KR20230157472A

KR20230157472A - 제어·감시 신호 전송 시스템

Info

Publication number: KR20230157472A
Application number: KR1020237035457A
Authority: KR
Inventors: 준이치 하마나카; 야스노리 타나카; 츠토무 스카야
Original assignee: 애니와이어 가부시키가이샤
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2023-11-16
Also published as: CN117378168A; WO2022264201A1; EP4358465A1; JPWO2022264201A1

Abstract

본 발명에 따른 제어·감시 신호 전송 시스템에서는, 제어부와 데이터의 주고받음을 행하는 주국과, 공통의 전송선을 통해 전송 동기 방식에 의해 상기 주국과 데이터의 주고받음을 행하는 종국의 복수를 구비한다. 그리고, 소정의 주기와 듀티비를 갖는 전압 클록 신호의 클록 전압 영역 사이의 기간에 있어서, 전압 레벨을 변화시킨 후의 목표로 설정되어 있는 제 1 전압 레벨이 되는 제 1 상태에서의, 상기 종국의 복수의 내부 회로와 상기 전송선으로 구성되는 회로의 임피던스가, 상기 전압 레벨을 변화시키기 전의 개시 상태보다 높아질 경우, 상기 임피던스가 상기 제 1 상태보다 낮아지는 제 2 상태를 취하는 제 2 전압 레벨을 거쳐 상기 제 1 전압 레벨로 변화시킨다.

Description

제어·감시 신호 전송 시스템

본 발명은, 제어측에 설치된 주국과 피제어측에 설치된 복수의 종국 사이의 신호선을 배선 절약화하여, 공통의 전송선으로 접속하고, 전송 클록으로 동기시키는 등의 전송 동기 방식에 의해 데이터의 전송을 행하는 제어·감시 신호 전송 시스템에 관한 것이다.

시설 내에 배치된 다수의 장치를 집중 제어하는 시스템에 있어서, 배선의 수를 줄이는, 소위 배선 절약화가 널리 실시되고 있다. 그리고, 그 배선 절약화의 일반적인 방법으로서, 피제어측에 설치된 복수의 기기 각각을 제어측에 설치된 제어부에 직접 연결하는 패럴렐 접속 대신에, 패럴렐 신호와 시리얼 신호의 변환 기능을 구비한 주국과 복수의 종국을, 제어부와 복수의 장치에 각각 접속하고, 주국과 복수의 종국 사이에서 공통의 전송선을 통해 시리얼 신호에 의해 데이터의 주고받음을 행하는 방식이 널리 채용되어 있다.

또한, 공통의 전송선을 통해 시리얼 신호에 의해 데이터의 주고받음을 행하는 방식으로서, 전송 클록으로 동기시키는 등의 전송 동기 방식이 알려져 있다. 그리고, 전송 동기에 의해 주국과 복수의 종국 사이에서 데이터를 주고받기 위한 다양한 방법이 제안되어 있다.

예를 들면, 일본 특허공개 2002-16621호 공보에는, 클록의 1주기의 후반이 전원 전압으로 되고, 전반이 전원 전압과 다른 전위의 영역으로 된 직렬의 펄스상 전압 신호에 있어서, 클록의 1주기의 전반 영역에 주국으로부터 제어 신호를 출력하고, 후반 영역에, 클록보다 높은 주파수의 신호(이하, 「주파수 신호」라 함)를 감시 신호로서 종국으로부터 출력하는 제어·감시 신호 전송 시스템이 제안되어 있다.

또한, 일본 특허공개 2002-152864호 공보에는, 클록의 1주기의 후반이 전원 전압으로 되고, 전반이 전원 전압과 다른 전압 레벨의 영역으로 된 직렬의 펄스상 전압 신호에 있어서, 클록의 1주기의 전반 영역을 시분할하고, 분할된 영역에 주국으로부터의 제어 신호와 종국으로부터의 감시 신호를 출력하는 제어·감시 신호 전송 시스템이 제안되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2002-16621호 공보 특허문헌 2: 일본 특허공개 2002-152864호 공보

주국과 복수의 종국 사이에서 동기를 취하기 위한 직렬의 펄스상 전압 신호(이하, 「전압 클록 신호」라 함)에 있어서의 클록 전압 영역은, 클록으로서 기능하기 위해서 일정한 전압 레벨이 소정 시간 유지될 필요가 있다. 즉, 전압 클록 신호는 소정값 이상의 듀티비를 가질 필요가 있다.

