專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn)場(chǎng)傳感器(フイ-ルドセンサ)的通信，特別涉及多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器或者適合于與通信設(shè)備之間進(jìn)行收發(fā)信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法及其裝置。
一般，所謂的現(xiàn)場(chǎng)傳感器是指這樣一類傳感器，其內(nèi)部包含有各種各樣的傳感元件，它檢出各式設(shè)備中諸如壓力、流量、溫度等物理量，將其數(shù)值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過雙線式傳輸線路送往接收器。對(duì)這類電信號(hào)的傳輸，統(tǒng)一規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)，即現(xiàn)場(chǎng)傳感器向雙線式傳輸線路輸出4～20mA的模擬信號(hào)電流，由接收器或通信設(shè)備接收此種模擬信號(hào)電流。
近年來，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)部裝有微處理器的現(xiàn)場(chǎng)傳感器得到開發(fā)，并進(jìn)入了實(shí)用階段。它利用雙線式傳輸線路，除了進(jìn)行單方向的模擬信號(hào)通信外，還可以進(jìn)行雙方向的數(shù)字信號(hào)通信，并能通過遙控操作來設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)傳感器的量程和自診斷等。
圖9上示出了周知的例如美國(guó)專利U.S.P.4737787號(hào)中雙線式現(xiàn)場(chǎng)傳感器裝置。圖中，現(xiàn)場(chǎng)傳感器1由外部電源4供電，將檢測(cè)出的與物理量相對(duì)應(yīng)的電流通過信號(hào)傳輸線路5輸出，這是恒流源的模擬信號(hào)輸出。接收器3接收該模擬信號(hào)，得出現(xiàn)場(chǎng)傳感器1的物理量指示值。通信設(shè)備2接在現(xiàn)場(chǎng)傳感器1與接收器3及外部電源4之間，與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通信。
在雙線式傳輸線路上傳輸信號(hào)的方法，已知的例如有特開昭59-201535號(hào)專利公報(bào)中所給出的方法，是將數(shù)字信號(hào)疊加在模擬信號(hào)上，可不影響模擬信號(hào)值而進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通信。還有特開昭58-48178號(hào)專利公報(bào)中給出的方法，是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行切換，再進(jìn)行信號(hào)傳輸。
可是，上面的先有技術(shù)沒有考慮到有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備連接在信號(hào)傳輸線路上時(shí)的情況。也就是，比如多臺(tái)通信設(shè)備非同步地與1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行通信時(shí)，由于在信號(hào)傳輸線路上會(huì)發(fā)生信號(hào)沖突，因而一系列的通信工作會(huì)發(fā)生中斷的問題。另外，當(dāng)通信設(shè)備向現(xiàn)場(chǎng)傳感器發(fā)出信號(hào)后，在現(xiàn)場(chǎng)傳感器對(duì)該信號(hào)回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，即傳輸線路空閑的時(shí)間內(nèi)，若有其它通信設(shè)備向該現(xiàn)場(chǎng)傳感器發(fā)送出別的信號(hào)，則現(xiàn)場(chǎng)傳感器與通信設(shè)備之間的通信工作就會(huì)發(fā)生混亂。
解決這類問題的方法，通常是對(duì)連接在公共線路上的數(shù)臺(tái)裝置預(yù)先確定它們通信的優(yōu)先次序。然而，這種方法使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增高。
另外，現(xiàn)場(chǎng)傳感器是安裝在車間設(shè)備中的，從安全角度考慮，其功耗必須小。因此，不能采用大、中型的處理裝置，并且一系列的通信工作必須簡(jiǎn)便。
本發(fā)明的主要目的是提出一種新的現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法及其裝置，使得當(dāng)連接在信號(hào)傳輸線路上的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備至少有一方為多個(gè)時(shí)，不需要有特別的裝置而可在現(xiàn)場(chǎng)傳感器與通信設(shè)備之間進(jìn)行非同步的通信。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供出對(duì)實(shí)現(xiàn)這種通信適用的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備。
