブリュー・スカーレット
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: EP0266553B2; EP0266553A3; DE3782310D1; EP0266553A2; JPH01117498A; DE3782310T3; CA1293787C; EP0266553B1; DE3782310T2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、２線式伝送路を介し、センサの検出々力を
伝送する伝送装置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、米国特許第4,520,488号
により開示されているとおり、差圧センサ、流量計等の
検出々力を計測値として遠隔地点へ伝達する場合、２線
式伝送路へ通ずる４〜20mA等の統一信号が一般に用いら
れており、このアナログ信号の電流値により計測値を示
すものとなっている。

たゞし、センサの検出々力は、センサの特性に応じて
計測量との関係が非直線的な比例関係となっているもの
もあり、これを直線的な比例関係へ変換する必要を生じ
ていると共に、制御演算等に用いる運用値は、必ずしも
センサの計測範囲を用いず、これの中から所定の範囲を
抽出し、０〜100％の相対的な値としたものが用いられ
るため、センサを含む発信器においては、これらの変換
演算を行なうものとなっており、この変換演算状況を設
定し、あるいは、調整を行なうには、発信器の各々につ
いて人為的に行なうものとなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来においては、変換演算を発信器において
行なっているため、受信器へ伝送されて来る計測値は、
センサの計測範囲中から抽出された運用値のみであり、
これが何等かの原因によりオーバスケールを生じた場
合、センサの検出々力としてどの程度のオーバかを求め
ることができず、異常対策上の判断をより合理的とする
ことが不可能であると共に、運用条件の変更に応じて運
用値の所定範囲を変更するには、一般に広域へ分散配置
されている各発信器各々につき再調整を行なわねばなら
ず、多大の工数を要する等の問題を生じている。

したがって、本発明は、受信器側において、センサの
計測範囲に基づく検出々力も必要に応じて監視できる伝
送装置の提供を第１の目的とするものである。

また、受信器側において、運用値がオーバスケールを
生じたとき、実際の検出々力がどの程度のオーバかを判
断することのできる伝送装置の提供を第２の目的とする
ものである。

更に、発信器の変換演算を不要とし、これの構成を簡
略化すると共に、変換演算状況の設定および調整を不要
とした伝送装置の提供を第３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、２線式伝送路を介しセンサの検出出力を出
力として送信する発信器と、この発信器の出力を受信す
る受信器とを備える２線式伝送装置において、発信器に
より、センサの測定可能な所定の計測範囲に基づく検出
出力をディジタル信号へ変換して送信し、受信器には、
受信したディジタル信号を、所定の計測範囲の内の所定
の範囲を０％〜100％で表わされる運用範囲に対応させ
た場合における、その運用範囲内の値に変換する演算手
段を設けたものである。

〔作用〕したがって、発信器は、センサの検出々力を制御演算
等に用いられる運用値への変換はしないでそのまゝディ
ジタル信号へ変換して送信すればよいものとなる一方、
このディジタル信号を受信器において運用値へ変換する
ため、受信器側ではセンサの検出々力と運用値とのいず
れをも用いることが任意となる。

〔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１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、
これによってセンサの計測範囲（F_L〜F_U）に基づく検出
出力（以下PV_F）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い、かつ、その受信したディ
ジタル信号を、計測範囲（F_L〜F_U）の内の所定の範囲
（F₀〜F₁₀₀）を０％〜100％で表わされる運用範囲に対
応させた場合における、その運用範囲内の値（PV_W）に
変換する。この変換に関しては第８図を参照して後述す
る。変換された運用値（PV_W）は母線５を介してコンピ
ュータ等の主制御部（以下、MC）６へ与えており、ここ
において、RX4から与えられたPV_Wに基づく制御演算を行
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５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２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PV_F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、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I_t
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PV_F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I_t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
テイタスSTを示し、次位ビットB1により、センサの特性
に応じてPV_Fが計測値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PV_Fの種別D_Aを
示しており、次位バイトBY1以降においては、PV_Fの値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、PV_F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３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帯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E_CSとの比較がなされ、基準電圧E_CS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
れらの出力に応じてDP15による受信データの表示が行な
われる。

なお、TX3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PV_Wの表示
が自在となっている。

第４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５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６図は、TX3のブロック図であり、第３図と同様のC
PU51、ROM52、RAM53、UART54、I/F55等を母線56により
接続し、第３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３図と同様にCP63へ与えられており、ここにおい
て、第３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CP6
3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、PV_F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PV_Fの反復送信が行なわれる。

なお、CC65の構成は、第４図に示すものと同様であ
る。

このほか、TX3は、EAROM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との全
計測範囲に基づく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、PS
S57の検出々力をPV_Fとしてコード化のうえUART54へ送出
し、PV_Fを示す計測値ワード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。

なお、コマンド信号REQの受信開始は、計測値ワードW_PV
の送信を終了した後のわずかな受信待機期間t₂において
のみ許容され、この間にコマンド信号REQの受信が行な
われゝば、ゲートパルスPtg₁の送出を受信の終了まで継
続するのに対し、受信待機期間t₂において受信が行なわ
れなければ、この期間の経過に応じてゲートパルスPtg₁
の送出が停止され、受信状態を解除するため、雑音等の
受信による誤応動が阻止される。

また、休止期間t₁および一定時間t₃の介挿により、RX
4側では、受信待機期間t₂より長い休止期間t₁および一
定時間t₃を検出すれば、これにつぐ各ワードの開始時点
が明らかとなり、この時点から第２図のバイト数NBによ
り示される数のバイトを有効として取込むことにより、
計測値ワードW_PVのみを確実に受信することができる。