그래서, 상기 종래 기술과 같이, 전압 클록 신호의 듀티비를 소정값 이상으로 유지하면서, 클록 전압 영역(상기 종래 기술에서는 전원 전압으로 된 클록의 1주기의 후반)을 데이터의 주고받음에 이용하는 방법으로서 주파수 신호를 사용하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 주파수 신호는, 주파수가 1MHz 정도의 고주파가 되면 전송선의 인덕턴스에 의해 전류 변화의 진폭이 감소하거나, 또는 과도 현상에 의해 진폭이 불안정하게 되어, 검출할 수 없는 경우가 있었다. 즉, 전압 클록 신호에 있어서의 클록 전압 영역은, 데이터를 주고받는 영역으로서 이용할 수 없는 경우가 있었다.

한편, 전압 클록 신호에 있어서의 클록 전압 영역 사이의 기간의 전위 변화는 동기에 주는 영향이 작다. 그래서, 상기 종래 기술과 같이, 클록 전압 영역 사이의 기간(상기 종래 기술에서는 전원 전압과 다른 전압 레벨의 영역)을, 주국과 종국의 데이터를 주고받기 위해 사용하는 것이 제안되어 있다. 그리고, 이 경우에 사용하는 전압 클록 신호는, 클록 전압 영역 사이의 기간에서 주국과 종국의 데이터의 주고받음을 실행하기 위해서 소정의 주기를 갖는 것으로 된다.

그러나, 클록 전압 영역 사이의 기간을 주국과 종국의 데이터를 주고받기 위해 사용할 경우에는, 전압 레벨의 변화시에 회로의 임피던스 등에 기인하는 전압 레벨 변화가 둔해지는, 이른바 과도 현상이 일어나고, 이 과도 현상의 영향에 의해 데이터의 주고받음의 정밀도가 저하되는 문제가 있었다.

예를 들면, P채널 MOS형 FET와 콘덴서의 조합에 의해 전압 레벨을 변화시킬 경우, 전압 클록 신호에 있어서의 고전위의 클록 전압 영역의 전압 레벨로부터 이와 다른 전압 레벨로의 변화(이하, 「하강」이라 함)시에 전압 레벨 변화가 둔해지기 때문에, 클록 전압 영역의 하강을 동기의 기점으로 할 경우, 동기의 타이밍에 어긋남이 생겨, 본래 검출해야 할 전압 레벨과 다른 전압 레벨을 검출하여, 전압 레벨을 이용해서 추출되는 데이터값이 틀리게 되는 경우가 있었다.

또한, 회로 구성의 특성상, 고전위의 클록 전압 영역의 전압 레벨과 다른 전압 레벨로부터 클록 전압 영역의 전압 레벨로의 변화(이하, 「상승」이라 함)시의 전압 레벨 변화의 둔해짐이 작기 때문에, 그 과도 기간이 하강시의 과도 기간보다 짧아져 동기의 기점(하강)에서 상승까지의 시간폭을 이용하여 데이터값을 추출할 경우에는, 추출되는 데이터값이 틀리게 되는 경우가 있었다.

게다가, 전압 레벨 변화의 둔해짐은, 전압 클록 신호의 주기와는 무관하게, 회로 구성에 의해 정해지기 때문에, 주기가 빨라질수록, 데이터의 주고받음의 정밀도에 미치는 영향은 커지고 있었다.

