KR940008108B1 - 다중상태 테이터신호를 부호화하고 해독하는 데이터시스템과 그 방법 - Google Patents

Abstract

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Description

다중상태 데이터신호를 부호화하고 해독하는 데이터시스템과 그 방법

제1도는 본 발명을 구현한 제어시스템의 블럭선도.

제2도는 본 발명을 구현한 제어시스템에서 2진논리비트 "1"과 "0"을 부호화하기 위해 사용된 파형을 도시한 파형도.

제3도는 단 하나의 원격국만이 도시되어 있는 제1도 제어시스템의 상세블럭선도.

제4도는 본 발명을 구현한 제어시스템에 있는 한 원격국의 해독기 및 두 유선데이터전송선의 개략회로도.

제5도는 본 발명을 구현한 제어시스템에서 부호화 및 해독화되는 2진비트 데이터스트림의 파형도.

제6도는 본 발명을 구현한 제어시스템에서 데이터보전성을 체크하는 회로의 상세블록도.

제7도는 제6도의 데이터보전성 체크회로를 가진 제어시스템에서 부호화 및 해독화되는 2진비트 데이터 스트림의 파형도.

제8도는 본 발명을 구현한 제어시스템에 사용하기 위한 세개의 유선 데이터전송선을 가진 2중통신의 개략 회로도.

제9(a)도 및 제9(b)도는 본 발명을 구현한 제어시스템의 중앙국에 있는 데이터부호기, 데이터전송선 구동기 및 데이터해독기의 상세회로도.

제10(a)도 및 제10(b)도는 본 발명을 구현한 제어시스템의 원격국에 대한 상세회로도.

제11(a)도 및 제11(b)도는 본 발명을 구현한 제어시스템의 또다른 원격국에 대한 상세회로도.

본 발명은 데이터시스템에 관한 것으로, 특히 하나의 중앙국과 개별적으로 어드레스 가능한 다수의 원격국으로 구성되는 데이타시스템에 관한 것이다. 더욱 명확히하면, 본 발명은 중앙국과 적어도 하나의 원격국간의 전송을 위해 다중상태 데이터 신호들을 부호화하고 해독하는 데이터시스템과 그 방법에 관한 것이다.

이런 유형의 데이터시스템에 있어서, 데이터신호는 중앙국에서 각각의 원격국으로, 각 원격국에서 중앙국으로 전송된다. 또한, 본 발명은 데이터를 중앙국과 원격국, 또는 원격국과 중앙국 사이에 동시에 전송하도록 시스템에 관한 것이다.

중앙국과 원격국간에 전송된 데이터를 판독하기 위해서, 데이터를 수신하는 각각의 국은 데이터전송속도와 동기화되어 작동해야만 한다. 이런 목적을 위해서, 본 발명은 수신국을 데이터전송속도와 동일한 속도에서 작동되도록한 동기화시스템을 제공한다.

명세서를 통해서 본 발명은 압력, 유속, 온도, 유체전송속도등과 같은 작동조건을 제어하는데 사용될 수 있는 그런 타입의 프로세스설비에 관하여 기술된다. 이들 작동 조건들의 제어는 중앙프로세스제어기로부터 제어되는 밸브 작동기에 의해 이루어진다. 그 프로세스제어기는 중앙국으로 간주되며 각각의 밸브작동기는 원격국으로 간주된다. 이것은 데이터전송선에 의하여 함께 연결된 다수의 국사이에 데이터전송이 필요한 어떤 상황에도 적용되는 본 발명의 범위를 제한하고자 함은 아니다.

마이크로프로세서를 가지던 가지지 않던간에 어떤 중앙프로세스 제어기에 각각의 밸브작동기를 개별적으로 연결시킴으로써 한 프로세스설비 내에서 그 밸브작동기를 제어하는 것은 공지되어 있다. 그 프로세스제어기는 프로세스설비주위에 위치한 센서에 의해 압력, 유속, 온도, 유체전달속도등과 같은 프로세스 작동조건을 탐지하며 그 작동기에 연결된 유선을 통해 특정의 작동조건을 변경시키기 위해 제어신호들을 그 작동기에 보낸다. 그 작동기는 프로세스제어기에 의해 제공된 신호에 따라 밸브의 위치를 변경시켜서 그 밸브에 영향을 받는 작동조건을 변경시킨다.

통상적으로 밸브가 밸브운동의 마지막에 도달했는지, 밸브가 바로 작동하고 있는지 등 밸브의 실제위치와 같은 밸브작동기의 상태와 관련된 궤환신호를 프로세서제어기에 제공할 필요가 있다. 이러한 경우, 작동기로부터 이 궤환을 전하기 위해 작동기와 프로세서제어기 사이에 또다른 유선이 제공되어야만 한다.

종래의 프로세스설비에 있어서, 제어시스템에는 프로세스제어기와 각각의 밸브작동기 사이에 연장된 4개 내지 7개의 유선이 제공될 수도 있었는데, 이것은 제어시스템의 경비를 상당히 경감시킬 수 없다는 것을 의미한다. 더우기, 종래의 장치에 제공된 광범위한 유선 기계때문에, 선을 깔고 선에 꼬리표를 붙이고 그리고 고장난 유선을 추적하거나 교정하는데 많은 시간이 소요되었다.

위에서 기술된 종래의 제어시스템과 관련된 문제점을 극복하기 위해서, 각 밸브작동기가 특정한 디지탈어드레스에 할당되는 디지탈시스템이 제공된다는 것은 공지되어 있다. 이 디지탈어드레스는 그 작동기와 연관된 마이크로프로세서에 간단히 내장된다. 신호데이터전송선은 프로세스제어기부터 시작되며, 각 마이크로프로세서는 이 데이터전송선에 연결된다. 프로세서제어기로부터의 데이터는 데이터 전송선상에 전송되기전에 의도된 작동기의 특정한 어드레스로 미리 고정된다. 데이터전송선상에 있는 데이터는 모든 마이크로프로세서에 의해 검사되지만 메시지를 시작할 때와 동일한 그 특정한 어드레스를 갖는 마이크로프로세서만 통과된다. 그런다음 그 데이터는 마이크로프로세서내에서 처리된다.

그 자신의 특정한 어드레스를 프로세스제어기에 제공하고 그리고 데이터를 어드레스하고 부호화하고 전송하는 수단을 각각의 작동기에 제공함으로써, 이 기술을 사용하여 데이터는 또한 한 작동기로부터 프로세스 제어기까지 전송될 수 있다.

작동기와 프로세스제어기사이에 전송되는 데이터는 대체로 2진 비트 데이터스트림으로 구성된다. 보통 펄스 및 공백 그대로의 형태로 이러한 데이터를 전송할 수 없는데, 그것은 이러한 형태의 데이터는 시스템내의 전기잡음에 의하여 와전되기 쉽기 때문이다. 이런 것을 피하기 위해서, 데이터는 전송하기전에 통상적으로 부호화된다.

일련의 2진비트 데이터를 데이터전송선에 전송하기 위한 여러가지의 부호화기술은 공지되어 있다. 그러나, 이들 기술들은 크게 보면 주파수변이방식(F, S. K.) 및 펄스부호변조(PCM)라는 두개의 범주에 속한다.

FSK는 상이한 정현파주파수를 사용하여 논리비트 "1'과 "0"을 표현한다. 순수정현파를 사용하여 조파(harmonic)가 발생되지 않으며, DC 성분이 없기 때문에 그 신호는 거의 방해받지 않고 AC 결합회로를 통과하게 된다. 또한, 선반사는 문제가 되지 않으며, 다수의 작동기는 데이터 신호에 영향을 주지않고 데이터 전송선을 끊을 수 있다.

그러나, FSK 신호는 부호화된 데이터를 해독하는데 소비되는 상당량의 작동기프로세서시간을 필요로 한다.

이것은 다중작동기시스템에서는 실질적인 단점이 되는데, 데이터전송선에 있는 모든 메시지는 어드레스가 미리고정되기 전에 부호화되어야만 하기 때문에 그것을 판독하는 작동기의 어드레스가 함께 검사될 수 있다.

전송하고자하는 모든 데이터를 해독하는데 소비되는 시간은 너무 많이 소모되어서 의도하고자하는 작동기에 도달되어 그 데이터를 처리하는 실제의 시간은 거의 남지 않는다.

PCM은 펄스간의 시간차이를 이용하여 논리비트 "1" 및 "0"을 표현한다. 이런 기술을 이용하면 부호화된 데이터 신호를 해독화하는데 소비되는 작동기프로세서시간이 적게든다. 또한, 협소한 표본윈도우를 가진 펄스검출기를 사용하면, PCM 부호화신호의 검출은 다중경로의 선반사가 거의 없을 정도로 되는데, 이는 표본시간구간 동안에 일어나는 그러한 펄스만이 검출되는 반면에, 표본윈도우의 외부에서 일어나는 의사전기잡음은 무시되기 때문이다.

그러나, PCM 기술은 그들의 높은 조파성분때문에 광범위한 대역회로를 사용할 필요가 있으므로, 그 결과 전기적인 잡음과 간섭에 민감하게 된다. 산업환경에 있어서, 전기간섭의 수준은 매우 높으며, 주로 순간적이고, 주파수의 넓은 스펙트럼을 커버한다. 또한, 프로세스제어기와 작동기사이에 제공된 긴 케이블 때문에 이 전기잡음은 데이터전송상에 일정하게 유도되어 데이터보전성을 방해한다.

데이타가 작동기로부터 프로세스제어기로, 프로세스제어기로부터 작동기로 전송되는 제어시스템이 필요한다. 또한, 프로세스제어기가 소정의 밸브위치를 탐지하며, 작동기와 그의 작동상태를 체크하도록 한다.

종래의 2중데이터 전송은 비용을 상당히 증가하게되는, 작동기로부터 프로세스제어기까지 데이터를 전송하는 제2데이터전송선 또는 장치를 상당히 복잡하게 하는 시분할 베이스에 있는 단일 데이터전송선에 의존하는 것이다. 상기의 문제를 해결하기 위해서, 프로세스제어기에는 데이터수신 및 해독수단이 제공되야만 하고, 작동기에는 부호화 및 전송수단이 제공되어야만 한다.

데이터가 전송되기전에 통상적으로 증폭되므로써, 부호화된 신호의 전력량과 일치하는 전기잡음전력의 효과를 최소화하는 것이 밸브작동기에서 이용가능하게 만들어져야만 한다.

많은 전력공급은, 크고 고가인 밸브작동기를 초래하는 대형 변압기를 필요로한다. 또한 많은 프로세서설비는 가연성의 물질을 취급하며 이런 상태하에서, 밸브작동기의 근처에 있는 고전압은 안전하지 못하다. 또한, 2중데이터 전송이 동일한 데이터전송선을 시분할함으로써 이루어질 경우, 데이터전송선이 작동되지 않는 상태가 될때까지 그데이터를 기억하는 수단이 밸브작동기에 제공되어야만 한다.

중앙프로세스제어기 및 각각의 원격국간에 전송될 데이터를 판독하기 위해서, 데이타를 수신하는 각각의 국의 데이터판독속도는 데이터전송선상에 있는 데이터의 데이터비트전송속도에 일치될 필요가 있다. 대체로, 마이크로프로세서 클럭속도에 의해 결정되는 데이터비트 전송속도 및 데이터를 수신하는 국의 데이터판독속도는 이들이 동일한 주파수에서 작동되도록 설계된 매우 정확하면서도 안정한 수정발전기로 유도된다는 사실에도 불구하고, 조화되지 않는다는 것이다. 따라서, 각각의 국의 데이터판독속도는 데이터 비트전송속도와 동기화되어야만 한다. 이것은 대기루프를 마이크로프로세서 프로그램에 사용하거나, 별개의 비동기화 신칩(UART)을 사용해서 성취된다. 전자의 것은 상당한 프로그램 실행시간이 소요되는 반면, 후자의 것은 제어시스템이 가격을 상당히 증가시키게 된다.

