JPWO2011108136A1 - Signal transmission method in control / monitor signal transmission system - Google Patents
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Abstract
【課題】単一の制御部と複数の被制御装置を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて、システムの設置状況に応じた伝送クロック速度調整を、時間や手間をかけることなく容易に行うことを可能とする信号伝送方式を提供する。【解決手段】制御部からの制御データとセンサ部からの監視データの伝送において、子局の各々は、前記伝送クロックの1周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号の時間長を計測し、前記時間長を、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と比較し、前記時間長が一致する前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定する。【選択図】 図1In a control / monitor signal transmission system having a single control unit and a plurality of controlled devices, it is possible to easily adjust a transmission clock speed according to the installation status of the system without taking time and effort. To provide a signal transmission system that enables this. In transmission of control data from a control unit and monitoring data from a sensor unit, each slave station transmits a start signal having a predetermined pulse width with reference to the length of one cycle of the transmission clock. The time length is measured, and the time length is compared with a predetermined time length value obtained based on a plurality of predetermined transmission clock speeds, and the transmission corresponding to the predetermined time length value that matches the time length The clock speed is set as the transmission speed of the series of pulse signals. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、単一の制御部と複数の被制御装置を備え、制御部及びデータ信号線に親局が接続され、複数の被制御装置に対応する複数の子局が、共通のデータ信号線及び対応する被制御装置に接続される構成の制御・監視信号伝送システムに好適な、信号伝送方式に関する。 The present invention includes a single control unit and a plurality of controlled devices, a master station is connected to the control unit and the data signal line, and a plurality of slave stations corresponding to the plurality of controlled devices have a common data signal line The present invention also relates to a signal transmission method suitable for a control / monitor signal transmission system configured to be connected to a corresponding controlled device.
単一の制御部と複数の被制御装置(制御部の指示に応じて動作する被制御部と制御部に情報を送信するセンサ部とで構成されるもの)を備える制御システムにおいて、配線の数を減らすことは、配線スペースの低減、配線工数の低減、装置製作工期の低減、或いは設備の小型化に繋がり、これによって、設備の信頼性向上、コスト低減などを図ることができる。 In a control system having a single control unit and a plurality of controlled devices (consisting of a controlled unit that operates in response to an instruction from the control unit and a sensor unit that transmits information to the control unit), the number of wires Reduction of wiring leads to a reduction in wiring space, a reduction in wiring man-hours, a reduction in device manufacturing time, or downsizing of equipment, thereby making it possible to improve equipment reliability and reduce costs.
そこで、上記のような制御システムにおいて配線の数を減らす試みがなされている。具体的には、電源を含むクロック信号の線路に、各クロックに対応する1つ(1ビット)の制御信号やセンサ信号(被制御装置からの入力信号)を重畳する信号伝送方式を採用することで、制御部と被制御装置の間の省配線が実現されている。 Therefore, attempts have been made to reduce the number of wires in the control system as described above. Specifically, adopt a signal transmission method in which one (1 bit) control signal or sensor signal (input signal from the controlled device) corresponding to each clock is superimposed on the clock signal line including the power supply. Thus, the wiring saving between the control unit and the controlled device is realized.
また、この信号伝送方式において、制御部と被制御装置との間における信号伝送速度を高めるための手法が特開2002−271878号公報に開示されている。ここで開示されている制御・監視信号伝送システムは、制御部及び共通のデータ信号線に親局が接続され、複数の被制御装置に対応する複数の子局が、共通のデータ信号線及び対応する被制御装置に接続される構成となる。そして、制御部から被制御部への制御信号を所定のデューティ比の2値(電源電圧のレベルとこれ以外のレベル)信号とするとともに、センサ部から制御部への監視信号を電流信号の有無として電源電圧のレベルの立ち上がり時に検出する。これにより、電源を含むクロック信号に、制御部から被制御部への制御信号に加えて、センサ部から制御部への監視信号をも重畳することができる。従って、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実現することができると共に、制御信号と監視信号とを共通のデータ信号線に出力し、かつ、これらを同時に双方向に伝送することができる。この結果、共通のデータ信号線において制御信号又は監視信号を伝送する期間を別々に設ける必要をなくすことができ、信号伝送の速度(レート)を従来の2倍に高速化することができる。 Further, in this signal transmission method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-271878 discloses a technique for increasing the signal transmission speed between the control unit and the controlled device. In the control / monitor signal transmission system disclosed herein, a master station is connected to a control unit and a common data signal line, and a plurality of slave stations corresponding to a plurality of controlled devices are connected to a common data signal line and a corresponding data signal line. Connected to the controlled device. The control signal from the control unit to the controlled unit is a binary signal with a predetermined duty ratio (the level of the power supply voltage and other levels), and the monitoring signal from the sensor unit to the control unit is the presence or absence of a current signal. As detected at the rise of the power supply voltage level. Thereby, in addition to the control signal from the control unit to the controlled unit, the monitoring signal from the sensor unit to the control unit can be superimposed on the clock signal including the power supply. Therefore, bidirectional high-speed signal transmission between the control unit, the controlled unit, and the sensor unit can be realized, and the control signal and the monitoring signal can be output to a common data signal line, and both can be simultaneously transmitted. Can be transmitted in the same direction. As a result, it is not necessary to separately provide a period for transmitting the control signal or the monitoring signal in the common data signal line, and the signal transmission speed (rate) can be increased to twice the conventional speed.