그래서, 본 발명은 소정의 주기와 듀티비를 갖는 전압 클록 신호의 클록 전압 영역 사이의 기간을 이용한 데이터의 주고받음의 정밀도를 높일 수 있는 제어·감시 신호 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 전압 레벨을 변화시킨 후의 목표로 설정되어 있는 제 1 전압 레벨이 되는 제 1 상태에서의, 종국의 복수의 내부 회로와 전송선으로 구성되는 회로의 임피던스가, 전압 레벨을 변화시키기 전의 개시 상태보다 높아질 경우, 임피던스가 제 1 상태보다 낮아지는 제 2 상태를 취하는 제 2 전압 레벨을 거쳐 제 1 전압 레벨로 변화시킴으로써 과도 기간의 단축이 가능해진다. 즉, 과도 기간에 기인하는 동기의 타이밍에 발생하는 어긋남을 작게 억제할 수 있다. 이 때문에, 전압 클록 신호의 클록 전압 영역 사이의 기간을 이용한 데이터의 주고받음의 정밀도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제어·감시 신호 전송 시스템의 실시형태에 있어서의 전송 신호의 타임 차트도이다.
도 2는 동 실시형태의 시스템 구성도이다.
도 3은 주국의 기능 블록도이다.
도 4는 전송 신호의 전송 순서를 나타내는 모식도이다.
도 5는 입력 종국의 기능 블록도이다.
도 6은 출력 종국의 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제어·감시 신호 전송 시스템의 다른 실시형태에 있어서의 전송 신호의 타임 차트도이다.

본 발명에 따른 제어·감시 신호 전송 시스템의 실시형태를 설명한다.

이 제어·감시 신호 전송 시스템은, 공장 등의 시설 내에 배치된 다수의 장치 기기를 제어부에서 집중 제어하기 위한 것이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(1) 및 공통 데이터 신호선(DP, DN)(이하, 전송선이라 함)에 접속된 주국(2)과, 피제어측이 되는 시설 내에 배치되고, 전송선에 접속된 입력 종국(4), 출력 종국(5) 및 입출력 종국(6)의 복수로 구성된다. 또한, 도 2에 있어서는, 도시의 편의상, 각각의 종국이 하나씩 나타나 있지만, 전송선에 접속되는 종국의 종류나 수에 제한은 없다.

입력 종국(4)이 접속되는 입력부(7), 출력 종국(5)이 접속되는 출력부(8) 및 입출력 종국(6)이 접속되는 입출력부(9)는 피제어측이 되는 시설 내에 배치된 장치이다.

입력부(7)에 상당하는 것으로서, 예를 들면, 리드 스위치, 마이크로 스위치, 누름 버튼 스위치, 광전 스위치, 그 외 각종 센서를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

출력부(8)에 상당하는 것으로서, 예를 들면, 액추에이터, (스테핑)모터, 솔레노이드, 전자(電磁) 밸브, 릴레이, 사이리스터, 램프를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

입출력부(9)는 입력부(7)와 출력부(8) 양쪽의 기능을 구비하는 장치 기기이다. 예를 들면, 온도 조절, 타이머, 카운터 등의 장치 기기에서, 주국(2)에 대해서 정보를 송신하는 기능과, 주국(2)으로부터 송신된 데이터에 기초하여 출력 동작을 행하는 기능의 양쪽을 구비하는 것을 들 수 있다.

또한, 입력부(7)는 입력 종국(4)과 일체화된 입력부 일체형 종국(70)이어도 된다. 또한, 출력부(8)는 출력 종국(5)과 일체화된 출력부 일체형 종국(80)이어도 된다.

제어부(1)는, 연산 처리 기능을 갖는 관리 판단 수단(11)과 입출력 유닛(12)을 구비한다. 관리 판단 수단(11)은 입출력 유닛(12)을 통해 주국(2)으로부터 데이터를 수취하고, 내부에 기억된 프로그램에 기초해서 필요한 연산 처리를 행한다.

<주국의 구성>

주국(2)은 전송선에 접속되고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 출력 데이터부(21), 관리 데이터부(22), 타이밍 발생부(23), 주국 출력부(24), 주국 입력부(25), 입력 데이터부(26)를 구비한다. 그리고, 소정의 주기와 듀티비를 갖는 전압 클록 신호에 제어 데이터를 포함하여 출력함과 함께, 입력 종국(4), 출력 종국(5) 및 입출력 종국(6)으로부터 전압 클록 신호의 클록 전압 영역 사이의 기간 에 출력된 감시 데이터를 추출하여, 제어부(1)의 입출력 유닛(12)으로 출력한다.

출력 데이터부(21)는, 제어부(1)로부터 받은 데이터를 시리얼 데이터로서 주국 출력부(24)에 전달한다.

관리 데이터부(22)는, 제어부(1)로부터 받은 데이터에 기초하여, 후술하는 관리 제어 데이터 영역에 있어서 종국으로의 지시에 필요한 데이터를 시리얼 데이터로서 주국 출력부(24)에 전달한다.