본 발명의 목적은 다중상태데이터를 데이터전송선에 의해 상호 연결된 다수의 국사이에 전송하기 위해서 부호화 및 해독화하기 위한 수단으로 구성되며, 데이터를 와전시키지 않으며 비교적 협소한 주파수대역폭을 갖는 데이터시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 데이터를 중앙국에서부터 원격국까지 원격국으로부터 중앙국까지 동시전송하기 위한 시스템을 제공하는바, 상기의 시스템에는 원격국에서부터 중앙국까지 데이터의 전송을 구동시키도록 하기위해 각각의 원격국에 별개의 전원이 필요치 않다.

또한, 본 발명의 목적은 데이터수신국의 데이터판독속도와 데이터전송선상에 있는 데이터의 데이터전송속도를 동기화시키기 위한 시스템을 제공하는바, 상기의 시스템에는 제어시스템의 데이터전송 및 데이터수신단말에서 동일한 주파수로 작동하는 고도로 정확한 수정발진기가 필요하다.

본 발명의 제1특징에 따르면, 데이터전송국 및 적어도 하나의 데이터수신국과, 상기의 전송국과 수신국 사이에 다중상태의 데이터스트림을 전송하기 위한 마이크로프로세서와, 상기의 전송국과 수신국들을 산호연결하는 데이터전송선과, 전송하기전에 데이터스트림을 부호화하기위해 데이터전송국에 설치한 부호기, 및 수신된 신호를 해독하기 위해 각각의 수신국에 제공된 해독기로 구성된 다중상태데이터 전송용 데이터시스템이 제공되는바, 부호기는 부의 직류오프셋트를 가지는 정펄스의 적분에 해당하는 제1파형과 정의 직류오프셋트를 가지는 부펄스의 적분에 해당하는 제2파형을 선택적으로 발생시키되 각 펄스 및 그것과 관련된 직류오프셋트의 평균시간이 거의 0이 되겠끔 발생시키는 신호발생기와, 2진 데이타스트림의 각각의 비트를 순차적으로 판독하는 수단과, 데이터스트림으로부터 판독된 각각의 상태에 대하여 제1 및 제2형의 각 조합으로 구성된 복합파형을 데이터전송선상에 출력하는 수단을 포함하고, 해독기는 다중상태의 데이터스트림을 나타내는 양방향펄스열을 유도하기 위해 전송선상에 있는 상기의 복합파형을 미분하는 미분기를 포함함을 특징으로 한다.

상기의 국은 프로세스를 제어하는 중앙국과, 중앙국으로부터의 제어신호에 따라 프로세스의 작동조건을 정하는 각 적동기를 각각 제어하는 다수의 원격국으로 구성시키는 것이 바람직하다. 중앙국이 제어신호를 특정의 원격국에 어드레스할 수 있도록 하기 위해서, 각각의 원격국은 특정한 디지탈어드레스와 함께 주어지고 그 중앙국에서 그 원격국까지의 데이터는 전송되기 전에 그 어드레스로 고정된다. 그 어드레스는 디지탈형태이며, 데이터스트림의 일부를 형성한다. 따라서, 그것은 본 발명에 따라서 부호화되고 해독된다.

각각의 국을 스위칭수단으로 구성시켜 그의 어드레스가 프리셋트 및 조절되도록하는 것이 바람직하다.

각각의 작동기는 센서와 결합되는 것이 보통인데, 이 센서는 작동기에 의해 조절되는 프로세스의 작동조건을 감지하며 중앙국에 궤환을 제공한다. 그 센서는 또다른 원격국으로 간주되는데, 중앙국에 의해 질의(interrogation)될 수 있으며, 자신의 상태와 자신이 감지한 작동조건과 관련된 데이타를 제공할 수 있다. 그런 제어시스템에 있어서, 원격국에 작동기를 포함시키고 또한 중앙국에 데이터를 전송하는 센서를 포함시킬 필요가 있다.

이 데이터는 작동기 또는 센서의 조건과, 작동기의 위치와, 감지된 조건의 값과 과련된 정보로 구성될 수 있다.

이것은 원격국에 있는 본 발명의 부호기와, 중앙국에 있는 본 발명의 해독기를 배가시키므로써 수행된다. 달리 본 발명의 제4특징인 2중통신시스템을 사용하는 것도 바람직하다.

다중상태의 데이터스트림은 2진비트 데이터스트림으로 구성되고, 그 출력수단은 스트림으로부터 판독된 각각의 논리비트 "1"에 대해서는 상기 제1 및 제2파형의 제1조합을 출력하며 데이트스트림으로부터 판독된 각각의 논리비트 "0"에 대해서는 상기 제1조합과 상이한 제1 및 제2파형의 제2조합을 출력하는 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.

신호발생기는 상기의 제1 및 제2파형용 적어도 하나의 순서치를 기억시키는 메모리와, 그 순서치를 주사하는 수단으로 구성될 수도 있다. 순서치가 디지탈형태로 메모리에 내장될 경우, 순서치는 D/A 변환기를 통해 아날로그 신호를 변환된다. 그 제1 및 제2파형은 메모리의 각 페이지에 각각 기억될 수 있으며, 데이터전송선상에 있는 적당한 파형을 판독하는 수단은 데이터비트스트림에서 판독된 데이터비트레벨의 제어하에서 그 메모리의 두 페이지사이를 개폐하는 스위칭수단으로 구성된다. 또한, 메모리는 상기 제1 및 제2파형중 하나만을 내장하며, 다른 파형은 그 메모리에서 출력된 파형을 변환시켜 유도된다.

상기의 대안으로서 신호발생기는 삼각파를 발생시키기 위해 연속펄스열을 적분하는 연속펄스열 발생기와, 그 삼각파를 반전시키는 인버어터, 적분기의 출력 또는 그 인버어터의 출력사이를 개폐하는 스위치로 구성될 수도 있다.

펄스열 신호발생기는 적분기로부터 출력된 삼각파에 의해 그의 출력이 개폐되는 슈미트트리거로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 신호발생기는 이 신호발생기를 시스템클럭과 등기화하는 위상록킹(phase locking)수단을 포함하는 것이 바람직하다.

대기상태가 각각의 제1 및 제2파형에 우선하는 것이 바람직하다. 이 대기상태는 각각의 제1 및 제2파형의 초기에서 0볼트의 주기로 구성시키는 것이 바람직하다. 이것은 신호가 없는 안전주기동안에 제1 및 제2파형사이의 전환이 수행되도록 해준다.

이 신호발생수단은 데이터스트림에 의해 제1 및 제2파형사이에서 직접 전환될 수 있고, 또는 그 데이터스트림을 나타내는 수정된 파형에 의해 전환될 수도 있다. 후자의 스위칭 방법은 두개의 파형중 하나이상으로 구성되는 제1 및 제2파형의 각 조합으로 각각의 상태를 나타내는 것이 필요한 경우에 사용된다.

데이터전송선은 적어도 두개의 유선으로 구성시키고, 부호화된 데이터는 푸쉬풀모드로 즉, 각 유선에 있는 신호가 다른 유선에 있는 신호의 거울상(mirror image)이 되는 모드로 두개의 유선에 전송되는 것이 바람직하다.

부호기는 중앙에서 탭된 변압기에 의해 두 데이터전송선에 유선으로 결합될 수도 있다. 또한, 푸쉬-풀 증폭기는 부호기의 출력단과 데이터전송선의 두개의 유선사이에 결합될 수도 있다. 이런경우, 데이터전송선에 출력된 신호레벨은 전송선상에 유도된 소정의 전기적인 잡음 또는 간섭에 의해 거의 영향을 받지 않도록 하기위해서 약 수십볼트로 비교적 높게 하는 것이 바람직하다.

미분기는 데이터전송선의 출력단을 교차하여 연결된 저항-인덕터 회로망으로 구성되는 것이 바람직하다. 저항-인덕터회로망의 유도소자는 데이터수신국에 데이터전송선을 결합하는 변압기의 1차 권선으로 구성되는 것이 바람직하다.

기타의 미분회로가 저항-인덕터회로망 대신에 사용될 수 있는데 용량성회로가 사용될 수도 있다. 캐패시터의 출력은 한쌍의 광결합기에 의해 원격국에 결합될 수도 있으며, 그중 하나의 광결합기는 각각의 정펄스에 대해 턴온되고, 다른 하나는 부펄스에 대해 턴온된다.

반파정류기는 미분기의 출력단에 제공되어 그 데이터스트림에 해당하는 한방향펄스열을 유도한다.

전파정류기는 미분기의 출력단에 제공되어 그 데이터비트 전송속도에 직접 비례하는 주파수를 갖는 클럭신호를 유도한다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기의 제1조합은 상기의 제1파형과 제2파형중 하나로 구성되며, 제2조합은 제1 및 제2파형중 나머지하나로 구성된다. 이런 파형에서 반파정류기의 출력은 좀더 프로세스할 필요가 없이 프로세서수단에 의해 제공된 데이터스트림과 일치한다.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 있어서, 제1 및 제2조합중 하나는 제2파형이 뒤따르는 제1파형으로 구성되며, 제1 및 제2조합중 다른 하나는 제1파형에 뒤따르는 제2파형으로 구성된다. 조합의 이런 배치와 더불어, 반파정류기의 출력안에서 짝수로 발생하는 펄스는 하나의 논리레벨비트에 해당하고, 홀수로 발생하는 펄스는 다른 하나의 논리레벨비트에 해당한다. 따라서, 프로세서에 의해 제공된 데이터스트림은 예정된 관례에 따라 짝수적으로 발생하는 펄스 또는 홀수적으로 발생하는 펄스를 샘플링함으로써 반파정류기의 출력단으로부터 유도된다.

제2의 바람직한 신호발생장치에 있어서, 전파정류기의 출력은 데이터비트 전송속도의 두배인 펄스열이며, 반파정류기의 출력은 데이터스트림에 전송된 데이터의 각 비트에 대한 펄스를 포함한다. 전파정류기에서 출력된 펄스열의 펄스수는 모든 데이터비트가 와전되지 않고 전송될 경우 반파정류기에서 출력된 펄스수의 두배일 것이다. 이것은 데이터전송선으로부터 수신된 데이터의 보전성을 검증하는데 쓰일 수 있다.

제1데이터 검증수단에 있어서, 제1계수기는 반파정류기에서 출력된 펄스의 총갯수를 개수하고, 제2계수기는 전파정류기에서 출력된 펄스의 총갯수를 개수하며, 비교기는 제1 및 제2계수기에 있는 계수치를 비교하여, 제1계수기에 있는 펄스갯수가 제2계수기에 있는 펄스갯수의 절반일 경우에만 그 데이터의 보전성을 확인한다.

제2데이터 검증수단에 있어서, 제1직렬기억수단은 반파정류기의 출력단에서 발생하는 짝수비트를 기억시키고, 제2직렬기억수단은 반파정류기의 출력단에서 발생하는 홀수비트를 기억시키며, 인버어터는 보상관계를 유도하기 위해서 두개의 직렬기억수단중 하나의 기억수당에 기억된 비트단어를 반전시키고, 비교기는 다른 하나의 직렬기억수단에 기억된 비트단어를 인버어터의 출력과 비교하여 비교된 단어가 동일할 경우에만 그 데이터의 보전성을 확인한다.

전파정류기에서 출력된 펄스열의 주파수의 절반인 펄스열은 제1 및 제2직렬기억수단에 인가되어, 제1 및 제2직렬수단의 샘플링 속도를 전파정류기에서 출력된 데이터비트스프림과 동기화되도록 한다.