上記の制御・監視信号伝送システムで採用されている伝送方式において、各子局は、スタート信号の終了を起点とする伝送クロックを、アドレスデータとして順次カウントすることにより自局に対する制御信号を抽出するとともに、自局からの監視信号を重畳すべきタイミングを把握するものとなっている。そのため、親局と子局との間で、データ送受信の確認等のコマンドを授受する必要が無く、省配線下における信号伝送速度の高速化が可能となっている。 In the transmission method employed in the control / monitor signal transmission system described above, each slave station extracts a control signal for its own station by sequentially counting transmission clocks starting from the end of the start signal as address data. At the same time, the timing to superimpose the monitoring signal from the own station is grasped. Therefore, there is no need to exchange commands such as data transmission / reception confirmation between the master station and the slave station, and the signal transmission speed can be increased under reduced wiring.
ところが、伝送クロックが各子局において正しく認識されるためには、伝送距離や接続されている子局の数などの状況に応じて伝送クロック速度を適切に調整することが必要となっていた。そして、伝送クロック速度は、これまで、伝送距離や子局の台数を考慮して人の判断で行い、さらにその速度調整のための設定も、複数の子局の全てについて手作業で行う必要があったため、時間や手間がかかるという問題があった。 However, in order to correctly recognize the transmission clock at each slave station, it is necessary to appropriately adjust the transmission clock speed according to the situation such as the transmission distance and the number of connected slave stations. The transmission clock speed has so far been determined by human judgment in consideration of the transmission distance and the number of slave stations, and the speed adjustment must be manually set for all of the slave stations. Therefore, there was a problem that it took time and labor.
そこで本発明は、単一の制御部と複数の被制御装置を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて、システムの設置状況に応じた伝送クロック速度調整を、時間や手間をかけることなく容易に行うことを可能とする信号伝送方式を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a control / monitor signal transmission system including a single control unit and a plurality of controlled devices, and easily adjusts the transmission clock speed according to the installation status of the system without taking time and effort. It is an object of the present invention to provide a signal transmission method that enables this.
本発明に係る信号伝送方式は、制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて使用されるものである。前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および/または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有する。前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有する。また、前記親局は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を、前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、前記一連のパルス状信号に重畳された監視データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および/または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロック信号の1周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する。そして、前記子局の各々は、前記伝送クロックの1周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定する。 The signal transmission method according to the present invention includes a control unit including a control unit and a master station connected to a common data signal line, and a plurality of slave stations connected to the common data signal line and a corresponding controlled device. It is used in a supervisory signal transmission system. The controlled device includes a controlled unit that operates in accordance with an output instruction from the control unit and / or a sensor unit that transmits input information to the control unit. The master station has timing generating means for generating a predetermined timing signal synchronized with a transmission clock having a predetermined cycle. Further, the master station outputs a series of pulse signals as a control data signal to the data signal line according to the value of the control data from the control unit under the control of the timing signal, and the timing Under the control of the signal, the data value of the monitoring data signal superimposed on the series of pulse signals is extracted for each cycle of the transmission clock, and this is transferred to the control unit. Each of the plurality of slave stations extracts a value of each data of the control data signal for each period of the transmission clock under the control of the timing signal, and the local station in the value of each data According to the value of the monitoring data of the corresponding sensor unit for each cycle of the transmission clock signal under the control of the timing signal, and / or The monitoring data signal is superimposed on the series of pulse signals. Each of the slave stations measures a time length of a start signal having a predetermined pulse width with reference to the length of one cycle of the transmission clock, and the time length is determined by a plurality of predetermined types. If the predetermined time length value obtained based on the transmission clock speed is within a predetermined range, the transmission clock speed corresponding to the predetermined time length value is set as the transmission speed of the series of pulse signals.
なお、本発明において所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合とは、例えば、所定時間長値が4000μsの場合、計測された時間長が3000〜5000μsの範囲となる場合である。 In the present invention, the case where the predetermined time length value is within the predetermined range is, for example, the case where the predetermined time length value is 4000 μs, and the measured time length is in the range of 3000 to 5000 μs.
また、本発明の信号伝送方式が使用される制御・監視信号伝送システムでは、子局の数が少なく伝送距離も短くなる場合には伝送クロック速度を高めることが可能となる一方で、子局の数が増え伝送距離が長くなる場合においても安定した伝送を実現するためには速度を下げなくてはならず、従って、子局の数に応じた適正速度は予め決められることになる。すなわち、伝送クロック速度は、タイミング信号の周期に基づき、予め決められたものとなっている。実用化されている制御・監視信号伝送システムにおける伝送クロック速度を具体例として挙げると、子局の数が64個以下であれば40kHz(伝送クロックの1周期は25μs)、100個以下であれば20kHz(1周期は50μs)、128個以下であれば10kHz(1周期は100μs)などの例がある。 In the control / monitor signal transmission system using the signal transmission system of the present invention, the transmission clock speed can be increased when the number of slave stations is small and the transmission distance is shortened. Even when the number increases and the transmission distance becomes long, the speed must be lowered in order to realize stable transmission. Therefore, an appropriate speed corresponding to the number of slave stations is determined in advance. That is, the transmission clock speed is predetermined based on the period of the timing signal. As a specific example, the transmission clock speed in a control / monitoring signal transmission system in practical use is 40 kHz (one cycle of the transmission clock is 25 μs) if the number of slave stations is 64 or less, and 100 or less. There are examples of 20 kHz (one cycle is 50 μs) and 128 kHz or less, such as 10 kHz (one cycle is 100 μs).
更に、本発明の信号伝送方式が使用される制御・監視信号伝送システムにおいて、スタート信号のパルス幅は、伝送クロックの1周期の長さを基準として予め定められている。例えば、伝送クロックの1周期の長さをTcとした場合、スタート信号のパルス幅はその5倍(5Tc)などとされる。 Furthermore, in the control / monitor signal transmission system in which the signal transmission system of the present invention is used, the pulse width of the start signal is determined in advance with reference to the length of one cycle of the transmission clock. For example, if the length of one cycle of the transmission clock is Tc, the pulse width of the start signal is five times (5 Tc).