對(duì)具有一個(gè)或多個(gè)用于檢測(cè)所處理的物理量的現(xiàn)場(chǎng)傳感器，以及具有一臺(tái)或多臺(tái)用于通過信號(hào)傳輸線路與上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器間進(jìn)行收發(fā)信通信的通信設(shè)備，對(duì)于這樣的通信系統(tǒng)，本發(fā)明的主要特征在于當(dāng)從上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器及通信設(shè)備的任一方，向?qū)Ψ绞瞻l(fā)信號(hào)時(shí)，只要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)該傳輸線路上無信號(hào)，發(fā)信端就往該傳輸線路發(fā)送信號(hào)，而收信端在接收到該信號(hào)后回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送出一個(gè)上述規(guī)定時(shí)間間隔更短的信號(hào)，表明傳輸線路處于使用狀態(tài)。
雖然，上述收信端發(fā)出的、表明上述傳輸線路處于使用狀態(tài)的信號(hào)是一種不能作為實(shí)際數(shù)據(jù)使用的無效信號(hào)，但達(dá)到了這樣的目的，使發(fā)信間隔在回送出上述應(yīng)答號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)連續(xù)起來。
本發(fā)明的其它特征在于當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器或通信設(shè)備中任一方發(fā)出的信號(hào)，另一方在開始回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，要求有規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間時(shí)，只要上述信號(hào)傳輸線路上在上述應(yīng)答時(shí)間內(nèi)無信號(hào)則上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器或通信設(shè)備就可發(fā)送信號(hào)。
本發(fā)明的其它特征還在于，根據(jù)需要，可將別的現(xiàn)場(chǎng)傳感器或通信設(shè)備連接到信號(hào)傳輸線路上，與該信號(hào)傳輸線路上已連接著的裝置進(jìn)行通信。因此，只要現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備自身內(nèi)具有那些功能，通信中它們就可隨意地連接上或脫離開信號(hào)傳輸線路。


圖1是本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)傳感器通信裝置的整體構(gòu)成圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明在信號(hào)傳輸線路上接有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器時(shí)的構(gòu)成圖;
圖3示出收信端發(fā)送出比規(guī)定時(shí)間間隔短的無效信號(hào)時(shí)本發(fā)明的一個(gè)流程圖例子;
圖4是圖3的時(shí)序圖;
圖5是收信端連續(xù)發(fā)送出無效信號(hào)時(shí)的流程圖;
圖6是圖5的時(shí)序圖;
圖7是發(fā)信端的接收信號(hào)監(jiān)視時(shí)間比收信端的應(yīng)答時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)的流程圖;
圖8是圖7的時(shí)序圖;
圖9是先有技術(shù)雙線式現(xiàn)場(chǎng)傳感器裝置的構(gòu)成圖。
下面，參照?qǐng)D1和圖2說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)傳感器通信裝置的整體構(gòu)成圖。圖中，現(xiàn)場(chǎng)傳感器1的輸出為4～20mA的模擬信號(hào)電流，利用疊加在該模擬信號(hào)電流上的數(shù)字信號(hào)來進(jìn)行通信。這里，示出的是只有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器連接在信號(hào)傳輸線路5上。本實(shí)施例中，信號(hào)傳輸線路5上還連接有一臺(tái)通信設(shè)備2a，并在接收器3中內(nèi)藏有一臺(tái)通信設(shè)備2b。如果再接有其它多臺(tái)通信設(shè)備，情況也一樣。現(xiàn)場(chǎng)傳感器1由外部電源4供電而進(jìn)行工作，它檢測(cè)出各種設(shè)備中的壓力、流量、溫度等物理量，將對(duì)應(yīng)于這些物理量的信號(hào)輸出到信號(hào)傳輸線路5上。