데이터 검증수단이 각각의 데이타를 올바르게 검증하기 위해서, 각각의 데이터스트림앞에 데이터개시신호가 선행한다.

전파정류기에서 출력된 펄스열은 데이터비트 전송속도 주파수의 두배이며, 데이터수신국의 데이터판독속도를 수신된 데이터스트림과 동기화시키는데 쓰일수도 있다.

데이터수신국에 데이터판독속도를 수신된 데이터스트림과 동기화시키는 시스템을 제공하는 것이 바람직한데, 그 시스템은 전파정류기에서 출력된 주파수의 절반인 펄스열을 유도하기 위한 수단과, 그 출력이 데이터수신국용 클럭주파수를 결정하는 전압조정발진기와, 분배기로부터 출력된 펄스열과 그 전압조정발진기의 출력을 비교하여 두신호간의 위상차에 비례하는 에러전압을 발생하는 비교수단으로 구성되는데, 이 에러전압은 데이터수신국의 클록주파수의 데이터전송속도를 동기화하기 위하여 전압조정발진기에 인가된다.

이 동기화시스템을 사용하면, 전송된 데이터스트림의 타이밍에서의 변이는 위상록 발진기가 새로운 타이밍을 수용하도록 그의 출력을 조절하기 때문에 더 이상 문제시되지 않는다.

데이터수신국에는, 데이터비트전송속도의 주파수와 거의 부합하도록 하기위해 전압제어발전기의 주파수를 나누는 주파수 분배기가 포함되는 것이 바람직하다. 이 주파수분배기는 데이터수신국 마이크로프로세서의 내부 분배기/계수기에 의해 제공될 수도 있다.

데이터수신국에 동기화되는 클럭임펄스열이 항상 제공토록 하기위해 데이터스트림이 전송되지 않은 주기동안에 데이터전송국에 의해 연속스트림의 비트가 제공되는 것이 바람직하다.

제어시스템이 프로세스설비에 사용될 경우, 각각의 원격국은 프로세스작동조건을 제어하는 모터를 제어하는 것이 바람직하다.

원격국은 요구된 위치를 위해 모터에 제어진동이 일어나지 않도록 불감대를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명의 제1특징에 따른 데이터시스템에 사용하기 위하여 다중상태의 데이터스트림을 부호화하는 부호기가 제공되는바, 이 부호기는 부의 직류오프셋트를 가지는 정펄스의 적분에 해당하는 제1파형과 정의 직류오프셋트를 가지는 부펄스의 적분에 해당하는 제2파형을 선택적으로 발생시키되 각 펄스 및 그것과 관련된 직류오프셋트의 평균시간을 거의 0으로 하는 신호발생기와, 데이터비트스트림의 각 비트를 순차적으로 판독하는 수단과, 데이터스트림으로 부터 판독된 각각의 상태에 대하여 제1 및 제2파형의 각 조합으로 구성된 복합파형을 데이터전송선상에 출력시키는 수단으로 구성된다.

본 발명의 제3특징에 따르면, 본 발명의 제1특징에 따른 데이터시스템에 사용하기 위해서 부호화된 다중상태의 데이터스트림을 해독하는 해독기가 제공되는바, 이 해독기는 다중상태의 데이터스트림을 나타내는 양방향펄스열을 유도하기 위해 전송선상에 있는 부호화된 신호를 미분하는 미분기로 구성된다.

본 발명의 제4특징에 따르면, 3개의 유선버스를 포함하는 데이터전송선에 의해 상호 연결된 한쌍의 국사이에서 3개 이하의 상태를 포함하는 데이터스트림을 전송하는 시스템이 제공되는바, 데이터전송국은 상기의 데이터스트림을 제공하기 위한 수단과, 세개의 유선중의 하나와 나머지 두개의 유선중 각 하나 사이에 각각 연결된 한쌍의 개방 스위치와, 데이터스트림의 각 비트를 순차적으로 판독하는 수단과, 데이트스트림으로 부터 판독된 각각의 제1데이터상태에 대하여는 두개의 스위치중 하나를 폐쇄시키고 데이터스트림으로 부터 판독된 각각의 제2데이터상태에 대하여는 두개의 스위치중 다른 하나를 폐쇄시키며 데이터스트림으로 부터 판독된 각각의 제3상태에 대하여는 모든 스위치를 개방시키는 제어수단으로 구성되고, 데이터수신국은 나머지 두개의 유선중 각 하나에 각각 출력인 두개의 연속 및 상이한 상호를 제공하는 수단과, 어느 스위치가 폐쇄되는가를 결정하도록 상기의 유선중 하나에 반사된 두개의 신호중 어느 하나를 확인하는 수단과, 두개의 스위치가 개발 및 폐쇄된 순서로부터 데이터수신국에서 데이터스트림을 발생시키는 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

각 스위치는 광스위치로 구성시키고, 제어수단은 한쌍의 LED로 구성시키되, 각 LED는 광스위치들중 하나와 각각 광학적으로 연결되고 또한 데이터스트림을 순차적으로 판독하는 수단에 의하여 구동되는데, 그 데이터스트림으로부터 제1논리상태가 판독될 때마다 LED중 하나가 턴온되고 그 데이터스트림으로부터 제1논리상태가 판독될 때마다 LED중 하나가 턴온되고 그 데이터스트림으로부터 제2논리상태가 판독될 때마다 다른 LED가 턴온되며 그 데이터스트림으로부터 판독된 제3논리상태에 대하여는 두 LED 어느 것도 턴온되지 않는다.

한쌍의 연속 및 상이한 신호는 서로에 대해 거울상인 것이 바람직하다. 데이터수신국에서 두개의 유선중 하나의 유선에 있는 신호와 한개의 유선에 반사된 신호는 그것이 동일한 것인지(이것은 스위치중 하나가 닫히는 것을 나타냄) 또는 다른 것인지(다른 스위치가 닫히는 것을 나타냄)를 결정하도록 하기위해 이 신호와 비교된다.

데이터수신국에서 발생된 연속신호는 데이터전송국에 전송하기 위하여 본 발명의 제5특징의 방법에 따라 부호화된 데이터이므로 송신국과 수신국사이에서 데이터의 동시 2중전송을 할 수 있다.

본 발명의 제5특징에 따르면 하나의 데이터전송국과 데이터전송선에 의해 그 데이터전송국에 연결된 적어도 하나의 데이터수신국으로 구성된 제어시스템에서 다중상태 데이터스트림을 부호화하고 해독하는 방법이 제공되는데, 그 데이터스트림은 부의 직류오프셋트를 가지는 정펄스의 적분에 해당하는 제1파형과 정의 직류오프셋트를 가지는 부펄스의 적분에 해당하는 제2파형을 발생시키되 각 펄스 및 그것과 관련된 직류오프셋트의 평균시간이 거의 0이 되겠금 발생시킴으로써 부호화되고, 그 데이터스트림의 각 비트는 순차적으로 판독되며 제1 및 제2파형의 각 조합으로 구성되는 복합파형은 그 데이터스트림으로부터 판독된 각각의 상태에 대하여 데이터전송선으로 출력되고, 그리고 데이터는 다중상태 데이터스트림을 나타내는 양방향펄스열을 유도하기 위하여 전송선상에 있는 그 복합파형을 미분함으로써 해독됨을 특징으로 한다.

각각의 국은 특정한 디지탈어드레스로 지정되어지고 데이터스트림은 그 데이터를 상기의 어드레스로 미리 고정시킴으로써 특정의 수신국에 할당된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기의 제1조합은 제1 및 제2파형중 하나로 구성되고, 제2조합은 제1 및 제2파형중 다른 하나로 구성된다.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 있어서, 상기의 제1 및 제2조합중 하나는 제2파형이 뒤따르는 제1파형으로 구성되고, 제1 및 제2조합중 다른 하나는 제1파형이 뒤따르는 제2파형으로 구성된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

제1도에는, 데이터전송선(3)을 통해 다수의 원격국(2)과 연결된 중앙프로세스제어기(1)를 포함하는 프로세스설비용 제어시스템이 도시되어 있다. 이 프로세스제어기(1)는 마이크로프로세서로 구성되며, 2진비트 데이터신호를 만들어 데이터전송선(3)을 통해 원격국으로 전송한다. 그 데이터신호는 소프트웨어(4)에 내장된 작동프로그램에 따라 마이크로프로세서내에서 만들어진다. 데이터신호를 의도된 원격국(2)에 전송시키기 위해서, 각각의 원격국(2)은 특정한 디지탈어드레스에 할당되며, 데이터신호는 작동소프트웨어에 따라서 마이크로프로세서에 있는 이 어드레스에 미리 고정된다.

각각의 원격국(2)은 프로세스설비의 작동조건(6)을 변화시키는 작동기수단(도시되지 않았음)을 포함한다. 그 작동조건이란 압력, 온도유농도와 같은 것들이다. 센서(5)는 이러한 작동조건(6)을 감지하며, 작동소프트웨어(4)에 따라 작동할 수 있는 또다른 데이터전송선(7)을 통해 프로세스제어기(1)에 그러한 작동조건을 궤환시킨다.

키이보드(8)는 소프트프로그램에 데이터를 수동으로 입력시켜 주며 제어시스템 사용자가 그 작동조건을 프레셋트하거나 또는 변경할 수 있도록 해준다. 영상표시장치(9)는 제어시스템의 제어하에서 프로세스설비의 작동을 가시적으로 관찰할 수 있도록 한다.

프로세스제어기(1)는 데이터부호기/해독기(10)에 의해 데이터전송선(3)과 연결되어 있는데, 데이터부호기/해독기(10)는 프로세스제어기(1)로부터 데이터신호를 부호화하여 원격국(2)에 전송하며, 원격국(2)으로부터 프로세스제어기(1)에 전송된 데이터신호를 해독한다. 원격국(2)에 의해 궤환된 데이터는 원격국의 현재위치, 상태, 작동조건 등을 나타낸다. 그것은 프로세스제어기(1)가 각각의 원격국(2)의 상태를 계속 관찰할 수 있도록 해주며 그리고 프로세스설비의 작동조건을 제어하는데 있어서의 에러 및 장해를 계산할 수 있도록 해준다.

원격국(2)이 데이터신호를 프로세스제어기(1)에 궤환시킬 수 있도록 하기 위하여, 그 원격국(2)에는 데이터신호를 데이터기록(write)출력단에 전송할 수 있는 마이크로프로세서(도시하지 않았음)를 포함하는 데이터프로세싱수단과, 데이터전송선(3)상의 데이터신호를 부호화하고 전송하는 수단이 제공된다.

데이터신호는 시분할 베이스로 데이터전송선(3)에 의해 전송되어질 수도 있다. 이런 목적을 위하여 특정의 원격국(2)에서 프로세스제어기(1)로 데이터가 전송되어야 하는 경우에는 언제나 프로세스제어기(1)에 의해 질의(interrogation)신호가 원격국에 전송된다. 그 질의신호는 한번에 한개의 원격국(2)만이 데이터를 전송시키는 것을 확인하며 그리고 그 프로세스제어기가 데이타를 수신할 준비가 되었음을 확인한다. 그러나, 본 발명의 한 특징에 따르면, 그 전송선(3)은 프로세스제어기(1)와 원격국(2) 모두에 의해 동시에 사용될 수 있다.

본 발명의 목적을 위하여 센서(5)는 원격국(2)으로 간주되어도 좋다. 이를 위해서, 각각의 센서(5)에는 마이크로프로세서가 제공되는데, 그 마이크로프로세서는 그 센서(5)에 특정된 어드레스를 할당해주어서, 프로세스제어기(1)의 마이크로프로세서에 의해 센서가 선택적으로 질의 되도록 한다.