前記子局の各々は、前記スタート信号の終了を起点とし、自局において前記伝送クロック速度に対応し前記タイミング信号に同期してもよい。 Each of the slave stations may start from the end of the start signal and synchronize with the timing signal corresponding to the transmission clock speed at the local station.
前記一連のパルス状信号に、前記制御データと前記監視データとで構成される制御・監視データ領域と異なる、前記子局の応答状態を示す応答データを含む管理データ領域が設けられていてもよい。 The series of pulse signals may be provided with a management data area including response data indicating a response state of the slave station, which is different from a control / monitor data area constituted by the control data and the monitor data. .
前記共通のデータ信号線に接続されている前記子局の数について、前記伝送クロック速度および/または前記共通のデータ信号線の総延長に対応して予め定められた数に対する適否判断が行われるものとしてもよい。 Appropriateness of the number of slave stations connected to the common data signal line is determined with respect to a predetermined number corresponding to the transmission clock speed and / or the total extension of the common data signal line. It is good.
前記親局は、上位速度の設定を行った際に前記子局から得られたデータを、その前の下位速度の設定を行った際に前記子局から得られたデータと比較し、一致した場合は、より上位の速度に設定し、一致しない場合は、前記下位速度を安定速度とするものであってもよい。 The master station compared the data obtained from the slave station when setting the upper speed with the data obtained from the slave station when setting the previous lower speed, and matched In such a case, a higher speed may be set, and if they do not match, the lower speed may be set as a stable speed.
本発明に係る信号伝送方式によれば、使用される制御・監視信号伝送システムにおいて予め定められている複数種類の伝送クロック速度の中から、実際に使用されている速度を各々の子局において認識させ、その認識された伝送速度に設定させることができる。すなわち、伝送クロック速度の認識には、スタート信号の時間長を計測し、その時間長を、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と比較する。そして、その時間長が所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合は、その所定時間長値に対応する伝送クロック速度を伝送速度として設定する。従って、システムの設置状況に応じた速度調整を、時間や手間をかけることなく容易に行うことが可能となる。 According to the signal transmission system of the present invention, each slave station recognizes the speed actually used from a plurality of transmission clock speeds predetermined in the control / monitor signal transmission system to be used. And the recognized transmission rate can be set. That is, to recognize the transmission clock speed, the time length of the start signal is measured, and the time length is compared with a predetermined time length value obtained based on a plurality of predetermined transmission clock speeds. When the time length is within a predetermined range with respect to the predetermined time length value, the transmission clock speed corresponding to the predetermined time length value is set as the transmission speed. Therefore, speed adjustment according to the installation status of the system can be easily performed without taking time and effort.
一連のパルス状信号には、制御データと監視データとで構成される制御・監視データ領域と異なる、子局の応答状態を示す応答データを含む管理データ領域を設けておくことが好ましい。この場合、応答データを利用して、各子局が設定された伝送クロック速度に追従しているかどうかを検出することができる。 It is preferable to provide a management data area including response data indicating the response state of the slave station, which is different from the control / monitor data area configured by the control data and the monitor data, in the series of pulse signals. In this case, it is possible to detect whether or not each slave station follows the set transmission clock speed by using the response data.
また、共通のデータ信号線に接続されている子局の数について、伝送クロック速度および/または共通のデータ信号線の総延長に対応して予め定められた数に対する適否判断が行われるものであれば、例えば、設定予定の伝送クロック速度に対し適正な数を超えた子局が接続されたことがわかるため、そのような場合に警告を発し、接続されている子局の数に対し不適切な速度が実行されることを予め防止できる。 In addition, whether or not the number of slave stations connected to the common data signal line is appropriate for a predetermined number corresponding to the transmission clock speed and / or the total extension of the common data signal line is determined. For example, it can be seen that more than the appropriate number of slave stations were connected to the transmission clock speed to be set, so a warning is issued in such a case, and it is inappropriate for the number of connected slave stations. Can be prevented in advance.
さらに、親局が、上位速度の設定を行った際に子局から得られたデータを、その前の下位速度の設定を行った際に子局から得られたデータと比較し、一致した場合は、より上位の速度に設定し、一致しない場合は、下位速度を安定速度とするものであれば、システムの設置状況に適して安定した最速の伝送クロック速度を自動的に設定することが可能となる。なお、上位速度とはより速い速度を、逆に下位速度とはより遅い速度を意味する。また、親局において比較されるデータは、例えば、上記応答データであってもよく、実データ(監視データ)そのものであってもよい。 In addition, when the master station compares the data obtained from the slave station when setting the upper speed with the data obtained from the slave station when setting the previous lower speed, the master station matches If it is set to a higher speed, and if it does not match, the lower speed is set to a stable speed, it is possible to automatically set the stable and fastest transmission clock speed suitable for the installation situation of the system. It becomes. The upper speed means a faster speed, and the lower speed means a slower speed. The data compared in the master station may be, for example, the response data or actual data (monitoring data) itself.