타이밍 발생부(23)는, 발진 회로(OSC)(31)와 타이밍 발생 수단(32)으로 이루어지며, 발진 회로(OSC)(31)를 기초로 타이밍 발생 수단(32)이, 이 시스템의 타이밍 클록을 생성하고, 주국 출력부(24), 주국 입력부(25)에 전달한다.

주국 출력부(24)는, 제어 데이터 발생 수단(33)과 라인 드라이버(34)로 이루어진다. 제어 데이터 발생 수단(33)이, 출력 데이터부(21)로부터 받은 데이터와, 타이밍 발생부(23)로부터 받은 타이밍 클록에 기초하여, 라인 드라이버(34)를 통해 전송선에 제어 데이터를 포함하는 전압 클록 신호를 출력한다.

전압 클록 신호는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 역치 Est보다 높은 전압 레벨 Ep가 소정의 시간폭이 유지되는 클록 전압 영역의 복수가 정주기로 연속하여 구성된다. 그리고, 이 실시형태에서는 전압 레벨 Ep가 +24V로 되어 있다.

또한, 클록 전압 영역은 동기 클록으로서 기능하는 것이면 제한은 없고, 사용 환경이나 사용 상태에 따라 적당히 결정할 수 있다. 예를 들면, 그라운드 레벨보다 낮은 음전압이 소정의 시간폭으로 유지되는 것이어도 된다.

클록 전압 영역 사이의 기간에서는, 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep보다 낮은 전압 레벨에 의해 데이터값이 나타나는 것으로 되어 있다. 단, 데이터값을 나타내는 전압 레벨은 사용 환경이나 사용 상태에 따라 적당히 결정하면 되고, 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep보다 높은 전압 레벨로 해도 된다. 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep가 그라운드 레벨보다 낮은 음전압이어도 마찬가지이다.

또한, 이 실시형태에서는, 모든 종국(4, 5, 6)의 내부 회로와 전송선으로 구성되는 회로의 임피던스(이하, 「전송 회로 임피던스」라 함)는, 데이터값을 나타내는 전압 레벨을 취하는 상태(제 1 상태)에 있어서, 클록 전압 영역보다 큰 것이 된다. 그리고, 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep로부터 데이터값을 나타내는 전압 레벨로의 변화시에 과도 현상이 일어나는 것으로 되어 있다.

클록 전압 영역 사이의 기간은 4개의 영역으로 시분할되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 클록 전압 영역 사이의 기간의 4개의 영역을, 전압 레벨이 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep로부터 강하하는 과도 기간 t에 가까운 순서로, I영역, V영역, F영역, P영역으로 한다.

이 실시형태에서는, I영역, V영역, F영역에 있어서 역치 Ect보다 낮은 전위가 논리 데이터값 "1"을 나타내는 전압 레벨과, 역치 Ect보다 높은 전위가 논리 데이터값 "0"을 나타내는 전압 레벨로 되어 있다. 이 실시형태에 있어서 역치 Ect는 10V와 그라운드 레벨 사이(약 6V)로 설정되어 있지만, 그 크기에 제한은 없으며, 사용 상황이나 사용 환경에 따라 설정하면 된다. 또한, 데이터값을 나타내는 전압 레벨과 논리 데이터값의 대응 관계에 제한은 없고, 사용 환경이나 사용 상태에 따라 적당히 결정할 수 있다.

이 실시형태의 P영역은 주국(2)으로부터의 출력에만 사용되며, 역치 Est보다 낮은 전위가 논리 데이터값 "1"을 나타내는 전압 레벨과, 역치 Est보다 높은 전위가 논리 데이터값 "0"을 나타내는 전압 레벨로 되어 있다. 그리고, 전압 레벨이 높은 영역의 시간폭을 크게 함으로써, 즉, 듀티비를 설정값보다 크게 함으로써, 노이즈의 영향을 받기 어렵게 함과 함께, 클록 기능의 안정성을 높이는 것으로 되어 있다. 또한, I영역, V영역, F영역과 마찬가지로, 데이터값을 나타내는 전압 레벨과 논리 데이터값의 대응 관계에 제한은 없고, 사용 환경이나 사용 상태에 따라 적당히 결정할 수 있다.