원격국의 마이크로프로세서의 데이터처리능력은 센서(5)를 중앙프로세스제어기(1)로부터 검정하는데 사용될 수 있으며, 센서(5)가 감지하는 조건 및 중앙프로세스제어기의 마이크로프로세서에 대한 센서(5)의 밸브 상태에 관련된 데이터신호를 기록하는데 쓰일 수도 있다. 센서(5)에 의해 발생된 데이터신호를 중앙프로세스제어기(1)로 전송시키고자할 경우, 데이터전송선(3)은 가끔 데이터신호를 전송시키는데 사용될 수 있으므로, 데이터전송선(7)이 전혀 필요없게 해준다. 그러나, 주의할 점은 프로세스제어기(1)와 원격국(2)간에 필요로 하는 데이터 전송속도와 비교하여, 센서(5)로부터의 데이터신호에 대하여 좀더 신속한 데이터전송속도가 필요할때는 개별적인 데이터전송선(7)이 필요하다.

프로세스제어기(1)와, 원격국(2) 및 원격국으로 간주되는 센서(5)에 의해 발생된 데이터신호는 2진비트 데이터스트림으로 구성된다. 논리비트 "1'는 통상적으로 정펄스로 표시되며, 논리비트 "0"는 공백(space)으로 표시된다.

이러한 형태의 데이터는 넓은 대역폭을 점유하며, 데이터전송선(3)위로 유도된 전기적인 잡음과 간섭으로 인해 와전되기 쉽다. 그러한 2진비트 데이터스트림은 데이터전송선(3)에 전송되기전 부호화 되어야만 한다.

제2도에는 본 발명에 따라 부호화된 논리 "1"비트[파형 2(b)(i)]과 논리 "0"비트[파형 2(b)(ii)]가 도시되어 있다. 파형[2(b)(i)]은 부의 D.C. 오프셋[파형 2(a)(i)]을 갖는 정펄스의 적분이며, 파형[2(b)(ii)]은 정의 D.C. 오프셋[파형 2(a)(ii)] 갖는 펄스의 적분이다. 삼각파[2(b)(i), 2(b)(ii)]는 극성이 틀릴뿐 서로 동일하다. 삼각파[2(b)(i), 2(b)(ii)]는 조파성분이 매우 낮으며, D.C 성분이 전혀 없다. 각각의 삼각파[2(b)(i), 2(b)(ii)]에 의해 점유된 대역폭은 세개의 경사면 11, 12 및 13, 그리고 특히 경사면 12의 기울기에 의하여 결정되는데, 그 기울기는 더욱 높은 조파의 레벨을 결정한다. 조파성분은 파형의 피이크를 둥글게 하여 경사면(13)에 대한 주어진 경사를 유지하는 동안 줄어들 수 있다. 만약 경사 시간비(2t/T)가 6이고 주기가 1ms(10^-3초)일 경우, 그 조파성분은 10KHz 이내로 제한되며 그리고 그 파형은 1KHz-10KHz 대역폭을 가진 회로를 통과할 수 있음이 실험을 통해 발견되었다.

조파성분의 이런 레벨은 조파성분이 1KHz 이상인 종래의 부호화 장치와 비교하며 매우 우수하며, 그 협소한 대역폭은 비교적 저렴한 음향회로가 부호화 및 해독회로 전반에 걸쳐 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 제2도에는 도시하지 않았지만, 파형[2(b)(i), 2(b)(ii)]에 앞서 0볼트의 짧은 주기가 선행된다. 0볼트의 주기는 대기시간을 표시하며, 파형이 데이터전송선을 지나갈때 그들 파형간의 갑작스런 스텝이 없도록 해주는데, 상기의 스텝변화는 해독기에서 고진폭의 펄스를 초래하여 데이터와전을 일으킬 수도 있다.

제3도에는 제1도 제어시스템에 있는 데이터부호기/해독기와, 원격국의 상세한 선도이다.

전술한 바와같이, 프로세스제어기(1)는 의도하고자 하는 데이터스트림에 대해 원격국(2)의 특정한 어드레스로 고정된 2진비트 데이터스트림을 발생하는 마이크로프로세서(도시하지 않았음)를 포함한다. 데이터스트림은 프로세스제어기(1)로부터 데이터부호기/해독기(10)에 입력되며 여기에서 데이터스트림은 데이터전송선(3)에 전송하기 위해 부호화된다. 데이터부호기/해독기(10)에 데이터스트림이 부호화되어 데이터전송선(3)으로 전송될때까지 그 스트림이 기억되는 내부레지스터(14)가 포함되어 있다.

데이터스트림에 있는 각각의 논리비트"1"와 각각의 논리비트"0"는 두개의 파형[2(b)(i), 2(b)(ii)] 중 각각 하나를 표시하므로써 부호화된다. 두개의 파형[2(b)(i), 2(b)(ii)] 중 하나는 디지탈 형태로 EPROM(15)에 기억된다. 그 파형은 EPROM(15)에 내장된 디지탈순시치를 디지탈-삼각변환기[D/A 변환기(16)]에 출력함으로써 재건된다. EPROM(15)의 출력은 두개의 파형[2(b)(i), 2(b)(ii)] 중에서 하나가 주어지며, 반면 다른 하나는 인버어터(17)에서 그 디지탈-삼각변환기(16)의 출력을 반전시킴으로써 용이하게 얻어진다.

내부레지스터(14)로부터의 데이터스트림출력은 전자스위치(18)에 의해 데이터전송선(30)상에서 부호화된다. 전자스위치(18)는 데이터스트림의 비트 각각을 판독하여 두개의 논리상태중 한개의 특정 논리상태가 판독될때마다 데이터전송선(3)상에 있는 디지탈-삼각변환기(16)의 출력을 전환시키며, 또한 두개의 논리상태중 다른 한개의 논리상태가 그 데이터스트림으로부터 판독될때마다 데이터전송선(3)상에 있는 인버터(17)의 출력을 전환시킨다. 파형[5(a)]은 논리레벨비트"1101011101"로 구성되는 2진비트 데이터스트림을 도시한 것이며, 파형[5(c)]은 그 데이터스트림이 부호화된 후의 파형을 도시한 것이다. 파형[5(b)]은 부호화된 데이터스트림의 파형[5(c)]가 유도되었다고 여겨질 수 있는 오프셋펄스열을 도시한 것이다. 부호화된 데이터스트림이 EPROM(15)과 디지탈-삼각변환기(16)와, 인버어터(17) 및 전자스위치(18)에 의해 발생되기 때문에 그 오프셋펄스열은 그 부호화된 데이터스트림을 유도하기 위하여 발생될 필요는 실제로 없다.

제3도 및 제4도를 함께 참조하면, 전자스위치(18)의 출력단은 변압기(19)의 1차권선과 연결되어 있다. 변압기(19)의 2차권선(20)은 접지탭(21)을 가지며, 두개의 데이터전송선(3)과 연결되어 있다. 따라서, 변압기(19)는 전자스위치(18)의 출력을 두개의 데이터전송선(93)에 결합시키고, 푸쉬-풀 형태로 데이터를 구동시킨다. 즉 두개의 데이터전송선상에 있는 신호를 서로 극성은 반대이지만 동일하게 한다. 이는 전송선(3)상으로 유도된 잡음과 간섭신호에 대해 고도의 공통모드제거(common mode rejection)가 있다는 것을 보장하는 것이다. 또한 잡음을 제거하기 위한 제어시스템의 능력은 전송하기전의 부호화된 신호를 증폭하므로써 향상된다. 특히, 각각의 데이터전송선(3)의 전압은 수십 피이크-피이크 전압(VP-P)이다.

두개의 유선 데이터전송선(3)은 전류변압기(22)에 의해 원격국(2)과 결합되어 있는데, 전류변압기(22)는 데이터전송선(3)상에 있는 비교적 높은 전력레벨로부터 원격국(2)을 분리하는데 쓰이며, 제어시스템이 본질적으로 안정하겠금 하는 수단이다. 1차권선(23)의 양측 각각은 저항(24)을 경유하여 데이터전송선(3)의 각각에 연결되어 있다. 1차권선(23)의 유도소자와 저항(24)은 데이터전송선(3)의 단부에서 미분회로를 형성하는데, 이 미분회로는 전송선에 있는 파형을 미분하여 파형[5(b)]에서 보인 양방향 펄스열을 2차권선(25)에 제공한다. 따라서 전류변압기(22)는 데이터전송선(3)을 원격국(2)에 연결시킬 뿐만아니라 그 부호화된 데이터스트림을 해독화하는데 쓰인다.

파형[5(b)]으로 도시한 바와같이, 2차권선(25)에 출력된 양방향 펄스열 출력은 전파정류기(26)에 입력되어 파형[5(e)]인 한방향펄스열을 제공하며 또한 반파정류기(27)에 입력되어 프로세스제어기(1)에서 발생된 데이터비트스트림에 해당하는 파형[5(f)]인 한방향 데이터비트스트림을 제공한다. 반파정류기(27)로 부터 출력된 데이터비트스트림은 원격국(2)내의 마이크로프로세서(28)에 입력된다. 마이크로프로세서(28)는 데이터스트림을 작동소프트웨어에 따라 처리하며, 특히 그중에서도 작동기(29)에 인가되어 프로세스설비의 작동조건을 제어하는 아날로그 제어신호를 만들어낸다. 전술한 바와같이, 센서(5)는 작동조건(6)의 현재치를 감지하고 데이터전송선(7)을 통하여 그 신호를 프로세스제어기(1)에 궤환시켜서, 중앙프로세스제어기(1)의 마이크로프로세서 작동소프트웨어가 프로세스설비(1)를 감시하게 된다.

그 중앙프로세스제어기(1)가 원격국(2)의 마이크로프로세서(28)와 통신할 수 있도록 하기 위해서는 마이크로프로세서(28)의 데이터판독속도가 데이터스트림의 데이터비트전송속도와 동기화될 필요가 있다.

이를 위해서, 전파정류기(26)에서 출력된 연속펄스열은 클럭신호로 사용되어 마이크로프로세서(28)의 데이터판독속도를 데이터비트전송속도와 동기화시킨다. 전압조정발진기(30)는 마이크로프로세서를 위한 클럭신호를 제공한다. 이 클럭신호는 마이크로프로세서(28)내에 있는 내부타이머/카운터에 의해 분할되며 그 마이크로프로세서(28)내에서 소프트웨어용 내부인터럽트를 발생시킨다. 인터럽트루틴은 마이크로프로세서(28)의 핀(31)을 교대로 고레벨 및 저레벨로 전환시키도록 구성되며, 출력사각파를 핀(31)에 발생시킨다. 이 사각파의 주기는 마이크로프로세서(28)에 입력되는 다수의 클럭주기로 분리되고 그리고 내부시간에 의해 계수되는 전압조정 발진기(30)의 클럭주파수에 의하여 결정된다.

마이크로프로세서(28)에서 출력된 사각파와, 전파정류기(26)에서 출력된 연속펄스열은 비교기(32)의 각각의 입력단에 입력되고, 이 비교기는 두개의 입력사이의 위상차에 비례하는 전압을 발생한다. 이 오차전압은 전압조정 발진기(30)의 조정입력(33)으로 주어져서 출력클럭신호가 연속펄스열과 동기화될 때까지 그 출력 클럭신호를 변환시킨다. 따라서, 본제어시스템은 전압조정발진기(30)로부터 마이크로프로세서(28)로 입력되는 클럭신호에 사각파형으로 발생된 소프트웨어를 록하는 위상룩 루프를 제공한다.

이 기술의 장점은 데이터전송선(3)을 사용하는 프로세서제어기(1) 내의 모든 마이크로세스 모든 원격국(2)은 데이터 비트 전송속도와 동기화되어질 수 있다는 것이다.