接收器3中內(nèi)藏有與后述的通信設(shè)備具有相同功能的通信設(shè)備2b，該接收器3通過信號(hào)傳輸線路5接收從現(xiàn)場(chǎng)傳感器1送來的對(duì)應(yīng)于上述物理量的信號(hào);與此同時(shí)，它還與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1進(jìn)行通信對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器1設(shè)置自診斷和設(shè)定量程等處理。通信設(shè)備2a跨接在信號(hào)傳輸線5上，位于現(xiàn)場(chǎng)傳感器1與接收器3及外部電源4之間，借助數(shù)字信號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)傳感器1的輸出調(diào)整及輸入、輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)和校正等處理。
下面，詳細(xì)說明圖1中各部分的詳細(xì)工作情況。現(xiàn)場(chǎng)傳感器1的內(nèi)部，按照ROM 103中的編程信息作信號(hào)處理，整個(gè)傳感器由微處理器(MPU)101進(jìn)行控制。復(fù)合傳感器108例如是由壓差傳感元件、流量傳感元件和溫度傳感元件等多種傳感元件組成的，將各個(gè)傳感元件輸出的信號(hào)饋入多路復(fù)用器109。通過I/O接口106輸出的切換信號(hào)，對(duì)送往A/D轉(zhuǎn)換器105的傳感元件信號(hào)進(jìn)行選擇。微處理器101把從A/D轉(zhuǎn)換器105依次送來的上述復(fù)合傳感器108的信號(hào)與貯存在ROM 103或RAM 102中的各種校正系數(shù)相比較，作出校正運(yùn)算，以求得正確值。然后，根據(jù)RAM 102中事先設(shè)定的輸出量程。將歸一化的輸出值送往D/A轉(zhuǎn)換器107。另外，微處理器101可設(shè)定信號(hào)傳輸線路5上接收信號(hào)的監(jiān)視時(shí)間，還可以任意設(shè)定由后述的收發(fā)信電路(UART)104輸出的、表明信號(hào)傳輸線路5處于使用狀態(tài)的無效信號(hào)之發(fā)信間隔和發(fā)信時(shí)間。
另外，在調(diào)制器110中，D/A轉(zhuǎn)換器107的輸出與調(diào)制電路112的數(shù)字信號(hào)輸出相調(diào)制后饋入V/I轉(zhuǎn)換器111。在V/I轉(zhuǎn)換器111中，得出與其輸入信號(hào)相適應(yīng)的電流(通常在4～20mA范圍內(nèi))，輸往信號(hào)傳輸線路5。
在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通信時(shí)，從收發(fā)信電路(UART)104輸出的發(fā)信數(shù)據(jù)及表明信號(hào)傳輸線路5處于使用狀態(tài)的無效信號(hào)，通過調(diào)制電路112進(jìn)行例如調(diào)頻的調(diào)制，將數(shù)字信號(hào)的“1”、“0”變換成對(duì)應(yīng)的兩種頻率的信號(hào)。如前面所述，該信號(hào)在調(diào)制器110中與模擬信號(hào)輸出相調(diào)制(加法)，然后通過V/I轉(zhuǎn)換器111，將疊加在模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)發(fā)送到信號(hào)傳輸線路5上。這里，如果調(diào)制電路112的輸出信號(hào)為正、負(fù)方向等幅的方波或正弦波，則即使在輸出數(shù)字信號(hào)時(shí)，也只是使V/I轉(zhuǎn)換器111的輸出電流發(fā)生瞬時(shí)變化，對(duì)模擬信號(hào)的值幾乎沒有影響。
其次，在接收數(shù)字信號(hào)時(shí)，由通信設(shè)備2a、接收器3發(fā)送出的信號(hào)，與上述調(diào)制的信號(hào)電流一樣地也是數(shù)字信號(hào)。這里，向信號(hào)傳輸線路5供給電壓的外部電源4的電壓值是恒定的，所以，通過信號(hào)傳輸線路5的電流值變化時(shí)，接收器3中檢測(cè)模擬信號(hào)用的電阻30兩端的電壓也與之相應(yīng)地變化。因此，加在現(xiàn)場(chǎng)傳感器1上的電壓必然會(huì)發(fā)生與上述電壓變化相反的變化。在解調(diào)電路113中，獲取到這種變化而進(jìn)行解調(diào)，成為“1”、“0”的數(shù)字信號(hào)。收發(fā)信號(hào)電路(UART)104可接收這種數(shù)字信號(hào)。另外，與發(fā)送數(shù)字信號(hào)時(shí)一樣，上述的現(xiàn)場(chǎng)傳感器1在當(dāng)流過信號(hào)傳輸線路5的電流變化時(shí)，它通過解調(diào)電路113可接收自己發(fā)送出的信號(hào)。