클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep로부터 데이터값을 나타내는 전압 레벨로의 변화시에는, 데이터값을 나타내는 전압 레벨을 취하는 상태(제 1 상태)보다 전송 회로 임피던스가 낮아지는 상태(제 2 상태)가 되는 저전압 레벨 GND까지의 전압 강하가 행해지는 것으로 되어 있다. 그리고, 저전압 레벨 GND를 거쳐 데이터값을 나타내는 전압 레벨로 변화하는 것으로 되어 있다. 또한, 데이터값을 나타내는 전압 레벨을 취하는 상태보다 전송 회로 임피던스가 낮아지는 상태는, 예를 들면, 저전압 레벨 GND를, 회로에 모인 전하나 역기전력을 제거할 수 있는 레벨로 함으로써 만들어낼 수 있다.

또한, 회로 구성 등에 의해, 데이터값을 나타내는 전압 레벨을 취하는 상태에 있어서의 전송 회로 임피던스가 클록 전압 영역보다 작은 것으로 되는 경우는, 데이터값을 나타내는 전압 레벨로부터 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep로의 변화시에, 클록 전압 영역보다 전송 회로 임피던스가 낮아지는 상태가 되는 전압 레벨을 거쳐 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep로 변화시키게 된다.

전송 순서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전압 클록 신호에 있어서의 스타트 신호 ST와 다음 스타트 신호 ST 사이의, 관리 데이터 영역, 제어·감시 데이터 영역, 그리고 CRC 영역과 계속되는 일련의 영역을 1프레임 사이클로 하는 것으로 되어 있다. 그리고, 제어·감시 데이터 영역을 이용한, 주국(2)과 입력 종국(4), 출력 종국(5) 및 입출력 종국(6)의 정상 데이터의 주고받음이 행해지고 있다.

또한, 제어·감시 데이터 영역에의 할당되어 있지 않은 비정상 데이터는 관리 데이터 영역을 이용하여 주고받아지는 것으로 되어 있다. 또한, CRC 영역을 이용하여 전송 이상의 유무가 판단되는 것으로 되어 있다.

스타트 신호 ST에서는, 관리 데이터 영역, 제어·감시 데이터 영역 및 CRC 영역에 있어서의 클록 전압 영역의 전압 레벨 Ep가 클록 전압 영역의 시간폭보다 길게 유지되는 것으로 되어 있다. 또한, 스타트 신호 ST의 시간폭에 제한은 없고, 사용 조건 등을 고려하여 적당히 결정할 수 있다.

주국 입력부(25)는 라인 리시버(35)와 감시 데이터 추출 수단(36)으로 구성된다. 라인 리시버(35)는 전송선으로부터 전압 클록 신호를 받고, 파형 정형해서 감시 데이터 추출 수단(36)에 전달한다.

감시 데이터 추출 수단(36)은, 타이밍 발생부(23)로부터 전달된 타이밍 클록을 이용하여 데이터값을 추출하는 타이밍을 얻고, 라인 리시버(35)로부터 전달된 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값에 기초하여, 데이터를 추출한다. 그리고, 제어·감시 데이터 영역의 정상 데이터 DIO 및 관리 데이터 영역의 관리 데이터 DEX로서 입력 데이터부(26)에 전달한다.

입력 데이터부(26)는, 감시 데이터 추출 수단(36)으로부터 수취한 직렬의 입력 데이터를 병렬(패럴렐) 데이터로 변환하고, 감시 데이터 및 관리 감시 데이터로서 제어부(1)의 입출력 유닛(12)으로 출력한다.

<입력 종국의 구성>

입력 종국(4)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 주요한 연산 처리를 실행하는 종국 입력부(40) 및 종국 입력부(40)와 전송선 사이에 배치된 종국 라인 리시버 (48)와 종국 라인 드라이버(49)를 구비하고, 종국 라인 리시버(48)를 통해 전송선으로부터 전압 클록 신호를 받고, 종국 라인 드라이버(49)를 통해 전송선으로 감시 신호를 출력하는 것으로 되어 있다.