마이크로프로세서클럭이 위상록루프의 일부이므로, 데이터버스상의 모든 마이크로프로세서는 동기화크럭발전기를 가질 것이며, 모든 마이크로프로세서내의 인터럽트소프트웨어루틴은 동기화되어 작동할 것이다. 따라서, 데이터스트림의 판독과 데이터스트림의 발생은 인터럽트루틴의 적당한 곳에서 적당한 프로그램코드를 포함하므로써 용이하게 실시된다.

본 시스템의 사용에 있어서, 데이터버스상이 데이터타이밍의 쉬프트는 나쁜 것이 아닌데, 이것은 위상클럭발진기가 새로운 타이밍을 수용하도록 변경될 것이기 때문이다.

이것은 차례로 마이크로프로세서 명령실행시간을 변경시키기 때문에 소프트웨어제어 데이터판독과 전송시간은 새로운 데이터타이밍으로 자동적으로 조정된다. 더욱이, 신호검출을 위한 마이크로프로세서(28)의 처리시간이 매우 적게 소비되어서, 데이터처리 및 프로그램실행에 이용가능한 시간은 많아진다.

위상록킹이 내부인터럽트에 의해 이루어지기 때문에, 신호탐지를 위해 다른 외부인터럽트가 사용될 필요가 없으므로, 데이터전송선(3)상에서의 전기적인 잡음과 간섭에 대한 원격국의 면역성을 향상시킨다.

데이터전송선(3)으로부터의 데이터판독은 인터럽트 소프트웨어루틴의 적당한 점에서의 간단한 표본검사 실행이되며 동기화검출 및 타임윈도윙의 모든 집음잇점을 보여주는 데이터방지 시스템이 된다.

또한, 마이크로프로세서(28)는 원격국(2)으로부터 프로세스제어기(1)까지 전송을 위한 데이터신호를 기록할 수 있다.

그 데이터는 마이크로프로세서(28)의 기록출력핀(34)에서 데이터비트스트림으로 발생된다. 마이크로프로세서(28)에서 출력된 데이터스트림은 펄스와 공백으로 구성된 종래의 2진비트 데이터스트림으로 이루어지며, 그것은 데이터전송선(3)상에 전송하기 위해 부호화되어야만 하는데, 그렇지않으면 데이터전송선(3)상에서의 전기적인 잡음과 간섭에 의해 와전되기 쉽다.

이런 목적을 위해, 데이터부호기(35)가 원격국(2)에 제공되며, 데이터해독기(36)가 프로세스제어기(1)에 제공된다.

그 부호기(35)와 해독기(36)는 앞서 기술된 부호기와 해독기와 동일한 것이라도 된다. 그러나, 이것은 제어시스템의 속도를 상당히 감소시키거나 부가적인 유선쌍을 상당히 줄이는 시분할 베이스상에서 그 데이터전송선(3)을 사용할 필요가 있다. 또한, 본 발명의 제어시스템은 데이터가 원격국들(2)중 그 하나와 프로세스제어기(1)에 의하여 동시에 전송될 수 있는 2중 방식의 데이터전송시스템을 제공한다.

이러한 2중방식의 데이터전송시스템은 제8도와 관련하여 상세히 기술될 것이다.

제6도에는 본 발명에 따른 제어시스템의 데이터전송선(3)상에 데이터의 보전성을 검증하는 시스템의 블릭선도가 도시되어 있으며, 제7도에는 데이터 검증시스템을 작동하는데 사용되는 데이터스트림을 부호화하기 위한 제2도파형에 대한 또다른 파형이 도시되어 있다.

파형[7(a)]은 부호화되기전의 2진비크 데이터스트림을 도시한 것이다. 이 데이터스트림은 각논리비트를 제2도에서 도시된 두파형의 각 독특한 조합으로 표시하므로써 부호화된다.

각 논리비트 "1"은 파형[2(b)(ii)]가 선행된 파형[2(b)(i)]으로 표시되고, 각 논리비트 "0"는 파형[2(b)(i)]가 선행된 파형[2(b)(ii)]으로 표시되며, 파형[7(a)]의 데이터스트림에 대하여 부호화된 파형은 파형[7(c)]으로 표시된다.

그 파형은 데이터전송선(30)상에 전송되어지고 그리고 제3도 및 제4도로 앞서 기술된 바와 같은 양방향 펄스열의 파형[7(b)]을 유도하기 위해 미분된다. 미분기(23, 24)에서 출력된 그 양방향펄스열은 전파정류기(26)에 인가되어 파형[7(d)]으로 도시된 한방향연속펄스열로 주어지며, 또한 반파정류기(27)에 인가되어 파형[7(e)]으로 도시된 한방향펄스열로 주어진다. 파형[7(d)]으로 도시된 연속펄스열의 주파수의 두배이다. 파형[7(e)]의 한방향펄스열은 부호화된 데이터스트림에 (해당하는데, 다른 점은 그 데이터스트림에 있는 각 논리비트 "1"은 파형[7(d)]의 펄스열에서 위치상 홀수로 발생하는 펄스에 해당하는 모든 펄스로 표시되고, 모든 논리비트 "0"은 파형[7(d)]의 펄스열에서 위치상 짝수로 발생하는 펄스에 해당하는 모든 펄스로 표시된다는 것이다.

반파정류기(27)에서 출력된 펄스열은 파형[7(f)]으로 표시된 새로운 데이터스트림의 시작을 나타내는 스타트비트용 데이터 스트림을 감지하는 체크회로(37)에 입력된다. 스타트비트가 체크회로(37)에 의해 탐지되면, 데이타스트림은 한쌍의 8비트 직렬레지스터(38, 39)에서 판독된다. 이 레지스터(38, 39)는 전파정류기(26)에서 출력된 연속펄스열에 의해 데이터스트림과 동기화된다. 레지스터(38)는 연속펄스열에서 홀수로 발생하는 모든 펄스를 가진 데이터스트림을 판독하도록 동기화되며, 레지스터(39)는 연속펄스열에서 짝수로 발생하는 모든 펄스를 가진 데이터스트림을 판독하도록 동기화된다.

레지스터(38)안에서 판독하는 2진비트단어는 부호화된 데이트스트림과 정확히 대응하며 "11101"으로 판독될 것이다. 한편 레지스터(39)안에서 판독하는 2진비트 단어는 이것과 보상관계인 "10"으로 판독될 것이다. 레지스터(39)안에서 판독하는 2진비트 단어는 인버어터(40)에 입력되고, 인버어터(40)의 출력은 레지스터(38)안에서 판독되는 2진비트단어와 비교기(41)에서 비교된다. 비교된 2진비트단어가 동일하다면 부호화된 데이터스트림은 와전되지 않고 전송되어졌다.

그러나, 만약 2진비트단어가 다른다면 전송된 데이터스트림의 보전성은 훼손되어졌다.

데이터보전성체크는 위에서 약술된 방식으로 달성될 수 있는데, 그것은 미분기(23, 24)에서 출력된 양방향 펄스열의 데이터스트림에서 각 비트에 해당하는 정펄스를 포함하기 때문이다.

논리비트 "1" 또는 논리비트 "0"으로 표시되는 펄스가 전혀 나타나지 않는다면 데이터는 와전되었음이 틀림없으며 이것은 위에서 약술된 방식으로 검출될 수 있다.

두번째, 좀더 간단한 데이터보전성체크는 예정된 주기동안 펄스의 수를 계수하는 계수기에 반파정류기 및 전파정류기의 출력을 출력시킴으로써 달성될 수 있다. 전파정류기에서 출력된 펄스의 수는 반파정류기에서 출력된 펄스수의 정확히 2배이다. 이는 전자정류기로부터 나온 펄스의 수를 2로 나누고 비교기에서 두 계수를 체크함으로써 이루어질 수 있다.

위에서 기술된 시스템중 어느 하나에 의하여 수행된 데이타 보전성체크가 만약에 실패하면 원격국(2)에 있는 마이크로프로세서(28)는 프로세스제어기(1)에 신호를 보내어 그 데이타가 다시 보내지도록 요구한다.

원격국(2)으로서 각각의 새로운 데이터스트림이 도달하기전에 어떤 데이터스트림 메세지가 시작될때 원격국에 있는 마이크로프로세서가 확인할 수 있도록 하는 데이타판독명령이 선행됨이 바람직하다. 이것은 어떤 메세지의 시작을 나타내기 위하여 데이타전송선상에 두개의 펄스를 순간적으로 활동을 금지시킴으로써 이루어질 수 있다. 이러한 짧은 주기의 시간동안 데이터스트림의 활동을 금지시키면 전파정류기로부터 출력된 연속펄스열은 인터럽트 되지만, 마이크로프로세서 판독속도를 데이터비트전송속도와 동기화 하도록 연속펄스열에 종속된 위상록 루프는 역영향을 받지 않는다.

동일한 극성을 가진 세개의 연속펄스가 새로운 데이터스트림의 시작을 나타내는데 사용될 수 있다. 새로운 데이터 스트림의 시작을 나타내기 위해 동일한 극성을 가진 세개의 연속펄스의 사용은 제7도와 관련하여 기술된 2중파형의 부호화에 특히 적합한데, 이것은 동일한 극성을 가진 세개의 연속펄스는 본 방법에 따라 부호화된 해독데이터스트림에서 결코 함께 일어나지 않기 때문이다. 파형[7(f)]은 데이터스트림 메시지가 전송되기전에 미분기(23, 24)의 출력을 표시하며, 세개의 정펄스로 구성된 스타트메시지가 뒤따르는 부펄스의 연속펄스열을 가진다. 그 펄스는 데이터전송에 관하여는 의미가 없지만, 펄스의 연속 스트림이 마이크로프로세서(28)를 전체적으로 제어시스템의 데이터 속도에 위상록을 하도록 원격국(2)에서 유용하도록 해준다.

그 펄스는 프로세스제어기(1)에서 발생된 소프트웨어펄스이다.

제8도에는 원격국(2)과 중앙국(도시하지 않았음) 사이에 2중 방식 통신을 하기위한 시스템의 개략선도가 도시되어 있다.

중앙국에서 원격국(2)까지의 데이터통신은 세개의 유선데이터 전송선(3)을 통해서 이루어지는데, 두개의 유선(42, 43)은 데이터를 중앙국에서 원격국(2)까지 푸시풀 모드, 즉 두개의 유선상의 신호는 동일하지만 극성은 반대인 모드로 그 데이터를 전송하는데 이용된다. 중앙국과 원격국(2) 사이에 전송된 데이터스트림에 대한 데이터 부호화 및 해독화는 앞서 위에서 기술된 바와 같다.

원격국(2)에서 발생된 데이터스트림을 부호화하기 위해서, 원격국의 마이크로프로세서(28)의 데이터 기록 출력핀(34)은 전자스위치(44)에 연결되어 있다. 이 전자스위치(44)는 한쌍의 발광다이오우드(이후 LED라 약칭함)(45, 46)에 연결되며, 그의 위치에 따라서 LED(45, 46)중 어느 하나에 계폐되도록 배치된다. 그 데이터 기록출력핀(34)은 데이터스트림에 있는 각 논리비트 "1"에 대해서는 LED(45)가 턴온되고, 데이터스트림에 있는 논리비트 "0"에 대해서는 LED(46)가 턴온되도록 전자스위치(44)를 구동시킨다.

각각의 LED(45, 46)는 정상적으로 개방되는 광감지스위치(47, 48)에 광학적으로 결합되어 있으며, 각각의 광감지스위치(47, 48)는 중앙국에서 원격국(2)까지 부호화된 데이터를 전송하는 두 유선(42, 43)중의 하나와 제3유선(49) 사이에 연결되어 있다.