図1〜9を参照しながら、本発明に係る信号伝送方式の実施例を説明する。
まず、この信号伝送方式が採用されている制御・監視信号伝送システムの構成について説明する。この制御・監視信号伝送システムは、図2に示すように、制御部1および共通のデータ信号線DP、DN(以下、データ信号線DP、DNとする)に接続された親局6と、前記データ信号線DP、DNおよび対応する被制御装置5に接続された複数の子局2を備える。被制御装置5は、制御部1の出力指示に応じて動作する被制御部51、または、制御部1へ入力情報を伝えるセンサ部52を有している。なお、図示はしないが、被制御装置5は被制御部51とセンサ部52の双方を有するものとしてもよい。被制御部51は、被制御装置5を構成する種々の部品、例えば、アクチュエータ、(ステッピング)モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ、ランプ等からなる。一方、センサ部52は、対応する被制御部51に応じて選択され、例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光センサ等からなり、オン、オフの状態(2値信号)を出力する。An embodiment of a signal transmission method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of a control / monitor signal transmission system employing this signal transmission method will be described. As shown in FIG. 2, the control / monitor signal transmission system includes a
制御部1は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、制御データ13および初期設定(イニシャライズ)信号データ14を送出する出力ユニット11と、被制御装置5側からのセンサデータ(監視データ信号のデータ)15および応答データ16を受け取る入力ユニット12を有する。そして、これら出力ユニット11と入力ユニット12が親局6に接続されている。
The
親局6は、図3に示すように、出力データ部61、IDXアドレスデータ部62、タイミング発生部63、親局出力部64、親局入力部65、入力データ部66、応答データ抽出手段78及び応答データ検出手段79を備える。
As shown in FIG. 3, the
出力データ部61は、制御部1の出力ユニット11から制御データ13として受けた並列データを親局出力部64へ引き渡す。この制御データ13は、被制御部51の動作指示を行うものである。
The output data unit 61 passes the parallel data received as the
IDXアドレスデータ部62は、その内部に備えるIDXアドレステーブル68の中に、IDXアドレスデータを記憶している。IDXアドレスデータは、応答状態の確認対象となる子局2を特定するためのデータであり、子局2のアドレス(後述する伝送クロック信号の1周期毎に割り当てられたアドレス)が用いられる。図9にIDXアドレステーブルの1例を示す。これらIDXアドレスデータは、制御データ発生手段73及び応答データ検出手段79に引き渡される。IDXアドレステーブル68は、前記初期設定信号データ14を受けて生成されるが、その生成手順は後述する。
The IDX
タイミング発生部63は、発振回路(OSC)71とタイミング発生手段72からなり、OSC71を基にタイミング発生手段72が、この伝送システムのタイミングクロック(本発明のタイミング信号に相当する)を生成し親局出力部64に引き渡す。親局出力部64は、制御データ発生手段73とラインドライバ74からなり、制御データ発生手段73が、出力データ部61から受けたデータと、タイミング発生部63から受けたタイミングクロックに基づき一連のパルス状信号である制御データ信号を生成し、ラインドライバ74を介してデータ信号線DP、DNに送出する。ここで、データ信号線DP、DNに送出される制御データ信号は、本発明における、一連のパルス状信号に相当するものであるが、以下、データ信号線DP、DNを流れる制御データ信号を伝送クロック信号というものとする。ラインドライバ74は、また、DC電源75から電源供給を受け、伝送クロック信号とともに、共通データ信号線DP、DNを経由し、子局2の回路電源を供給する。
The timing generation unit 63 includes an oscillation circuit (OSC) 71 and timing generation means 72. Based on the OSC 71, the timing generation means 72 generates a timing clock (corresponding to the timing signal of the present invention) of this transmission system and generates a parent. Delivered to the
親局入力部65は監視信号検出手段76と監視データ抽出手段77で構成され、入力データ部66および応答データ抽出手段78へ入力データを送出する。監視信号検出手段76は、共通データ信号線DP、DNを経由して子局2から送出された監視データ信号と、応答データ信号とを検出する。子局2から送出される監視データ信号は、センサ部52における検知対象の検知の有無が電流レベルとして表わされたもので、スタート信号が送信された後、各子局2から順次受け取るものとなっている。また、応答データ信号は、後述の応答確認に対する子局2の応答信号が電流レベルとして表わされたものとなっている。そして、監視データ信号の監視データおよび応答データ信号の応答データは、タイミング発生手段72の信号に同期して監視データ抽出手段77で抽出され、直列の入力データとして入力データ部66および応答データ抽出手段78に送出される。
The master station input unit 65 includes a monitoring
応答データ抽出手段78では、応答データが抽出され応答データ検知手段79に引き渡される。応答データ検知手段79では、応答データ抽出手段78から引き渡された応答データと、IDXアドレスデータ部62から引き渡されたIDXアドレスデータに基づき、確認対象となる子局2からの応答があったかどうかの判断をし、その結果を入力データ部66に引き渡す。また、IDXアドレステーブル68の生成時(前記初期設定信号データ14を受けたとき)は、応答の有無をIDXアドレスデータ部62に返す。
In the response data extraction unit 78, the response data is extracted and delivered to the response
親局入力部65および応答データ検知手段79から直列の入力データを受け取った入力データ部66は、その直列の入力データを並列(パラレル)データに変換し、センサデータ15として制御部1の入力ユニット12へ引き渡す。
The input data unit 66 that has received serial input data from the master station input unit 65 and the response data detection means 79 converts the serial input data into parallel data, and the
親局6は、また、伝送インターフェイス回路として、伝送ブリーダ電流回路67を有している。伝送ブリーダ電流回路67は、親局出力部64内のラインドライバ74に接続されており、データ信号線DPとDN間の伝送路を安定化させる。
The
子局2は、擬似タイミング発生部20と、子局出力部30または子局入力部40を備える。ただし、対応する被制御装置5が被制御部51とセンサ部52の双方を有する場合、子局2は子局出力部30と子局入力部40の双方を備えることになる。子局出力部30と子局入力部40は、その各々がデータ信号線DP、DNに接続される。そして、子局入力部40は、センサ部52から受けた信号を監視データ信号としてデータ信号線DP、DNに送出する。一方、子局出力部40は、データ信号線DP、DN上を伝送される伝送クロック信号から必要な情報を抽出し、被制御部51を動作させる。
The
擬似タイミング発生部20は、親局6のタイミング発生部63と同様、図示しない発振回路(OSC)とタイミング発生手段からなり、OSCを基に、前記タイミング発生部63で生成されるタイミングクロックと同期する擬似タイミング信号を生成し、子局出力部30と子局入力部40に引き渡す。
Similar to the timing generation unit 63 of the
子局出力部30は、図4に示すように、アドレス設定手段31、アドレス抽出手段32、子局データ出力手段33、出力データ部34、速度判定手段35、および制御データ信号抽出手段36を備えている。また、接続端子outNを備え、そこに被制御部51が接続されている。
As shown in FIG. 4, the slave