종국 입력부(40)는 전송 수신 수단(41), 관리 제어 데이터 추출 수단(42), 어드레스 추출 수단(43), 어드레스 설정 수단(44), 관리 감시 데이터 송신 수단(45), 입력 수단(46) 및 감시 데이터 송신 수단(47)을 갖는다.

또한, 이 실시형태의 입력 종국(4)은 내부 회로로서 마이크로컴퓨터 컨트롤 유닛인 MCU를 구비하고 있으며, 이 MCU가 종국 입력부(40)로서 기능하는 것으로 되어 있다.

종국 라인 리시버(48)는 전송선으로부터 전압 클록 신호를 받고, 파형 정형하여 전송 수신 수단(41)에 전달한다.

전송 수신 수단(41)은, 전압 레벨의 역치 Est과 역치 Ect에 대한 판별을 행하고, 종국 라인 리시버(48)로부터 전달된 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값을, 관리 제어 데이터 추출 수단(42), 어드레스 추출 수단(43) 및 관리 감시 데이터 송신 수단(45)에 전달한다.

관리 제어 데이터 추출 수단(42)은, 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값에 기초하여 스타트 신호 ST를 판별한다. 그리고, 스타트 신호 ST가 종료하는 타이밍(이 실시형태에서는 하강)을 기점으로 하고, 관리 데이터 영역에 상당하는 펄스 간 영역의 전압 레벨의 디지털값에 기초하여 관리 데이터를 추출한다. 추출된 관리 데이터는, 그 데이터에 기초한 처리를 실행하는, 도시하지 않은 처리 수단에 전달된다.

어드레스 추출 수단(43)은, 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값에 기초하여 스타트 신호 ST를 판별하고, 스타트 신호 ST가 종료하는 타이밍(이 실시형태에서는 하강)을 기점으로 하는 클록 전압 영역의 카운트를 행한다. 그리고, 이 카운트값이 어드레스 설정 수단(44)으로 설정된 자국(自局) 어드레스 데이터와 일치하는 타이밍을 얻는다. 또한, 이 타이밍은 전압 클록 신호에 있어서 자국에 할당된 데이터 영역(이하, 「자국 영역」이라 함)이 개시하는 타이밍(이하, 「자국 영역 개시 타이밍」이라 함)이 된다.

어드레스 추출 수단(43)은, 또한 클록 전압 영역의 하강을 기점으로 하는 경과 시간에 기초하여, I영역, V영역 및 F영역의 타이밍을 얻는다.

그리고, 자국 영역 개시 타이밍을 얻은 어드레스 추출 수단(43)은, 자국에 할당된 I영역, V영역 및 F영역의 기간, 감시 데이터 송신 수단(47)을 유효하게 한다. 또한, 자국 영역이 클록 전압 영역 사이의 기간의 복수로 구성될 경우는, 자국 영역이 종료될 때까지 자국에 할당된 I영역, V영역 및 F영역이 출현할 때마다, 그 전원 전압 영역의 기간, 감시 데이터 송신 수단(47)을 유효하게 한다.

관리 감시 데이터 송신 수단(45)은, 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값에 기초하여 스타트 신호 ST를 판별한다. 그리고, 스타트 신호 ST가 종료하는 타이밍을 기점으로 하여, 관리 데이터 영역에 상당하는 클록 전압 영역 사이의 기간에 있어서의 I영역, V영역, 및 F영역 중 감시 신호의 출력용으로 설정되어 있는 영역에서의 신호 출력을 행한다.

또한, 관리 감시 데이터 송신 수단(45)으로부터 출력되는 감시 신호는, 주국(2)에 송신해야 하는 데이터가 도시하지 않은 처리 수단으로부터 전달되어 있는 경우에만 송신되는 것으로 되어 있다.

입력 수단(46)은 입력부(7)로부터의 입력에 기초한 데이터를 감시 데이터 송신 수단(47)에 전달한다.

감시 데이터 송신 수단(47)은 어드레스 추출 수단(43)에 의해 유효하게 된 경우에, 입력 수단(46)으로부터 전달된 데이터를 종국 라인 드라이버(49)를 통해 전송선에 감시 신호로서 출력한다.