데이터 기록출력핀(34)에서 판독된 각각의 논리비트 "1"에 대해서는 LED(45)가 턴온되어 광감지스위치(47)가 닫히게 된다. 이것은 유선(42)상의 부호화된 데이터신호가 제3유선(49)을 통해서 중앙국으로 돌아오게 만든다.

데이터 기록출력핀(34)에서 판독된 각각의 논리비트 "0"에 대해서는 LED(46)가 턴온되어 광감지스위치(48)가 닫히게 되고, 유선(43)상의 부호화된 데이터신호는 제3유선(49)을 통해 중앙국으로 돌아오게 된다.

저항기(50)는 광감지스위치(47, 48)과 직렬로 연결되어 유선(42, 43)상의 전압신호를 제3유선(49)상에 전류레벨로 변환하며, 그 스위치(47, 48)는 스위치가 닫힌 때에는 데이터 전송선(3)을 단락회로로 되지않도록 한다.

중앙국에 있어서, 중앙국에서 원격국(2)까지 부호화된 데이터를 전송하는 두개의 유선중 한개의 유선(42)은 유선(42)상에 신호의 현재값을 홀드(hold)하기 위하여 계속 갱신되는(up date) 직렬레지스터(51)와 연결된다. 물론, 데이터가 푸시풀모드로 두개의 유선(42, 43)상에 구동될때 직렬레지스터(51)내에 홀드된 신호는 두개의 유선중 다른유선(43)상에 있는 신호와 동일하지만 극성이 반대이다. 이 기억치는 비교기(52)에서 두개의 스위치(47, 48)중 어느 하나를 통해 유선(49)상의 중앙국으로 복귀된 신호와 비교된다.

그 기억신호 및 복귀신호가 서로 동일하거나 상이함에 따라 두개의 광감지스위치(47, 48)중 어느 것이 닫혀졌는지를 결정할 수 있으며, 이것으로부터 원격국(2)내에 있는 마이크로 프로세서(28)의 데이터 기록출력핀(34)으로부터 논리비트 "1"이 판독되었는지 논리비트 "0"이 판독되었는지를 결정할 수 있다. 그 데이터스트림은 동일한 신호는 논리비트 "1"을 표시하며 상이한 신호가 논리비트 "0"를 표시한다는 방식에 따라서 2진논리비트를 출력시키도록 프리셋트되는 프리셋트체크장치(53)에서 재건된다.

제9도에는 본 발명인 제어시스템의 중앙국의 데이터 부호기/해독기에 대한 상세 회로도가 도시되어 있다.

제9도의 회로는 도면 좌측편의 데이터부호기와, 도면 오른쪽상단의 푸쉬풀 증폭기 및 원격국(도시하지 않았음)으로부터 전송된 부호화된 데이터를 해독하는 도면 우측하단의 해독기로 구성된다. 이들 세개의 회로각각에 대한 기술은 다음과 같다.

데이터부호기는 데이터전송선(3)에 전송된 부호화된 데이터스트림 신호의 각각의 데이터비트를 표시하는데 사용되는 삼각파를 발생한다. 이 회로에서, 삼각파는 삼각파발생기에 의해 발생되며, 그것의 핵심은 연산증폭기(53) 및 커패시터(54)로 구성된 슈미트트리거로 구성된다. 슈미트트리거(55, 56)의 출력은 입력에서의 전압레벨이 예정된 한계레벨 사이에 변화할때 예정된 + / -전압출력 사이에서 전환한다.

슈미트트리거에서 출력된 전압은 전압출력의 극성에 의해 결정된 한쌍의 전압강하저항(58, 59)과 FET스위치(60)를 통해 적분기에 입력된다. 적분기(53, 54)는 그의 입력단에 인가된 전압을 적분하여 그의 출력단에서 램프전압을 발생시킨다. 이 램프전압을 저항(61, 62)으로 구성된 전압 강하 회로망을 통해 슈미트트리거(55, 56)의 입력단에 인가된다. 램프전압이 예정된 전압레벨로 상승하면, 그 전압은 슈미트트리거(55, 56)를 트리거시켜 슈미트트리거(55, 56)의 출력을 전환시킨다.

슈미트트리거(55, 56)의 출력전압은 극성이 변하여 적분기(53, 54)로부터 출력된 램프파형의 기울기가 반전된다.

이런 방식으로 삼각파는 전분기(53, 54)의 출력단에서 발생된다. 삼각파형을 구성하는 정 및 부의 램프의 기울기는 적분기(53, 54)에 대한 입력레벨에 의해 결정된다. 이것은 저항(58, 58) 값에 의해 결정되기 때문에, 정 램프의 기울기는 부 램트의 기울기와 상이하게 선택될 수 있다.

또한, 슈미트트리거(55, 56)와 적분기(53, 54) 사이에 가변저항(63)이 제공되어 적분기(53, 54)가 기울기를 변환시켜 삼각파의 주기가 조절되도록 한다.

적분회로의 출력은 연산증폭기(64)를 포함하는 단위이득증폭기에 인가된다. 연산증폭기(64)가 비반전 단위이득증폭기로서의 작동과 반전 단위이득증폭기로서의 작동사이에서 전환되도록 하는 FET 스위치(65)는 연산증폭기(64)의 비반전 입력과 반전 입력 사이에 연결된다. FET(65)의 게이트상에 있는 제어 신호를 변화시키므로써, 연산증폭기(64)의 출력단에서 두개의 파형[2(b)(i), 2(b)(ii)]을 발생시킬 수 있다.

FEF(65)의 게이트는 중앙국의 마이크로프로세서(도시하지 않았음)의 데이터 기록출력핀에 연결되어있고 그 결과 연산증폭기(64)로부터 파형은 파형[5(c)] 또는 파형[7(c)]중의 부호화된 데이터신호를 포함하게 된다.

삼각파발생기는 적분기(53, 54)의 입력단에 연결된 FET(60)에 의해서, 중앙국의 마이크로프로세서(도시하지 않았음)의 데이터 비트속도와 동기화된다. 이 FET스위치는 마이크로프로세서의 클럭신호에 의해 구동되어 클럭스트림의 각각의 펄스에 대한 초기치에서 턴온된다. 이는 삼각파가 중앙국의 마이크로프로세서의 데이터 기록출력핀에서 출력된 데이터비트와 동기화되도록 해준다.

비록 제2, 5 또는 7도의 파형에서 설명하지 않았지만 각 삼각파형보다 대기 시간을 선행시켜 안전주기 동안 부호화 시스템이 각 파형 사이클을 데이터 전송선에 출력하도록 하는 것이 바람직하다. 이 대기시간 없으면, 급격한 전압젼동이 데이터보전성을 약속할 수 있는 그 부호화된 파형신호속으로 도입될 수 있다. 제9도의 회로에서, 이 대기시간은 연산증폭기(66)로 구성되는 래치장치에 의해 각 파형사이클의 초기에 도입되었다. 연산증폭기(66)는 각 클럭사이클의 초기에서 FET스위치의 개방을 지연시키므로, 그 결과 적분기(53, 54)에서 출력된 각 삼각파의 초기에는 신호가 없는 주기를 제공한다.

비반전/반전 단위이득 연산증폭기(64)의 출력은 부호화된 파형신호의 진폭을 조절하는 가변저항기(67)를 통해 데이터 전송선(3)의 두도선(42, 43)상에 부화된 파형신호를 구동시키는 푸시풀증폭기의 입력이 된다. 푸쉬풀증폭기의 작동은 공지되어 있으므로 상세히 설명치 않는다.

원격국(2)에서 전송된 데이터전송을 위한 해독기에 있어서, 데이터를 전송하는 데이터전송기(3)의 제3유선(49)은 2차권선(69)을 갖는 변압기(68)에 의해 해독기와 연결되어 있다.

변압기는 미분회로와 같이 작동하여 그의 출력단에서 양방향펄스열을 발생시킨다. 2차권선(69)의 각 아암에서 출력된 양방향 펄스열은 다이오우드(70)에 의해 반파로 정류되어 한 방향펄스열을 유도한다. 다이오우드(70)의 일측으로부터 출력된 한방향펄스열은 FET스위치(65)를 경유하여 부호기에 입력되는 데이터 스트림에 해당되는 반면에, 다른 다이우드(70)에서 출력된 한방향펄스열은 이 데이터스트림의 보상관계에 해당된다. 그 한방향파형은 다이오드(70)에서부터 각 트랜지스터증폭기(71)에 입력된다. 각 트랜지스터 증폭기(71)의 출력은 두개의 NOR게이트(72, 73)의 입력단에 입력되는데, 그중 NOR게이트(72)는 FET스위치(65)를 구동시키는 데이터스트림에 직접 연결되며, NOR게이트(73)는 FET스위치(65)를 구동시키는 데이터스트림의 반전카피에 연결된다.

NOR게이트(72, 73)의 출력은 OR게이트(74)에 연결된다. 유선(49)상에 복귀된 신호는 원격국에서 논리 "1" 또는 논리 "0"을 나타내는 두께의 스위치중 어느 하나가 폐쇄된다는 것을 나타낸다. 제9도의 회로에 있어서, 2차 권선(69)에서 출력된 신호가 두개의 NOR케이트(72, 73)에서 신호의 반전 및 비반전된 버전(Version)과 동일하다면 NOR케이트(72, 73)의 출력은 "1" 이어서 OR게이트(74)의 출력은 논리 "1"이라는 것이 관례이다. 다른 스위치가 닫혀진다면, 2차권선(69)에서 출력된 신호는 두 NOR게이트(72, 73)에서 그 신호의 반전 및 비반전된 버전(Version)것과 반대일 것이고, 이들 두 게이트의 출력은 "0"으로 될 것이며, OR게이트(74)의 출력은 논리 "0"이 될것이다. 그러므로, 원격국(2)의 마이크로프로세서에 기록된 데이터스트림은 중앙국에서 재건된다.

제10도에는 본 발명인 제어시스템의 원격국(2)에 대한 상세회로도가 도시되어 있다. 데이터전송선(42, 43)상의 데이터는 원격국(2)에 입력되어 변압기(22)의 1차권선(25)에 의해 미분된다. 2차권선(25)의 출력은 프로세서되어지는 원격국의 마이크로프로세서(28)에 입력되는 데이터스트림에 해당하는 한방향펄스열을 유도하기 위해 정류된 반파이다.

또한, 2차선의 출력은 전파로 정류되어 데이터판독속도를 데이터비트 전송속도로 위상록 하는데 쓰이는 연속펄스열을 제공한다.

데이터는 마이크로프로세서(28)의 데이터 기록출력핀(34)에서 기록되며, 앞서 기술된 방법으로 전송하기 위한 데이터를 부호화 하도록 LED(45, 46)를 구동시키는데 쓰인다.

사용자로 하여금 원격국(2)의 어드레스를 결정하도록 하기 위해서 8비트 DIL스위치(75)가 제공되며, 마이크로프로세서(28)의 작동소프트웨어가 프로그램되도록 하기 위해서 사용자 프로그램 가능한 링크가 제공된다.

통상적으로 원격국에 관계된 데이터는 중앙국 또는 프로세스 제어기로부터 올 것이다. 그러나, 때때로 원격국(2)만이 필요할 수도 있다. 이 목적을 위해서, 보드상에서의 프리셋 값은 작동기의 작동특성에 관해 셋트되어야만 한다.

이러한 작동특성은 개방속도, 닫힘속도, 불감대, 제로셋트 및 스팬이다. 밸브위치는 외부의 아날로그전압 또는 통상적으로 가변저항(도시하지 않았음)으로 구성되는 전류원으로부터 구동될 것이다.