なお、この子局出力部30には、マイクロコンピュータ・コントロール・ユニット(MCU)39が搭載されており、アドレス設定手段31、アドレス抽出手段32、子局データ出力手段33、出力データ部34、および速度判定手段35、のそれぞれにおける処理は、MCU39により行われるものとなっている。そして、それぞれの処理において必要となる演算や記憶は、MCU39の備えるCPU、RAMおよびROMを使用して実行されるものとなっている。ただし、図4においては、それぞれの処理におけるCPU、RAMおよびROMとの関係は、説明の便宜上、その図示を省略するものとする。
The slave
データ信号線DP、DNの伝送クロック信号は、制御データ信号抽出手段36を経て、アドレス設定手段31と速度判定手段35に引き渡される。アドレス設定手段31は、図示しないアドレス設定スイッチで設定されたアドレス値を認識し、そのアドレスと伝送クロック信号をアドレス抽出手段32に引き渡す。なお、アドレスの設定は、スイッチ等による機械的方法に限定されず、例えば、予め設定された値を親局6から送信し、それを記憶させる方法で行ってもよい。
Transmission clock signals of the data signal lines DP and DN are delivered to the address setting means 31 and the speed determination means 35 through the control data signal extraction means 36. The address setting unit 31 recognizes an address value set by an address setting switch (not shown), and delivers the address and a transmission clock signal to the address extraction unit 32. The address setting is not limited to a mechanical method using a switch or the like. For example, a preset value may be transmitted from the
速度判定手段35は、スタート信号の時間長を計測し、その時間長を、ROMに記憶されている所定時間長値と比較する。そして、時間長が所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合、その所定時間長値に対応する伝送クロック速度を、前記親局6との伝送速度と判断し、その判断値を、スタート信号の終了タイミングで擬似タイミング発生部20に引き渡す。なお伝送速度の判断手順は後述する。
The speed determination means 35 measures the time length of the start signal and compares the time length with a predetermined time length value stored in the ROM. When the time length is within a predetermined range with respect to the predetermined time length value, the transmission clock speed corresponding to the predetermined time length value is determined as the transmission speed with the
擬似タイミング発生部20は、速度判定手段35からの入力に基づいて、スタート信号の終了を起点とし、親局6との伝送クロック速度に対応しタイミング信号に同期した擬似タイミング信号を、アドレス抽出手段32に引渡す。
Based on the input from the speed determination means 35, the pseudo
アドレス抽出手段32は、前記擬似タイミング信号に基づいて自局のデータを抽出するタイミングを得て、伝送クロック信号から自局のデータを抽出し、そのデータを子局データ出力手段33に引き渡す。子局データ出力手段33に引き渡されたデータは、更に出力データ部34に引き渡され、それらデータに基づき被制御部51が動作する。
The address extracting means 32 obtains the timing for extracting the data of the own station based on the pseudo timing signal, extracts the data of the own station from the transmission clock signal, and delivers the data to the slave station data output means 33. The data delivered to the slave station data output means 33 is further delivered to the
この子局出力部30は、特に専用の電源を保有していないが、共通データ信号線DP、DNから供給される、電源が重畳された伝送クロック信号から、子局出力部30内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。
Although the slave
子局入力部40は、図5に示すように、アドレス設定手段41、アドレス抽出手段42、子局データ入力手段43、入力データ部44、速度判定手段45、および制御データ信号抽出手段46を備えている。また、接続端子inNを備え、そこにセンサ52が接続されている。更に、この子局入力部40にも、子局出力部30と同様にマイクロコンピュータ・コントロール・ユニット(MCU)49が搭載されており、アドレス設定手段41、アドレス抽出手段42、子局データ入力手段43、入力データ部44、および速度判定手段45のそれぞれにおける処理は、MCU49により行われるものとなっている。なお、アドレス設定手段41、アドレス抽出手段42、速度判定手段45、および制御データ信号抽出手段46は、子局出力部30のアドレス設定手段31、アドレス抽出手段32、速度判定手段35、および制御データ信号抽出手段36とほぼ同一の構成であり、ほぼ同一の動作をするため、その説明は省略する。また、図6においては、図5と同様、それぞれの処理におけるCPU、RAMおよびROMとの関係は、説明の便宜上、その図示を省略するものとする。
As shown in FIG. 5, the slave
入力データ部44は、センサ部52から入力された1又は複数の(ビットの)データ信号を子局データ入力手段43に引き渡す。ここで引き渡されたデータは、子局データ入力手段43において保持される。子局データ入力手段43では、自局のデータを伝送クロック信号に重畳させるタイミングがアドレス抽出手段42から入力されると、保持している1又は複数のデータに応じて、Iout0信号の出力を“on”または“off”とする。Iout0信号が“on”の場合、トランジスタ47は”on”となり、データ信号線DP、DNに監視データ信号が出力される。ここで子局データ入力手段43は、監視データ信号についての並列/直列変換を行い、出力される監視データ信号は直列の信号となる。このとき監視データ信号のデータ値は、既述のように、伝送クロック信号の1周期の前半(低電位レベルの期間)における電流レベルとして表現される。
The input data unit 44 passes one or a plurality of (bit) data signals input from the sensor unit 52 to the slave station data input unit 43. The data delivered here is held in the slave station data input means 43. In the slave station data input means 43, when the timing for superimposing the data of its own station on the transmission clock signal is input from the address extraction means 42, the output of the Iout0 signal is “ “on” or “off”. When the Iout0 signal is “on”, the
子局データ入力手段43は、また、伝送クロック信号における後述の管理データ領域が自局に割り当てられているときにも、Iout0信号の出力を”on”とし、データ信号線DP、DNに応答データ信号を出力する。 The slave station data input means 43 also sets the output of the Iout0 signal to “on” when the later-described management data area in the transmission clock signal is allocated to the own station, and sends response data to the data signal lines DP and DN. Output a signal.
