JPH0824392B2

JPH0824392B2 - 発信器

Info

Publication number: JPH0824392B2
Application number: JP62247759A
Authority: JP
Inventors: デビット・エル・マクゴーワン・サード; スティーブン・エム・オクセンバーグ
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS63121395A; US4806905A; CA1293550C

Description

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

〔従来の技術〕

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

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

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

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、米国特許第4,520,488号の手法による場合、
発信器が通信器とディジタル信号の送受信を行っている
間は、アナログ信号の送信を中止し、計測値の伝送を中
断するため、この間に計測値が変化しても受信側、即ち
プロセス制御システムへ伝送されず、計測値に応じたプ
ロセス制御のための制御演算が即応して行われないもの
となり、プロセス制御がプロセス変数の変化に追従でき
なくなるという問題を生じている。

従って、本発明は、発信器が、通信器との間で各種デ
ータを示すディジタル信号の送受信を行っている間にお
いても、極力計測値の伝送を確保し、プロセス制御を常
に計測値の変化に追従させることを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は、本発明によれば、次の手段により達成さ
れる。

すなわち、２線式伝送路を介してディジタル信号によ
る計測値ワードの反復送信を行う発信器において：前記
２線式伝送路を介し通信器から与えられるディジタル・
コマンド信号（REQ）を受信する手段と；前記ディジタ
ル・コマンド信号の受信から所定の時間の経過を判断す
る時間規正手段と；ディジタル・コマンド信号に応動す
る制御手段であって、（ｉ）前記ディジタル・コマンド
信号の受信で計測値ワードの反復送信を中止し、（ii）
前記時間規正手段により所定の時間の経過が判定さる
と、前記ディジタル・コマンド信号に対する応答を表す
応答信号と、計測値ワードとを含む、少なくとも１つの
組み合わせワードを送出し、（iii）計測値ワードの反
復送信を再開する制御手段とを備える、計測値ワードの
発信器、によって達成される。

また、時間規正手段により所定の時間の経過が判定さ
れた後、少なくとも１つの計測値ワードを送出し、それ
から、前記ディジタル・コマンド信号に対する応答を表
す応答信号と、計測値ワードとを含む、少なくとも１つ
の組み合わせワードを送出する構成とすることもでき
る。

〔作用〕

従って、発信器が、通信器への応答信号を計測値とと
もに送信することにより、発信器と通信器との間の送受
信中にも計測値の伝送が保証され、かつ、時間規正手段
による一定時間の無信号期間により、計測値の受信側で
は、発信器と通信器との間の送受信信号と、計測値を示
す信号との判別が容易となる。

〔実施例〕

以下、実施例を示す図によって本発明の詳細を説明す
る。

第１図は、全構成のブロック図であり、線路1₁,1₂，
からなる２線式伝送路（以下、伝送路）に対し電流を供
給する電源部（以下、PS）２が設けられていると共に、
伝送路の他端には、差圧発信器、電磁流量計等の発信器
（以下、TX）３が接続されており、TX3が電流値Ｉをパ
ルス状に制御し、ディジタル信号として伝送路へ通じ、
これによって計測値を送信するものとなっている。

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

なお、母線５には、ブラウン管表示器およびキーボー
ド等を備えた操作部（以下、OP）７が接続されており、
これによって制御状況の表示を行なうと共に、MC6およ
びRX4に対する指令を与えることが自在となっている。

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

第３図は、抵抗器R_Lに通ずる電流値Ｉの時間ｔに応ず
る変化状況を示す波形図であり、この場合、ディジタル
信号は例えば４〜20mAの範囲1₁〜1₂により変化するパル
スコードとなっており、TX3の計測値に応じて定まるワ
ードW_PVは、各々が８ビットのバイトBY0〜BY3により構
成される４バイトからなり、各バイトBY0〜BY3の時間長
を例えば50m secのt₁としたとき、計測値ワードW_PVの時
間長は4t₁、これにつぐ休止期間はt₁として定められ、
この計測値ワードW_PVがTX3の線路端子間に通ずる電流It
の変化により反復して送信され、これによって、常に最
新の計測値がRX4へ伝送されている。