보드특성상에 존재하는 것을 보전하기 위해서, 제로셋트 및 스팬을 결정하는 회로와 위치신호를 위한 전압 및 전압원을 선택하는 것들은 변하지 않고 남을 수 있다. 그러나, 속도제어 및 불감대에 관련되는 이런 것들은 마이크로프로세서(28)의 제어프로그램에 특정한 것이다.

마이크로프로세서의 2중 목적역활을 수용하기 위해서, 어떤 프로그램은 아날로그 폐쇄루프 궤환시스템으로 작동하게끔 개발되었다. 대다수의 디지탈 제어루프에 있어서, 외부 아날로그 궤환신호는 A/D변환기를 사용하여 디지탈화되면 디지탈신호로서 마이크로 프로세서에 주어진다. 이러한 방식으로 마이크로프로세서는 불감대 한계, 위치중속 속도제어와 같은 것을 설정하는 데이터조작 및 계산을 수행할 수 있다. 종래의 작동기에서 그와 같은 기술을 채택할려면 두개의 A/D변환기 또는 한개의 A/D변환기를 가진 아날로그 멀티플렉서가 필요하다. 이는 독립 모우드(stand alone mode)는 마이크로프로세서에 입력되는 두개의 아날로그전압을 필요로하기 때문이다.

A/D변환기가 마이크로프로세서 칩보다 훨씬 비싸기 때문에 이것은 값비싼 해결책이다. 대안으로서 본 발명은 마이크로프로세서(28)로부터 출력된 제어전압과 작동기(도시하지 않았음)로부터의 궤환전압을 비교기전압칩(76)내에서 비교하는 것을 허용한다.

그 비교기(76)의 출력은 마이크로프로세서(28)의 입력핀(77)에 의해 감지된다. 정상상태하에서 작동기가 제어우치에 대해 급격히 변화될 수 있기 때문에 이것은 매우 훌륭한 제어시스템이 아니다. 그러나, 이들 방지하기위해 다중 가변저항(78)으로 사용자가 조절할 수 있는 불감대 조절기 제공된다. 이것은 비교기(76)의 일측면에 사각파전압을 도입시켜 이지점에서 사각파전압은 직류전압에 부가된다.

사각파전압 진폭이 ΔV이라면, 비교기(76)로부터의 출력은 V_F≤V_A±ΔV이라면 사각파일 것이다. V_F가 이 범위를 초과할 경우, 그 출력은 에러의 방향에 따라서 영구적으로 고레벨 또는 저레벨일 것이다. 불감대 시각파는 핀(93)인 마이크로프로세서(28)의 동일 핀으로부터 위상록킹사각파로 유도된다. 이것은 T₁입력의 상태를 감지하는 프로스램이 이후 컴퓨터의 출력을 동기 검출하는 동일 인터럽트 사이클로부터 구동될 수 있다는 것을 의미한다.

이 기술을 사용하여 본 발명은 아날로그레벨에서 작동하며 또한 몇개의 기타 성분을 사용하는 제어시스템을 제공한다. 또한 회로보드상에 있는 하나의 링크를 변경하므로써 밸브위치에 대한 디지탈제어를 하도록한 스위치를 작동할 수 있다.

이러한 점에서 디지탈제어를 사용할때, 마이크로프로세서(28)는 출력단에 8비트단어를 셋업한다. 이것은 D/A변환기(79)에 의해 아날로그 제어전압으로 변환된다. 이들 변환기는 A/D변환기 보다 저렴하다.

마이크로프로세서(28)안에는 비교기(76)의 출력을 검지하기 위한 서브루틴이 내장되어있다. 이 서브루틴은 불감대사각파의 제1반주기(half cycle)라 부른다. 그것은 내부레지스터에 잠시 기억된 세개의 코드를 발생한다.

그 코드는 HIGH, LOW 또는 DEAD BAND이다. 서브루틴의 제2반주기는 내부 레지스터에서 작동하며 내부 레지스터의 목차에 의해 한정된 전(前)상태와 최후로 검출된 제어루프의 상태를 비교한다. 이러한 비교프로세스는 매 반주기마다 수행된다. 내부레지스터의 목차가 20연속 반주기(10msec) 동안 안정할때만 그 프로그램은 내부레지스터에 있는 그 코드를 타당한 것으로 받아들이며, 그와 동시에 그것은 제어프로그램에 의해 제2내부 레지스터(2)에 전송된다.

이 기술은 와이퍼접촉, 아날로그제어선상의 의사펄스 그리고 궤환전위차계의 기계진동에 의해 발생된 잡음이 그릇된 응답을 일으키지 않도록 한다.

제어루프가 위치변환의 필요를 검출할때 그것은 작동기모터를 지정된 속도에서 적당한 방향으로 구동함으로써 이루어진다.

제10도를 참조하면, 이것은 단일 트라이액(80)과 방향을 결정하는 두개의 인터록 릴레이(81, 82)를 사용하여 이루어진다. 마이크로프로세서 상의 세개의 출력핀(83, 84, 85)은 트라이액(80)과 릴레이(81, 85)를 제어하는데 쓰인다. 또한 세개의 핀(83, 84, 85)은 밸브를 열고 닫는 속도를 프릿셋제이하는 회로를 구동시킨다.

제2서브루틴은 마이크로프로세서(28)에 있는 제2내부레지스터에서의 변화를 체크한다. 어떤 변화가 이 내부레지스터에서 발생한다면 적당한 릴레이구동출력이 설정된다.

어떤 변화가 생길 때마다 250(msec) 지연이 시작된다. OFF에서 ON으로 변경하고자할 경우 이것은 즉각적으로 실행된다. ON에서 OFF로의 변경은 서로 상이한 서브루틴을 통해 완성되어지는 릴레이를 필요로 한다.

이 기술은, 릴레이(81, 82)가 트라이액(80)이 ON되기전에 ON될 것이며, 트라이액(80)은 릴레이(81, 82)가 개방되기전에 OFF될 것이다.

릴레이의 상태가 설정되며, 제3서브루틴은 필요한 릴레이함수를 수행하고 속도제어 서브루틴으로 이동하기전에 마이크로프로세서(28)내에 있는 속도제어 레지스터를 셋업하는 것을 개시한다.

종래의 속도제어기술과 맞추기 위해서, 제4의 서브루틴이 250(msec)펄스로 트라이액(80)을 전환시킨다. 펄스간의 OFF 타임은 마이크로프로세서(28)에 내장된 또다른 두개의 레지스터에 내장시킨 8비트 숫자에 의해 결정된다.

실제의 OFF타암은 T_F×T_C×1(msec)이며, 대체로 1(msc)구간에서 변화될 수 있다. 사실, 타임스텝의 수는 백분율 속도변화에 근거한 적당한 로그스케일로 한정될 것이다.

레지스터가 제로를 포함하는 경우 프로그램은 외부시간 제어를 수행치 못한다. 그것은 각 트라이액이 ON되었을 동안 커패시터(86)는 +5V로 충전되고 릴레이(81, 82)에 에너지가 주어짐에 따라 레지스터(87, 88)을 통해 방전할 것이라는 것을 의미한다. 따라서, 캐패시터(86)의 방전은 개방 도는 폐쇄조건에 따라 상이할 것이다. 캐패시터(86)상의 전압 레벨은 비교기(89)에서 공급전압의 1/3인 직류전압과 비교되고, 그리고 캐패시터(86)와 저항(86, 88)의 시간상수와 동일하게 된후 비교기(86)의 출력이 변화하게 된다. 마이크로프로세서(28)는 이 변화를 감지하여 변화가 발생할때 OFF주기를 종결시킨다.

상기의 작용은 타이밍레지스터가 제로를 포함하고 있을 경우에만 발생한다는 것으로 이해될 것이다. 이 레지스터는 마이크로프로세서가 초기화되었을때 0으로 부하된다.

그 결과, 작동기는 어떠한 디지탈레이터 명령이 없는 상태에서 속도제어를 위해 프리셋트를 사용한다. 작동기가 데이터 전송선에 연결되어 있을때 이 선을 따라 전송된 속도 제어신호는 이들 레지스터에 전송될 것이고 그 전후 그 속도를 제어하는데 사용될 것이다. 작동기의 속도는 전송선에 의해 0값인 전송되기전까지 이 전송된 값에서 남아있는다. 상이한 시간 신호를 작동기에 전송할 수 있어 속도의 디지탈제어가 중앙제어로부터 자유자재로 변경될 수 있다. 또한 제어를 혼합시켜 한 방향으로의 속도제어는 프로셋트되는 반면에 다른 방향에서의 속도제어는 디지탈제어되도록 하는 것이 가능하다.

작동기가 연속적으로 제어될때에 이것은 간단한 타이머를 사용하여 프로세서제어기로부터 제어될 수 있다. 각각의 작동기가 신호를 송신하므로써 작동상태로 될때, 그의 현재위치, 즉 개방, 폐쇄 또는 중간위치에 관계된 데이터는 두개의 데이터 버스에 궤환전송된다.

순차제어가 요구될때, 즉 작동기의 정확한 위치가 필요할때 프로그램 가능한 논리제어기가 제공되어 예정된 결과를 이루기 위하여 올바른 위치에 도달하겠금 각 작동기상에서 필요한 알고리즘을 수행할 것이다. 각 작동기에 올바른 알고리즘을 결정하는 것은 복잡한 일이며, 시스템을 셋업할때 많은 시간을 소비된다. 본 발명의 제어시스템은 각각의 작동기에 세개의 데이터 명령 옵션 즉 "전방향 개방작동" "전방향 폐쇄작동" 및 정지 중 하나를 사용하여 많은 시간이 소비되는 것을 경감시킬 수 있다. 센서로의 출력은 감지된 매개변수의 예정치로부터 에러를 수신하도록한 프로세스제어기내에 사용되어 실제의 밸브 위치와 연관될 필요가 없다. 작동기가 움직일때의 속도는 감지된 매개 변수의 응답시간과 작동기의 응답시간을 매칭시키기 위해서 프로셋트될 수 있으며, 실제로 많이 감지된 매개변수 에러신호에 대해서는 작동기가 좀더 신속하게 작동되고 에러신호가 줄어듬에 따라 점차 느려지겠금 그 시스템을 프로그램할 수 있다.

이는 제어시스템을 상당히 간편하게하며 셋업시간이 상당히 줄어든다는 것을 의미한다.

제11도에는 많은 작동기(90)를 제어하는 상당히 단순화된 원격국의 회로가 도시되어 있다. 작동기(90)는 릴레이(91)에 의해 ON과 OFF상태 사이에서 전환될 수 있다. 그 작동기들로부터의 데이터는 광 결합기(92)를 통해 마이크로 프로세서(28)에 궤환될 수 있다.

제11도의 회로에서 데이터부호화, 신호검증, 위상록킹 그리고 원격국 내에서의 데이터기록은 앞서 기술된 바와 같다.