又，對(duì)于信號(hào)傳輸線路5上接收信號(hào)的監(jiān)視，是通過上述的解調(diào)電路113和收發(fā)信電路104接收到信號(hào)后，由微處理器101來判斷它是有效信號(hào)還是無效信號(hào)。
下面，說明接收器3的工作情況。串聯(lián)在信號(hào)傳輸線路5中的電阻30，其阻值通常為250Ω。由放大器31將該電阻兩端的電壓放大后輸出，使信號(hào)傳輸線路5中流動(dòng)的模擬信號(hào)電流(4～20mA)變換為1～5V的電壓，送往大型計(jì)算機(jī)等上一級(jí)系統(tǒng)。通信設(shè)備2a是由與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1內(nèi)的微處理器、收發(fā)信電路和調(diào)制、解調(diào)電路等相同的電路構(gòu)成的，它通過使信號(hào)傳輸線路5中流過信號(hào)電流來發(fā)送數(shù)字信號(hào)，又可根據(jù)電阻30兩端電壓的變化來接收數(shù)字信號(hào)。又，在接收器3中也與上面所述一樣，也能接收自己發(fā)送出的信號(hào)。
至于通信設(shè)備2a，它也由與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1內(nèi)的微處理器、收發(fā)信電路和調(diào)制、解調(diào)電路等相同的電路構(gòu)成的，通過使信號(hào)傳輸線路5中流過信號(hào)電流來發(fā)送數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)傳輸線路5的線間電壓變化來接收數(shù)字信號(hào)。在通信設(shè)備2a中，也與前面所述一樣，可接收自己發(fā)送出的信號(hào)。
圖2是信號(hào)傳輸線路5上連接有1a～1n多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器時(shí)依照本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)成圖。圖中，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器1a～1n的輸出全是數(shù)字信號(hào)。在輸出數(shù)字信號(hào)時(shí)，最好使圖1中現(xiàn)場(chǎng)傳感器1內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器107的模擬信號(hào)輸出為零。除此之外，現(xiàn)場(chǎng)傳感器1a～1n、通信設(shè)備2及接收器3的工作情況與圖1中的完全相同，不再詳述。
又，圖2中示出的例子在信號(hào)傳輸線路5上僅連接有1臺(tái)通信設(shè)備2，連接多臺(tái)通信設(shè)備也是可以的。
下面，通過圖3～圖8上示出的流程圖及時(shí)序圖來說明圖1和圖2的構(gòu)成圖中信號(hào)的收發(fā)工作。
圖3和圖4示明收信端發(fā)送的無效信號(hào)時(shí)間比回送出應(yīng)答信號(hào)之前的規(guī)定時(shí)間間隔短時(shí)，通信工作的流程圖和時(shí)序圖。
圖3(a)是發(fā)信端通信工作的流程圖。發(fā)信端在開始發(fā)信前，對(duì)于收信端接收到發(fā)信端發(fā)出的信號(hào)之后到回送應(yīng)答信號(hào)之前的這段時(shí)間，也即規(guī)定時(shí)間，就傳輸線路上的接收信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(步驟41)。如果有接收信號(hào)，等待一定時(shí)間后(步驟43)，再次監(jiān)測(cè)接收信號(hào)(步驟41)，直至沒有接收信號(hào)。這樣，當(dāng)確認(rèn)無接收信號(hào)，信號(hào)傳輸線路不處于使用狀態(tài)時(shí)，便進(jìn)行發(fā)信;同時(shí)，接收自己發(fā)送出的信號(hào)，以監(jiān)測(cè)是否發(fā)生信號(hào)沖突(步驟44)。此后，繼續(xù)監(jiān)測(cè)接收信號(hào)，如果有無效信號(hào)，在接收到收信端發(fā)出的應(yīng)答信號(hào)(步驟48)之前，再次監(jiān)測(cè)接收信號(hào)(步驟46)。另外，當(dāng)發(fā)生發(fā)送的信號(hào)沖突時(shí)，必定是最初的信號(hào)發(fā)生沖突;因此，監(jiān)測(cè)發(fā)送的信號(hào)沖突時(shí)，無需對(duì)發(fā)送的全部信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。于是，只監(jiān)測(cè)最初發(fā)送的信號(hào)，確認(rèn)無沖突后再發(fā)送該信號(hào)。