この状態において、計測値ワードW_PVの送信終了に応
じ、CT8から線路端子T₁,T₂間へ通ずる電流ICの変化によ
り、コマンド信号REQを同様のパルスコードとして休止
期間t₁より短い受信待機期間t₂以内において送信する
と、この電流値変化は、抵抗器R_Lの電圧降下変化を生
じ、TX3側の線路1₁,1₂間電圧変化としてTX3へ与えら
れ、これによってコマンド信号REQがTX3により受信され
る。

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

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

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

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

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

第４図は、CT8のブロック図であり、マイクロプロセ
ッサ等のプロセッサ（以下、CPU）11を中心とし、固定
メモリ（以下、ROM）12、可変メモリ（以下、RAM）13、
キーボード（以下、KB）14、数字表示器等の表示器（以
下、DP）15、ユニバーサル非同期送受信部（以下、UAR
T）16および、インターフェイス（以下、I/F）17等が周
辺に配され、母線18により相互間が接続されており、RO
M12へ格納されたプログラムをCPU11が実行し、所定のデ
ータをRAM13へアクセスしながら制御動作を行なうもの
となっているここにおいて、KB14から所望のデータを与えれば、こ
れに応じてCPU11がUART16を制御すると共に、I/F17を介
してゲートパルスPcg₁を“H"（高レベル）として送出す
るため、ANDゲート19がオンとなり、UART16から送出さ
れる“H"の送信パルスが電流制御部（以下、CC）20へ与
えられ、これに応じて線路端子T₁からT₂への電流Icが通
ずる。

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

このため、コマンド信号REQの送信終了後、計測値ワ
ードW_PVの先頭ビットB0を示す受信出力がI/F17を介して
与えられるのに応じ、1/F17からゲートパルスPcg₂を
“H"として送出し、ANDゲート23をオンとすれば、次位
ビットB1以降を示す受信出力がUART16へ与えられ、これ
の出力に応じてDP15による受信データの表示が行なわれ
る。

なお、TX3が計測値ワードW_PVの反復送信を行なってい
るときも、同様に受信がなされ、DP15による計測値の表
示が自在となっている。

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

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

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

第９図は、TX3のブロック図であり、第４図と同様のC
PU51、ROM52、RAM53、UART54、I/F55等を母線56により
接続し、第４図と同様にCPU51が制御動作を行なうもの
となっているが、差圧等を検出する圧力センサ（以下、
PSS）57、およびPSS57の温度を検出する温度センサ（以
下、TSS）58の各出力を選択するマルチプレクサ（以
下、MPX）59、これの出力をディジタル信号へ変換する
アナログ・ディジタル変換器（以下、ADC）60が設けて
ある。

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

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

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

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

なお、CC65の構成は、第５図に示すものと同様であ
る。

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

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

第７図は、CT8およびTX3の各CPUによる制御状況のフ
ローチャートであり、（Ａ）はCT8のCPU11、（Ｂ）はTX
3のCPU51によるものを示し、（Ａ）においては、KB14の
操作に応じ「送信要求あり？」101がＹ（YES）となれ
ば、計測値ワード「W_PV受信？」102のＹにしたがい、送
信タイミングを規正するためCPU11中へ構成したカウン
タのリスタート等を行ない、計測値ワード「W_PVと同期
状態設定」103を実行し、このカウンタによるクロック
パルスの分周出力に基づく送信タイミングにしたがい、
「つぎのW_PV受信完了？」111がＹとなるのに応じ、コマ
ンド信号「REQ送信」112を行ない、「EXIT」および他の
ルーチンを介しステップ101以降を反復する。