Claims (23)

1. 다중 상태 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송시스템으로서 데이터전송국(1, 10) 및 최소 하나의 데이터 수신국(2)과, 상기의 전송국(1, 10)과 수신국(2) 사이에 다중상태의 데이터스트림을 전송하는 마이크로프로세서(1)와, 상기의 전송국(1, 10)과 수신국(2)을 상호연결하는 데이터전송선(3)과, 전송하기전에 데이터스트림을 부호화하기 위해 데이터전송국(1, 10)에 제공된 부호기(10) 및 수신된 신호를 해독하기 위해 각 수신국(2)에 제공된 해독기(23, 24)를 포함하는 다중상태 데이터 전송용 데이터시스템에 있어서, 부호기(10)는 부의 직류오프셋트를 가지는 정펄스의 적분에 해당하는 제1파형[제2(b)(i)]과 정의 직류어프셋트를 가지는 부펄스의 적분에 해당하는 제2파형[제2(b)(ii)]을 선택적으로 발생시키되 각 펄스의 시간평균 및 그것과 관련된 직류오프셋트가 거의 0인 신호발생기(15, 16, 17)와, 다중상태의 데이터스트림 각각의 상태를 순차적으로 판독하는 수단(18)과, 데이터스트림으로부터 판독된 각각의 상태에 대하여 제1 및 제2파형의 각 조합으로 구성된 복합파형을 데이터전송선상에 출력시키는 수단(18)을 포함하고, 해독기(23, 24)는 다중상태의 데이터스트림을 나타내는 양방향 펄스열을 유도하기 위해서 전송선(3) 상에 있는 상기의 복합파형을 미분하는 미분기(23, 24)를 포함하는 특징으로 하는 데이터시스템.
2. 제1항에 있어서, 신호발생기(15, 16, 17)가 상기의 제1 및 제2파형중 적어도 하나의 순시치를 기억하는 메모리(15)와 그 순시치를 주사하는 수단(16)을 포함함을 특징으로 하는 데이터시스템.
3. 제2항에 있어서, 제1 및 제2파형중 하나만이 메모리(15)에 기억되고, 나머지 파형은 상기 메모리(15)의 출력단에 결합된 인버어터(17)으로부터 유도됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
4. 제2항에 있어서, 제1 및 제2파형은 메모리(15)의 각 페이지에 각각 기억되고, 스위칭수단은 파형중 어느 하나가 발생되도록 두개의 페이지 사이를 개폐시키기 위해 제공됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
5. 제1항에 있어서, 신호발생기는 연속펄스열발생기수단(55, 56)과, 삼각파를 제공하기 위해 발생기 수단의 연속펄스출력을 적분하는, 발생기에 연결된 적분기(53, 54) 수단과, 삼각파를 반전시키기 위해 상기 적분기 수단에 연결된 인버어터(64)와, 적분기수단(53, 54)의 출력 또는 인버어터(64)의 출력사이를 개폐시키는 스위칭수단(65)을 포함함을 특징으로 하는 데이터시스템.
6. 제5항에 있어서, 신호발생기가 데이터스트림 발생수단의 클럭에 그 연속펄스 열발생시를 동기화시키는 수단(50)을 추가로 포함하는 데이터시스템.
7. 제1항에 있어서, 신호발생기가 각각의 제1 및 제2파형의 초기에서 0볼트의 주기를 가지는 대기상태를 도입하는 수단을 추가로 포함하는 데이터시스템.
8. 제1항에 있어서, 데이터전송선(3)은 적어도 두개의 유선(42, 43)으로 구성되고, 부호화데이터는 각 유선(42, 43)상에 있는 신호가 다른 하나의 유선상에 있는 신호의 거울상인 푸쉬풀모드로 그 유선(42, 43)에 전송됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기의 다중상태 데이터스트림은 2진 비트 데이터스트림으로 구성되고, 상기의 출력수단은 데이터스트림으로부터 판독된 각 논리비트 "1"에 대하여는 상기 제1 및 제2파형의 제1조합을 출력하고, 데이터스트림으로부터 판독된 각 논리비트 "0"에 대하여는 제1조합과 상이한 제1 및 제2파형의 제2조합을 출력하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기의 제1조합은 제1 및 제2파형중 한개의 파형으로 구성되고, 상기의 제2조합은 제1 및 제2파형중 다른 한개의 파형으로 구성됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2조합중 한개의 조합은 제2파형이 뒤따르는 제1파형으로 구성되고, 상기 제1 및 제2조합중 다른 한개의 조합은 제1파형이 두따르는 제2파형으로 구성됨을 특징으로 하는 데이타시스템.
12. 제10항에 있어서, 데이터개시신호를 제공하기위해 각 데이터전송국에 데이터개시신호 발생 수단이 제공되고, 그 데이타개시신호를 감지하기 위해 각 데이터 수신국에 데이터개시신호 감지수단(37)이 제공됨을 특징으로 하는 데이이터시스템.
13. 제12항에 있어서, 미분기(23, 24)로부터 출력된 양방향 펄스열이, 데이터스트림에 있는 모든 비트에 대한 펄스를 포함하되 데이터개시신호후에 홀수로 발생하는 모든 펄스는 하나의 논리레벨비트에 대응하고 데이터개시신호 후에 짝수로 발생하는 모든 펄스는 다른 논리레벨비트에 대응하는 한방향펄스열을 제공하기 위하여, 반파정류기(27)로 출력됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
14. 제13항에 있어서, 원격국이 반파정류기(27)에서 출력된 홀수발생펄스를 기억하는 제1직렬기억수단(38)과, 그 반파정류기(27)에서 출력된 짝수발생펄스를 기억하는 제2직렬력기억수단(39)과, 그의 보상관계를 유도하기 위해 두개의 직렬기억수단(38, 39)중 하나에 기억된 비트단어를 반전시키는 인버어터(40)와, 이 인버어터(40)의 출력을 직렬기억수단(38, 39)중 다른 하나에 기억된 비트단어와 비교하여 비교된 단어가 동일한 경우에만 데이타를 검증하는 비교기(41)로 구성됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
15. 제13항에 있어서, 원격국(2)이 반파정류기에서 출력된 모든 펄스를 계수하는 제1계수기와, 전파정류기에서 출력된 모든 펄스를 계수하는 제2계수기와, 제1 및 제2계수기에서의 계수치를 비교하여 제1계수기에 있는 계수치가 제2계수기에 있는 계수치의 절반일 경우에만 데이터를 검증하는 비교기로 구성됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
16. 제1항에 있어서, 데이터수신국이 데이터수신국(2)의 데이터판독속도를 수신된 데이터스트림과 동기화시키기 위한 동기화 장치를 포함하되, 동기화 장치는 한방향의 연속펄스열을 유도하기 위해서 미분기(23, 24)의 출력단을 통해 연결된 전파정류기(26), 데이터수신국에 대한 데이터 판독속도를 결정하는 출력을 갖는 전압조정 발전기(30)와, 두개의 신호간의 위상차에 비례하는 에러전압을 제공하기 위해서 전압조정 발진기(30)의 출력을 전파정류기(26)로부터 출력된 펄스열출력과 비교하는 비교기(32)를 포함하고, 그리고 에러전압은 데이터수신국의 데이터판독속도를 수신된 데이터스트림에 동기화시키기 위하여 전압조정발진기(30)에 인가됨을 특징으로 하는 데이터시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 데이터전송국이 데이터수신국에 동기화 클럭펄스열을 향상 제공하기 위하여 전송되어지는 데이터스트림이 없는 주기동안에 연속펄스열을 제공함을 특징으로 하는 데이터시스템.
18. 제1항의 데이터 시스템에 사용하기 위해 다중상태의 데이터스트림을 부호화하는 부호기에 있어서, 부의 직류오프셋트를 가지는 정펄스의 적분에 해당하는 제1파형과정의 직류오프셋트를 가지는 부펄스의 적분에 해당하는 제2파형을 선택적으로 발생시키되 각 펄스 및 그것과 관련된 직류오프셋트의 시간평균이 거의 0인 신호발생기(15, 16, 17)와, 다중상태의 데이터스트림 각 상태를 순차적으로 판독하는 수단(18)과, 다중상태의 데이터 스트림으로부터 판독된 각각의 상태에 대하여 제1 및 제2파형의 각 조합으로 구성된 복합파형을 데이터전송선(3)상에 출력시키수단(18)을 포함함을 특징으로 부호기.
19. 제1항의 데이터시스템에 사용하기 위해 부화된 데이터스트림을 해독하는 해독기에 있어서, 다중상태 데이터 스트림을 나타내는 양방향펄스열을 유도하기 위해서 데이터전송선(3)상에 있는 부호화된 신호를 미분하는 미분기(23, 24)를 포함함을 특징으로 하는 해독기.
20. 세개의 유선버스(42, 43, 49)로 구성된 데이터전송선(3)에 의해 상호연결된 한쌍의 국사이에서 3개이하의 상태를 포함하는 데이터스트림을 전송하는 양방향 데이터 전송장치에 있어서, 원격국의 데이터전송장치는 상기의 데이터스트림을 제공하기 위한 수단(23)과, 세개의 유선중 한개의 유선중 한개의 유선(49)과, 나머지 두개의 유선중 각 하나(42, 43) 사이에 각각 연결된 한쌍의 정상 개방 스위치(47, 48)와, 데이터스트림의 각각의 상태를 순차적으로 판독하는 수단(44)과, 데이터스트림으로부터 판독된 각각의 제1데이터상태에 대하여는 두개의 스위치(47, 48)중 하나를 폐쇄시키고 데이터 스트림으로부터 판독된 각각의 제2데이터 상태에 대하여는 두개의 스위치(47, 48)중 하나를 폐쇄시키고 데이터 스트림으로부터 판독된 각각의 제2데이터 상태에 대하여는 두개의 스위치(47, 48) 중 다른 하나를 페쇄시키면 데이터스트림으로부터 판독된 각각의 제3상태에 대하여는 모든 스위치(47, 48)를 개방시키는 제어수단(45, 46)을 포함하고, 중앙국의 데이터수신장치는 상기 나머지 두개의 유선중(42, 43)중 각 하나에 각각 입력되는 두개의 연속 및 상이한 신호를 제공하는 수단과, 어느 스위치가 폐쇄되었는가를 결정하기 위해 상기의 유선중 하나에 반사된 두개의 신호중 어느 하나를 확인하는 수단(52)과, 두개의 스위치(47, 48)가 개방 및 폐쇄된 순서로부터 중앙국의 데이터 수신장치에서 데이터스트림을 발생시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 양방향 데이터 전송장치.
21. 제20항에 따른 양방향 데이터전송 장치에 있어서, 각 스위치는 광스위치(47, 48)로 구성시키고, 제어수단(45, 46)은 한쌍의 LED(45, 46)은 한쌍의 LED(45, 46)로 구성시키되, 각 LED는 광스위치(47, 48)중 하나와 각각 광학적으로 연결되고 또한 데이터스트림을 순차적으로 판독하는 수단(44)에 의하여 구동되며, 그 데이터스트림으로부터 판독된 제1상태 각각에 대하여 LED(45, 46)중 하나가 턴온되고 그 데이터스트림으로부터 판독된 제2상태 각각에 대하여는 LED(45, 46)중 다른 하나가 턴온되며 그 데이터스트림으로부터 판독된 제3상태 각각에 대하여는 두 LED(45, 46)가 턴온 또는 턴오프 되도록 구성된 양방향 데이타전송장치.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 데이터수신국에서 발생된 연속신호가 데이터전송국에 전송하기 위한 데이터를 포함하는 양방향 데이터전송장치.
23. 하나의 데이터전송국과, 데이터전송선에 의해 그 데이터전송국에 연결된 적어도 하나의 데이터수신국으로 구성된 제어시스템에서 다중상태 데이터스트림을 부호화하고 해독하는 방법에 있어서, 데이터스트림은 부의 직류 오르셋트를 가지는 정펄스의 적분에 해당하는 제1파형과 정의 직류오프셋트를 가지는 부펄스의 적분에 해당하는 제2파형을 발생시키되 각 펄스 및 그것과 관련된 직류오프셋트의 평균시간이 거의 0이 되겠금 발생시킴으로써 부호화되고, 그 데이터스트림의 각 상태는 순차적으로 판독되고, 그 데이터스트림의 각 상태는 순차적으로 판독되고, 제1 및 제2파형의 각 조합으로 구성된 복합파형은 그 데이터스트림으로부터 판독된 각수의 상태에 대하여 데이터전송선으로 출력되고, 데이터는 다중상태 데이터스트림을 나타내는 양방향펄스열을 유도하기 위하여 전송선상에 있는 그 복합파형은 미분함으로써 해독됨을 특징으로 하는 부호화 및 해독화방법.

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