<출력 종국의 구성>

출력 종국(5)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 주요한 연산 처리를 실행하는 종국 출력부(50) 및 종국 출력부(50)와 전송선 사이에 배치된 종국 라인 리시버 (48)와 종국 라인 드라이버(49)를 구비하며, 종국 라인 리시버(48)를 통해 전송선으로부터 전압 클록 신호를 받고, 종국 라인 드라이버(49)를 통해 전송선으로 감시 신호를 출력하는 것으로 되어 있다. 또한, 도 6에 있어서, 입력 종국(4)과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화 또는 생략한다.

종국 출력부(50)는 전송 수신 수단(41), 관리 제어 데이터 추출 수단(42), 어드레스 추출 수단(43), 어드레스 설정 수단(44), 관리 감시 데이터 송신 수단(45), 제어 데이터 추출 수단(51) 및 출력 수단(52)을 갖는다.

이 실시형태의 출력 종국(5)도 입력 종국(4)과 마찬가지로, 내부 회로로서 마이크로컴퓨터 컨트롤 유닛인 MCU를 구비하고 있고, 이 MCU가 종국 출력부(50)로서 기능하는 것으로 되어 있다.

출력 종국(5)의 전송 수신 수단(41)은 종국 라인 리시버(48)로부터 전달된 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값을, 관리 제어 데이터 추출 수단(42), 어드레스 추출 수단(43) 및 관리 감시 데이터 송신 수단(45)에 추가해서, 제어 데이터 추출 수단(51)에 더 전달한다.

출력 종국(5)의 어드레스 추출 수단(43)은, 스타트 신호 ST가 종료하는 타이밍을 기점으로 하는 고전위 영역의 카운트에 의해 자국 영역 개시 타이밍을 얻고, 클록 전압 영역의 하강을 기점으로 하는 경과 시간에 기초해서, 자국 영역에 있어서의 P영역의 타이밍을 얻는다. 또한, I영역, V영역 또는 F영역이 주국(2)으로부터 자국으로의 출력을 위해 할당되어 있을 경우는, 그 타이밍도 얻는다.

그리고, 자국 영역 개시 타이밍을 얻은 어드레스 추출 수단(43)은 자국에 할당된 P영역의 기간, 그리고 I영역, V영역 또는 F영역이 할당되어 있을 경우는 그 영역의 기간, 감시 데이터 송신 수단(47)을 유효하게 한다. 또한, 자국 영역이 클록 전압 영역 사이의 기간의 복수로 구성될 경우는, 자국 영역이 종료할 때까지 자국에 할당된 I영역, V영역, F영역 및 P영역이 출현할 때마다, 그 전원 전압 영역의 기간, 감시 데이터 송신 수단(47)을 유효하게 한다.

제어 데이터 추출 수단(51)은, 어드레스 추출 수단(43)에 의해 유효하게 된 경우에, 전송 수신 수단(41)으로부터 전달된 전압 클록 신호의 전압 레벨의 디지털값에 기초해서 제어 데이터를 추출하여 출력 수단(52)으로 전달한다.

출력 수단(52)은, 제어 데이터 추출 수단(51)으로부터 전달된 제어 데이터에 기초한 정보를 출력부(8)에 출력하여, 출력부(8)를 동작시키거나 또는 정지시킨다.

<입출력 종국의 구성>

입출력 종국(6)은 입력 종국(4)과 출력 종국(5) 양쪽의 기능을 구비하고, 종국 입력부(40) 및 종국 출력부(50) 양쪽의 구성을 겸비한 종국 입출력부를 갖는 것이지만, 그 구성은 종국 입력부(40) 및 종국 출력부(50)와 실질적으로 동일하기 때문에, 도시 및 그 설명은 생략한다.

이 실시형태에 있어서, I영역, V영역, F영역 및 P영역에 있어서의 데이터값은 영역 내의 소정의 타이밍에서 검출된 전압 레벨에 기초하여 추출되는 것으로 되어 있다. 즉, 전압 클록 신호의 전압 레벨을 데이터값에 대응시킴으로써 데이터의 주고받음이 행해지는 것으로 되어 있지만, 전압 클록 신호의 듀티비를 데이터값에 대응시킴으로써 데이터의 주고받음을 행하는 것으로 해도 된다.