したがって、第３図のとおり、計測値ワードW_PVの送
信終了直後にコマンド信号REQの送信が行なわれる。

また（Ｂ）においては、CPU51はあらかじめ設定され
た期間の監視およびタイマのカウントを開始するために
ステップ201で「タイマクリア」を行なう。そして、ス
テップ202において計測値ワードW_PVを送信し、ステップ
211において受信モードをセットする。さらにステップ2
12において、ステップ201の終了から第３図の受信待機
期間「t₂経過」212をチエックし、これがNOのときはCPU
51はコマンド信号REQが受信されたかどうかステップ222
でチエックする。もしステップ222においてNOのときは
ステップ212での実行とその後のステップが反復され
る。しかしながら、ステップ212がNOである間にステッ
プ222がYESならばプログラムのフローはステップ231に
進む。CPU51はステップ231で受信完了か否かをチエック
し、ステップ231がYESならばステップ241で「ｎ＝１」
を実行する。ステップ242で第３図で示したように応答
信号ワードW_REを送信し、ステップ251で「ｎ＝ｎ＋１」
を実行する。ステップ252では応答が完了したか否かを
チエックし、ステップ252がNOならばステップ261でタイ
マ時間「ｔ」が「T₂」以上かどうかチエックする。ステ
ップ261がNOならばフローはステップ242に戻る、しかし
ステップ261がYESならば計測値ワードW_PVはあらかじめ
決められた時間T₁以内に計測値ワードW_PVを完全に送信
するためにステップ262に送られる。計測値ワードW_PVが
送信された後にタイマはステップ271でクリアされ、そ
して期間T₂を監視し、フローはステップ242に戻る。も
しステップ222がNOの間ステップ212がYESならばプログ
ラムのフローはステップ232に進み、休止期間が経過し
たかどうかチエックし、もしYESならばステップ201を実
行し、その後のステップが反復される。

したがって、コマンド信号REQの受信開始は、計測値
ワードW_PVの送信を終了した後のわずかな受信待機期間t
₂においてのみ許容され、この間にコマンド信号REQの受
信が行なわれゝば、ゲートパルスYtg₁の送出を受信の終
了まで継続するのに対し、受信待機期間t₂において受信
が行なわれなければ、この期間の経過に応じてゲートパ
ルスPtg₁の送出が停止され、受信モードを解除するた
め、雑音等の受信による誤応動が阻止される。

また、休止期間t₁および一定時間t₃の介挿により、RX
4側では、受信待機期間t₂より長い休止期間t₁および一
定時間t₃を検出すれば、これにつぐ各ワードの開始時点
が明らかとなり、この時点から第３図のバイト数NBによ
り示される数のバイトを有効として取込むことにより、
計測値ワードW_PVのみを確実に受信することができる。

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

第８図は、他の実施例を示す第３図と同様な図であ
り、（Ａ）においては、計測値ワードW_PVおよび応答ワ
ードW_REを時間長14t₁の14バイトにわたり一体として送
信し、（Ｂ）においては、コマンド信号REQの受信後、
最新の計測値に基づく計測値ワードW_PVを２回送信して
から計測値および応答信号の各ワードW_PV＋W_REを14バイ
トにわたり同様に送信している。このようにすると、コ
マンド信号REQの受信後に続けて２回の計測値ワードW_PV
の送信を行っている間に、コマンド信号REQに対する応
答ワードW_REを発生することが可能であるから、コマン
ド信号REQに対する応答のためのタイミング調整が容易
となる利点がある。

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

したがって、CT8とTX3との間において、送受信を行な
っている間においても、計測値ワードW_PVを含む送信に
より計測値の伝送が保証され、RX4側の制御状況が計測
値の変化に対し常に、追従するものとなり、制御状況の
応答性が向上すると共に、コマンド信号の受信から一定
時間t₃の経過に応じて計測値および応答信号の各ワード
W_PV＋W_REを送信するため、PX4側において計測値ワードW
_PVの判別が容易となり、制御上の混乱を生じないものと
なる。