第７図は、RX4のブロック図であり、第３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
と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、これを一旦RAM73へ格納し、CPU71がPV_Wへの
変換を行なってからI/F75を介してMC6およびOP7へ送出
すると共に、I/F75を介するMC6またはOP7からの指令に
応じてCPU71が指令内容および変換演算上の各種データ
をRAM73へ格納し、これらにしたがって受信したディジ
タル信号の変換を行なうものとなっている。

第８図は、CPU71が行なうPV_FからPV_Wへの変換状況を
示す図であり、（Ａ）は発信器出力PVと計測量PV_Fとの
関係、（Ｂ）はPV,PV_FおよびPV_Wとの関係を各々示し、
（Ａ）においては、PVの増加に対し正比例的にPV_Fが最
小値F_Lから最大値F_Uまで増加し、F_Uにおいて飽和するも
のとなっており、全計測範囲がF_L〜F_Uとなっている場合
であり、PVのX₀〜X₁₀₀と対応するPV_FのF₀〜F₁₀₀を所定
の範囲として抽出し、これを（Ｂ）に示す０〜100％のP
V_Wへ変換するには、次式の演算を行なばよいものとな
る。

PV_W＝ｍ・PV＋Ｂ …（１）たゞしたゞし、PVとPV_Fがリニアの関係とならないときは、
センサの特性に応じてPV_FからPVへの変換を行なった
後、（１）式により更にPV_Wへの変換を行ない。I/F75を
介してMC6およびOP7へ送出すればよい。

なお、（１）式のF₁₀₀,F₀およびX₁₀₀,X₀は、OP7のキ
ーボードからの指令により与え、または、あらかじめRO
M72またはRAM73へ格納しておくものとし、必要に応じて
これらのデータを更新すればよい。

したがって、RX4側において、PV_W,PV_FのいずれをもOP
7により監視できるものとなり、PV_Wがオーバスケールを
生じた場合、PV_FのチェックによりPVのオーバが実用上
支障がないか否かの判断を合理的に行なえると共に、PV
_Wの抽出範囲変更が容易となり、制御状況の変更に対応
することが自在となる、また、TX3では、特に変換演算を行なう必要性が排除
され、CPU51の実行すべき稼働負荷が軽減され、かつ、R
OM52,RAM53の所要容量が減少し、これらの構成を簡単か
つ安価とすることが容易になると共に、制御状況の変更
に応ずるTX3の調整が不要となり、工数の節減が実現す
る。

よって、CT8との信号送受信中もPV_Fの伝送が保証さ
れ、RX4側では、常に最新のPV_Fが得られ、これに基づく
PV_Wを用いる制御演算により、PV_Fの変化に即応した制御
を安定に行なうことができる。

第９図は、他の実施例を示す第２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PV_F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PV_F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PV_F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。

たゞし、TX3において、センサの特性に応ずる直線化
変換演算を行ない、これの結果をPVとして送信してもよ
く、センサの種別は状況に応じて定めればよい。

また、RX4の演算手段としては、CPU71を用いるほか、
各種演算回路の組み合せ、または、ROM72、RAM73等へ格
納した変換テーブルを用いてもよく、RX4において制御
演算を行なうものとしても同様である等、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、運
用値PV_Wへの変換を受信器において行なうため、PV_FとPV
_Wとの監視が任意となり、オーバスケール時の判断を合
理的に行なえると共に、発信器のPV_Wに関する調整が不
要であり、制御状況変更への対処が容易となり、各種の
計測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図は電流値の変化状況を示す波形図、第３図は
通信器のブロック図、第４図は電流制御部の回路図、第
５図は通信器の外形斜視図、第６図は発信器のブロック
図、第７図は受信器のブロック図、第８図は変換演算の
状況を示す図、第９図は他の実施例を示す第２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）７……OP（操作部） 51,71……CPU（プロセッサ） 52,72……ROM（固定メモリ） 53,73……RAM（可変メモリ） 57……PSS（圧力センサ） 58……TSS（温度センサ） W_PV……計測値ワード PV……発信器出力 PV_F……計測量 PV_W……運用値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランク・ジェイ・プリツィビルスキーアメリカ合衆国 18954 ペンシルバニア州ローワーグウィネッドクレストビュードライブ 1408 (72)発明者ジェームス・ダブリュー・スカーレットアメリカ合衆国 18932 ペンシルバニア州ラインレキシントントゥリウィッグタウンロード 64

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２線式伝送路を介しセンサの検出出力を出
力として送信する発信器と、この発信器の出力を受信す
る受信器とを備える２線式伝送装置において、前記発信器は、前記センサの所定の計測範囲（F_L〜F_U）
に基づく検出出力（PV_F）をディジタル信号へ変換して
送信し、前記受信器は、前記ディジタル信号を受信して、その受
信した前記ディジタル信号を、前記所定の計測範囲（F_L
〜F_U）の内の所定の範囲（F₀〜F₁₀₀）を０％〜100％で
表わされる運用範囲に対応させた場合における、その運
用範囲内の値（PV_W）に変換する演算手段を有していることを特徴とする伝送装置。
【請求項２】複数のセンサを備える発信器を用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の伝送装置。
【請求項３】２線式伝送路へ通ずる電流値の変化による
ディジタル信号を送信する発信器を用いたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の伝送装置。
【請求項４】受信器における前記所定の範囲が、外部か
らの指令により定められるよう、受信器の演算手段が構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の伝送装置。
【請求項５】演算手段としてコンピュータを備えた受信
器を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の伝送装置。