도 7은, 전압 클록 신호의 듀티비를 데이터값에 대응시킴으로써 데이터의 주고받음을 행하는 실시형태에 있어서의 전송 신호의 타임 차트이다. 또한, 도 7에 나타내는 실시형태의 설명에 있어서, 도 1~도 6에 나타내는 실시형태와 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 7에 나타내는 실시형태에서는, 클록 전압 영역의 시간폭이, 즉, 전압 클록 신호의 듀티비가 데이터값에 대응하는 것으로 되어 있다. 또한, 클록 전압 영역의 시간폭은, 클록 전압 영역의 하강에서 상승까지의 경과 시간을 계측함으로써 얻을 수 있다.

도 7에 나타내는 실시형태에 있어서, 동기 타이밍의 기점이 되는 클록 전압 영역의 하강은 정주기로 되어 있기 때문에, 클록 전압 영역의 시간폭이 클 때에는 클록 전압 영역의 하강에서 상승까지의 경과 시간이 작고, 클록 전압 영역의 시간폭이 작을 때에는 클록 전압 영역의 하강에서 상승까지의 경과 시간이 커진다. 따라서, 경과 시간의 장단에 의해, 클록 전압 영역의 시간폭의 대소를 판별할 수 있다.

도 7에 있어서는, 소정의 역치보다 긴 경과 시간 TL은 작은 시간폭에 대응하는 데이터값 "1"을, 소정의 역치보다 짧은 경과 시간 TS는 큰 시간폭에 대응하는 데이터값 "0"을 나타내는 것으로 되어 있다. 클록 전압 영역의 시간폭과 데이터값의 대응에 제한은 없고, 사용 상황에 따라 적절하게 설정하면 된다. 단, 클록 전압 영역의 시간폭은 클록으로서 기능하기 위해서 필요한 일정한 폭 이상으로 하는 것, 즉, 듀티비를 전압 클록 신호의 설정값보다 크게 하는 것이 필요하다.

1: 제어부 2: 주국
4: 입력 종국 5: 출력 종국
6: 입출력 종국 7: 입력부
8: 출력부 9: 입출력부
11: 관리 판단 수단 12: 입출력 유닛
21: 출력 데이터부 22: 관리 데이터부
23: 타이밍 발생부 24: 주국 출력부
25: 주국 입력부 26: 입력 데이터부
31: 발진 회로(OSC) 32: 타이밍 발생 수단
33: 제어 데이터 발생 수단 34: 라인 드라이버
35: 감시 신호 검출 수단 36: 감시 데이터 추출 수단
40: 종국 입력부 41: 전송 수신 수단
42: 관리 제어 데이터 추출 수단 43: 어드레스 추출 수단
44: 어드레스 설정 수단 45: 관리 감시 데이터 송신 수단
46: 입력 수단 47: 감시 데이터 송신 수단
48: 종국 라인 리시버 49: 종국 라인 드라이버
50: 종국 출력부 51: 제어 데이터 추출 수단
52: 출력 수단 70: 입력부 일체형 종국
80: 출력부 일체형 종국

Claims

제어부와 데이터의 주고받음을 행하는 주국과, 공통의 전송선을 통해 전송 동기 방식에 의해 상기 주국과 데이터의 주고받음을 행하는 종국의 복수를 구비하고,
소정의 주기와 듀티비를 갖는 전압 클록 신호의 클록 전압 영역 사이의 기간에 있어서,
전압 레벨을 변화시킨 후의 목표로 설정되어 있는 제 1 전압 레벨이 되는 제1 상태에서의, 상기 종국의 복수의 내부 회로와 상기 전송선으로 구성되는 회로의 임피던스가, 상기 전압 레벨을 변화시키기 전의 개시 상태보다 높아질 경우, 상기 임피던스가 상기 제 1 상태보다 낮아지는 제 2 상태를 취하는 제 2 전압 레벨을 거쳐, 상기 제 1 전압 레벨로 변화시키는 것을 특징으로 하는 제어·감시 신호 전송 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 클록 전압 영역 사이의 기간이 3 이상의 영역으로 시분할되어 있는 것을 특징으로 하는 제어·감시 신호 전송 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 클록 전압 영역 사이의 기간에 있어서, 상기 클록 전압 영역의 전압 레벨로 변화하는 타이밍을 앞당기고, 듀티비가 상기 소정의 듀티비보다 커지는 영역을 설치하는 것을 특징으로 하는 제어·감시 신호 전송 시스템.