なお、子局入力部40も、子局出力部30と同様に、電源を重畳された伝送クロック信号から、子局入力部40内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。
Similarly to the slave
親局出力部64からデータ信号線DP、DNに送出される伝送クロック信号のデータ値は、伝送クロックの1周期における電圧レベルの高い期間の幅(電圧パルスの幅)により表現される。この実施例では、図6、図8に示すように、1周期の後半が高電位レベル(この実施例では+24V)と、前半が低電位レベル(この実施例では+19V)とされている。そして、電圧パルスの幅は、制御部1から入力される制御データ13の各データの値に応じて、図1、或いは図8の破線で示すように拡張される。また、この伝送クロック信号の1周期毎にはアドレス(ADR0、ADR1、ADR2などと表示する)が割り当てられている。
The data value of the transmission clock signal sent from the master
図6に、伝送クロック信号の一例を示す。この実施例においては、各アドレス番号0、1、2、3における制御データの値(出力データ)はそれぞれ“0”、“0”、“1”、“0”を表わすものとなっている。一方、監視データの値(入力データ)は、伝送クロック信号の1周期の前半(低電位レベルの期間)における電流レベルとして表現される。この実施例では、監視データ信号のデータ値が“1”の場合には所定値Ith以上の電流(例えば、30mA)を流し、“0”の場合にはブリーダ電流(例えば、10mA)のみとして表現されている。従って、各アドレス番号0、1、2、3における監視データはそれぞれ“0”、“0”、“1”、“0”を表わすことになる。
FIG. 6 shows an example of the transmission clock signal. In this embodiment, the control data values (output data) at the
なお、図6において図示は省略されているが、図1、或いは図8に示すように、伝送クロック信号には、一連のパルス状信号の始まりを示すスタート信号(StartBit)が形成される。スタート信号は、伝送クロック信号の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号の1周期より長い信号とされる。この実施例では、伝送クロック信号の1周期Tcの5倍(5Tc)とされている。 Although not shown in FIG. 6, as shown in FIG. 1 or FIG. 8, a start signal (StartBit) indicating the start of a series of pulse signals is formed in the transmission clock signal. The start signal is a signal having the same potential level as the high potential level of the transmission clock signal and longer than one cycle of the transmission clock signal. In this embodiment, the transmission clock signal is 5 times (5 Tc) of one cycle Tc.
図7は、この制御・監視信号伝送システムにおける伝送手順を模式的に示したものである。この伝送手順では、スタート信号STの後に、制御データout0〜outnと、監視データin0〜innとで構成される制御・監視データ領域が続き、さらに、その後に、応答データCDTが重畳される管理データ領域が続いたものとなっている。子局2は、既述のように、自局で生成した擬似伝送クロック信号に基づいて自局のデータを抽出するタイミングを得て、この制御・監視データ領域から自局が受信すべき制御データを取り込むものとなっている。
FIG. 7 schematically shows a transmission procedure in this control / monitor signal transmission system. In this transmission procedure, after the start signal ST, a control / monitoring data area composed of control data out0 to outn and monitoring data in0 to inn follows, and then management data on which response data CDT is superimposed. The area has continued. As described above, the
図8に示すように、親局6で生成されるタイミングクロックに同期している擬似タイミング信号において、パルス信号が立上るタイミングは、伝送クロック信号におけるパルス信号の変化のタイミングと一致することになる。図8の場合であれば、伝送クロック信号の始まりであるP0を起点とし、伝送クロック信号の各周期が開始するタイミングP1、P2、P3は擬似タイミング信号のパルスが4回立上る毎に出現する。また、制御データを判断すべきタイミングについては、最初の周期におけるタイミングP01、P02はパルスの2回目および3回目の立上りで、次の周期におけるタイミングP11、P12はその周期が開始するタイミングP1と一致するパルスから数えて2回目および3回目のパルスの立上りで出現する。そして、以降も同様に、その周期が開始するタイミングと一致するパルスから数えて2回目および3回目のパルスの立上りが、制御データを判断すべきタイミングとなる。そこで、子局2は、擬似タイミング信号のパルスの立上りをカウントすることで自局に対応するアドレス(自局のデータを重畳すべきタイミング)が到来したことを判断した場合は、監視データ信号を、伝送クロックの1周期の前半である低電位レベルに重畳するとともに、そこから2回目のパルスおよび3回目のパルスの立上りに対応して伝送クロック信号の電圧を検出し、自局が受信すべき制御データの値を得ている。例えば、2回目のパルスの立上りに対応した伝送クロック信号の電圧が高電位であれば制御データが”1”であり、2回目のパルスの立上りに対応した伝送クロック信号の電圧が低電位で3回目のパルスの立上りに対応した伝送クロック信号の電圧が高電位であれば制御データが”0”であると判断し、それぞれに応じた処理を行う。
As shown in FIG. 8, in the pseudo timing signal synchronized with the timing clock generated by the
次に、この制御・監視信号伝送システムにおける信号伝送方式について説明する。
子局2は、既述のように、速度判定手段35、45によって伝送クロック速度を認識しその調整を行う。伝送クロック速度の認識は、スタート信号の時間長を計測し、その時間長を、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と比較する。この場合、計測された時間長が所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合、その所定時間長値に対応する伝送クロック速度が、実際の伝送速度となる。この実施例では、タイミング信号(あるいは擬似伝送クロック)の4周期を伝送クロック信号の1周期とし、タイミング信号の1周期の短い高速(図1(a)に示す場合)と、タイミング信号の1周期の長い低速(図1(b)に示す場合)、が設定されている。タイミング信号の1周期は、使用状況に応じて適宜設定することができるが、例えば、高速の場合を100μs、低速の場合を200μsと設定すれば、スタート信号の時間長が2000μsとなる場合は高速と、4000μsとなる場合は低速となる。Next, a signal transmission method in the control / monitor signal transmission system will be described.