ただし、一定時間t₃の規正は、タイマーによるほか、
送信タイミング規正用のパルスをクロックパルスの分周
により発生しておき、コマンド信号REQ受信後の送信タ
イミングパルスにより時間の規正を行なってもよく、各
種の時間規正手段を用いることができる。

また、制御手段としてCPU51を用いるほか、各種論理
回路の組み合せにより構成した専用の制御回路を用いて
も同様であり、第３図においては、各バイト毎にパリテ
ィチエック用のビットを付加し、あるいは、TX3の個別
コード等を付加するものとしてもよく、条件に応じ期間
t₁と時間t₃とを同一としてもよい等、種々の変形が自在
である。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなとおり本発明によれば、TX
とCTとの信号送受信中も計測値の伝送が行なわれ、RX側
の制御状況が計測値の変化に即応するものとなり、か
つ、RX側においては、一定時間の設定により計測値の判
別受信が容易となり、各種計測用の２線式発信器におい
て顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は全構成のブロック
図、第２図は発信器のブロック図、第３図は電流値の変
化状況を示す波形図、第４図は通信器のブロック図、第
５図は電流制御部の回路図、第６図は通信器の外形斜視
図、第７図は制御状況のフローチャート、第８図は他の
実施例を示す第３図と同様な図、第９図は発信器のブロ
ック図である。 1₁,1₂……線路２……PS（電源部）３……TX（発信器）４……RX（受信器） 51……CPU（プロセッサ） 52……ROM（固定メモリ） 53……RAM（可変メモリ） 54……UART（送受信部） 55……I/F（インターフェイス） 57……PSS（圧力センサ） 58……TSS（温度センサ） 63……CP（比較器） 65……CC（電流制御部） W_PV……計測値ワード W_RE……応答ワード REQ……制御信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２線式伝送路を介してディジタル信号によ
る計測値ワード（W_pv）の反復送信を行う発信器におい
て、前記２線式伝送路を介し通信器から与えられるディジタ
ル・コマンド信号（REQ）を受信する手段と、前記ディジタル・コマンド信号の受信から所定の時間の
経過を判断する時間規正手段と、ディジタル・コマンド信号に応動する制御手段であっ
て、（ｉ）前記ディジタル・コマンド信号の受信で計測値ワ
ード（W_pv）の反復送信を中止し、（ii）前記時間規正手段により所定の時間の経過が判定
さると、前記ディジタル・コマンド信号に対する応答を
表す応答信号（W_RE）と、計測値ワード（W_pv）とを含
む、少なくとも１つの組み合わせワード（W_pv＋W_RE）を
送出し、（iii）計測値ワード（W_pv）の反復送信を再開する制御手段とを備える、計測値ワードの発信器。
【請求項２】２線式伝送路を介してディジタル信号によ
る計測値ワード（W_pv）の反復送信を行う発信器におい
て、前記２線式伝送路を介し通信器から与えられるディジタ
ル・コマンド信号（REQ）を受信する手段と、前記ディジタル・コマンド信号の受信から所定の時間の
経過を判断する時間規正手段と、ディジタル・コマンド信号に応動する制御手段であっ
て、（ｉ）前記ディジタル・コマンド信号の受信で計測値ワ
ード（W_pv）の反復送信を中止し、（ii）前記時間規正手段により所定の時間の経過が判定
さると、少なくとも１つの計測値ワード（W_pv）を送信
し、（iii）前記ディジタル・コマンド信号に対する応答を
表す応答信号（W_RE）と、計測値ワード（W_pv）とを含
む、少なくとも１つの組み合わせワード（W_pv＋W_RE）を
送出し、（iv）計測値ワード（W_pv）の反復送信を再開する制御手段とを備える、計測値ワードの発信器。