As described above, the
なお、スタート信号の時間長は配線の敷設状況等の影響を受けるため、伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と厳密に一致しない場合がある。そのため、所定時間長値に対し、ある程度の幅を持たせることが好ましい。例えば、所定時間長値が4000μsの場合、計測された時間長が3000〜5000μsであれば、その所定時間長値に対応する速度が設定されているものと判断してもよい。 Note that since the time length of the start signal is affected by the wiring laying condition and the like, it may not exactly match the predetermined time length value obtained based on the transmission clock speed. Therefore, it is preferable to give a certain range to the predetermined time length value. For example, when the predetermined time length value is 4000 μs, if the measured time length is 3000 to 5000 μs, it may be determined that the speed corresponding to the predetermined time length value is set.
更に、子局2は、既述のように、伝送クロック信号における管理データ領域が自局に割り当てられているとき、応答データ信号を出力する。各子局2に対する管理データ領域の割り当ては、IDXアドレステーブル68に基づいて行われる。親局6は、前記IDXアドレステーブル68に記憶されているインデックスアドレスデータ群の中から、まず、テーブル番号0のインデックスアドレスデータ(図9の実施例では#ad0)を選択し、これを伝送する。続けて、スタート信号から開始される、制御データ、監視データおよび管理データの、一連のデータ群(1フレーム伝送サイクル)毎に、各テーブル番号に対応するインデックスアドレスデータを順次に伝送する。各子局2では、自局に割り当てられたアドレスがインデックスアドレスデータIDXのデータ値と一致するとき、応答データCDTを送出する。
Further, as described above, the
親局6は、応答データCDTのデータ群を記憶しておき、上位速度の設定を行った際に得られるデータ群の各データが、その前の下位速度の設定を行った際に得られたデータ群の各データと比較する。そしてそれらが完全に一致すれば「安定伝送速度」と、一致しなければ「不安定伝送速度」と判断する。そして、「安定速度」と判断された場合は、より上位の速度に設定し、同じ処理を繰り返し、「不安定速度」と判断された場合は、その前の下位速度を安定速度としてフィックスする。すなわち、「不安定速度」と判断されるまで、設定速度を順次高くしていくことにより、システムの設置状況に適して安定した最速の速度設定が自動的になされることになる。例えば、この実施例では、高速の場合に得られる応答データCDTのデータ群が、低速の場合に得られる応答データCDTのデータ群と完全一致すれば、安定した伝送クロック速度として高速が自動的にフィックスされることになる。なお、「安定伝送速度」或いは「不安定伝送速度」の判断を行う際に比較されるデータは、応答データCDTに制限されず、実データ(監視データ)そのものであってもよい。ただし、実データを利用する場合は、所定の伝送サイクルにおいて、予め決められたデータ値を入力させることとし、その所定の伝送サイクルでの判断を行なうことになる。
The
IDXアドレステーブル68は、制御部1から初期設定指令により作成される。初期設定指令を示す初期設定信号14を受けた親局6は、伝送クロック信号における管理データ領域のインデックスアドレスデータIDXを、1フレーム伝送サイクル毎に、最大アドレス値に達するまで1ずつ加算していく。各子局2では、自局に割り当てられたアドレスが、インデックスアドレスデータIDXのデータ値と一致する場合、応答データCDTを返す。応答データCDTがあった場合、そのアドレスが、インデックスアドレス検出部62の内部に備えてある内部メモリの中にインデックスアドレスデータとして、記憶される。この際、伝送速度は、確実に接続される低速が選択されるため、速度の適否の判断は行われない。
The IDX address table 68 is created by an initial setting command from the
インデックスアドレスデータの数は、この制御・監視信号伝送システムにおいて接続されている子局2の数となるが、この子局2の数が増えた場合にも安定した伝送を実現するためには、低速とする必要がある。そこで、制御部1には、予め定められた複数種類の伝送クロック速度の各々に対し、共通のデータ信号線の総延長を考慮して予め定められた子局2の適正接続数が記憶されている。そして、インデックスアドレスデータの数、すなわち子局2の数が、実行すべき速度に対応する適正接続数を超える場合には、制御部1に対し警告信号が送出されるようになっている。そのため、接続されている子局2の数に対し不適切な速度が実行されることを予め防止できる。
The number of index address data is the number of
なお、この実施例では、制御データの表現形式として電圧パルスの幅を、監視データの表現形式として電流の有無を採用しているが、その表現形式に制限はなく、電圧パルスレベルや、電流パルスの幅或いはレベルなど、その他の表現形式を適宜採用してもよい。図10に、監視データの表現形式として電圧パルスレベルを採用した場合の実施例を示す。また、この実施例では、子局2の処理タイミングは自局で生成する擬似伝送クロック信号を利用して得ることとしているが、処理タイミングを得る手法に制限はなく、例えば、タイマを利用する手法であってもよい。
In this embodiment, the width of the voltage pulse is adopted as the expression format of the control data, and the presence / absence of current is adopted as the expression format of the monitoring data. However, the expression format is not limited, and the voltage pulse level, current pulse Other expression formats such as the width or level may be adopted as appropriate. FIG. 10 shows an embodiment in which a voltage pulse level is adopted as a representation format of monitoring data. Further, in this embodiment, the processing timing of the
1 制御部
2 子局
5 被制御装置
6 親局
11 出力ユニット
12 入力ユニット
13 制御データ
15 センサデータ
20 擬似タイミング発生部
30 子局出力部
31 アドレス設定手段
32 アドレス抽出手段
33 子局データ出力手段
34 出力データ部
35 速度判定手段
36 制御データ信号抽出手段
39、49 MCU
40 子局入力部
41 アドレス設定手段
42 アドレス抽出手段
43 子局データ入力手段
44 入力データ部
45 速度判定手段
46 制御データ信号抽出手段
47 トランジスタ
51 被制御部
52 センサ部
61 出力データ部
63 タイミング発生部
64 親局出力部
65 親局入力部
66 入力データ部
67 伝送ブリーダ電流回路
71 発信器
72 タイミング発生手段
73 制御データ発生手段
74 ラインドライバ
75 DC電源
76 監視信号検出手段
77 監視データ抽出手段
DESCRIPTION OF
40 Slave station input unit 41 Address setting unit 42 Address extraction unit 43 Slave station data input unit 44 Input data unit 45
本発明に係る信号伝送方式は、制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて使用されるものである。前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および/または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有する。前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有する。また、前記親局は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号と、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を、前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、前記一連のパルス状信号に重畳された監視データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および/または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロック信号の1周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する。そして、前記子局の各々は、前記スタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定する。
The signal transmission method according to the present invention includes a control unit including a control unit and a master station connected to a common data signal line, and a plurality of slave stations connected to the common data signal line and a corresponding controlled device. It is used in a supervisory signal transmission system. The controlled device includes a controlled unit that operates in accordance with an output instruction from the control unit and / or a sensor unit that transmits input information to the control unit. The master station has timing generating means for generating a predetermined timing signal synchronized with a transmission clock having a predetermined cycle. Further, the master station responds to a start signal having a predetermined pulse width on the basis of the length of one cycle of the transmission clock and a value of control data from the control unit under the control of the timing signal. And outputting a series of pulse signals as control data signals to the data signal line, and superimposing the series of pulse signals on each transmission clock cycle under the control of the timing signal. The data value of the data signal is extracted and delivered to the control unit. Each of the plurality of slave stations extracts a value of each data of the control data signal for each period of the transmission clock under the control of the timing signal, and the local station in the value of each data According to the value of the monitoring data of the corresponding sensor unit for each cycle of the transmission clock signal under the control of the timing signal, and / or The monitoring data signal is superimposed on the series of pulse signals. Each of the slave station, before measuring the time length of the kiss start signal, the time length is, for a given length of time values obtained on the basis of the transmission clock rate of the plurality of types of predetermined prescribed When it is within the range, the transmission clock speed corresponding to the predetermined time length value is set as the transmission speed of the series of pulse signals.
Claims (5)
前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および/または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有し、
前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状信号を前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、前記一連のパルス状信号に重畳された監視データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡し、
前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および/または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの1周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する制御・監視信号伝送システムにおいて、
前記子局の各々は、前記伝送クロックの1周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定することを特徴とする信号伝送方式。A master station connected to the control unit and a common data signal line, and a plurality of slave stations connected to the common data signal line and the corresponding controlled device;
The controlled device includes a controlled unit that operates according to an output instruction of the control unit and / or a sensor unit that transmits input information to the control unit,
The master station has timing generation means for generating a predetermined timing signal synchronized with a transmission clock having a predetermined cycle, and according to the value of control data from the control unit under the control of the timing signal And outputting a series of pulse signals as control data signals to the data signal line, and monitoring data signals superimposed on the series of pulse signals for each cycle of the transmission clock under the control of the timing signal Data value is extracted and passed to the control unit,
Each of the plurality of slave stations extracts a value of each data of the control data signal for each period of the transmission clock under the control of the timing signal, and the local station in the value of each data According to the value of the monitoring data of the corresponding sensor unit for each period of the transmission clock under the control of the timing signal, and / or In a control / monitor signal transmission system that superimposes a monitor data signal on the series of pulse signals,
Each of the slave stations measures the time length of a start signal having a predetermined pulse width with reference to the length of one cycle of the transmission clock, and the time length is determined by a plurality of types of transmission clocks. When the predetermined time length value obtained based on the speed is within a predetermined range, the transmission clock speed corresponding to the predetermined time length value is set as the transmission speed of the series of pulse signals. Signal transmission method.
The master station compared the data obtained from the slave station when setting the upper speed with the data obtained from the slave station when setting the previous lower speed, and matched 5. The signal transmission method according to claim 1, wherein the higher speed is set to a higher speed and the lower speed is set to a stable speed if they do not coincide with each other.
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