圖3(b)是收信端通信工作的流程圖。收信端對(duì)發(fā)到本方一側(cè)來的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(步驟51)。無接收信號(hào)時(shí)，再次對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(步驟51)。有接收信號(hào)時(shí)，在回送應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送出表明信號(hào)傳輸線路處于使用狀態(tài)的、時(shí)間上比上述發(fā)信端的接收信號(hào)監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔短的無效信號(hào)(步驟53)，可利用在實(shí)際數(shù)據(jù)中不使用的控制碼，例如SYN碼等。然后，在收信端完成應(yīng)答準(zhǔn)備階段后，發(fā)送出其應(yīng)答信號(hào)(步驟56)。
圖4是接收器3與通信設(shè)備2a為發(fā)信端、現(xiàn)場(chǎng)傳感器1為收信端時(shí)通信工作的時(shí)序圖。
圖4(a)表示接收器3在發(fā)送信號(hào)SD期間，通信設(shè)備2a開始發(fā)信的例子。通信設(shè)備2a在第三個(gè)接收信號(hào)監(jiān)測(cè)期間M3內(nèi)，確認(rèn)無接收信號(hào)，即確認(rèn)信號(hào)傳輸線路是空閑的，便發(fā)送信號(hào)SD。
圖4(b)表示在現(xiàn)場(chǎng)傳感器1接收到信號(hào)后，在回送出其應(yīng)答信號(hào)AS之前的時(shí)間內(nèi)通信設(shè)備2a開始發(fā)信的例子?，F(xiàn)場(chǎng)傳感器1發(fā)送出表明信號(hào)傳輸線路處于使用狀態(tài)的無效信號(hào)ND，其時(shí)間長(zhǎng)度比監(jiān)測(cè)周期M1的時(shí)間間隔短，故而該監(jiān)測(cè)期間M1可確認(rèn)無效信號(hào)ND。因此，實(shí)際上通信設(shè)備2a的發(fā)送出信號(hào)SD，是在接收器3與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1之間的一系列通信工作完成之后。為此，在一系列通信工作中，通信設(shè)備2a并不插進(jìn)去發(fā)送信號(hào)。
圖4(c)表示發(fā)信端的接收器3與通信設(shè)備2a同時(shí)開始發(fā)信的例子。當(dāng)兩者同時(shí)發(fā)出信號(hào)C時(shí)，信號(hào)發(fā)生沖突;兩者同時(shí)檢測(cè)出該沖突，然后進(jìn)行信號(hào)的再發(fā)送處理。這里，使發(fā)送信號(hào)進(jìn)行再發(fā)送處理前的等待時(shí)間，做到不同的裝置有不同的時(shí)間，就能避免在再發(fā)送處理后再次發(fā)生信號(hào)沖突。圖4(c)中，示出對(duì)信號(hào)進(jìn)行再發(fā)送處理的例子，在確認(rèn)兩者發(fā)生信號(hào)沖突時(shí)，使通信設(shè)備2a等待一定時(shí)間，然后再監(jiān)測(cè)接收信號(hào)。另外，如圖所示，由于信號(hào)的沖突發(fā)生在發(fā)送信號(hào)的初期數(shù)據(jù)處，現(xiàn)場(chǎng)傳感器1不會(huì)接收到一個(gè)有效的數(shù)據(jù)，所以現(xiàn)場(chǎng)傳感器1不會(huì)因發(fā)信端發(fā)生信號(hào)沖突而出現(xiàn)誤動(dòng)作。
以本實(shí)施例而言，收信端在接收到信號(hào)后到回送出應(yīng)答信號(hào)之前的信號(hào)傳輸線路空閑時(shí)間內(nèi)，收信端保持發(fā)送無效信號(hào)，從而可確保它占有信號(hào)傳輸線路的優(yōu)先權(quán)。因此，從發(fā)信端開始發(fā)送信號(hào)到收信端回送出其應(yīng)答信號(hào)而完成一系列通信工作的時(shí)間內(nèi)，從其它設(shè)備看來，信號(hào)傳輸線路一直處于使用狀態(tài)，因而一系列的通信工作不會(huì)因其它設(shè)備的插入發(fā)信而中斷，可在最短時(shí)間內(nèi)完成這一系列通信。
另外，收信端無需經(jīng)常監(jiān)視信號(hào)傳輸線路上的信號(hào)，只需做到抽取出有效信號(hào)，并回送出其應(yīng)答信號(hào)那樣簡(jiǎn)單的工作，就可進(jìn)行通信。
又，圖5～圖8示出根據(jù)本發(fā)明的通信方法作出的發(fā)信端和收信端的其它實(shí)施例。
圖5和圖6是收信端連續(xù)發(fā)送無效信號(hào)時(shí)通信工作的流程圖和時(shí)序圖。
圖5(a)示出發(fā)信端通信工作的流程圖。圖中，發(fā)信端在發(fā)信開始前先監(jiān)測(cè)規(guī)定時(shí)間的接收信號(hào)(步驟61)。如果有接收信號(hào)，則等待一定時(shí)間后(步驟63)，再次監(jiān)測(cè)接收信號(hào)(步驟61)，直至監(jiān)測(cè)出沒有接收信號(hào)。當(dāng)確認(rèn)無接收信號(hào)而信號(hào)傳輸線路處于空閑狀態(tài)時(shí)，便發(fā)送信號(hào);同時(shí)，接收自己發(fā)送出的信號(hào)，以監(jiān)測(cè)是否發(fā)生信號(hào)沖突(步驟64)。如果不發(fā)生沖突，則接收從收信端連續(xù)發(fā)出的無效信號(hào)以及緊接著發(fā)送來的應(yīng)答信號(hào)(步驟68)。
圖5(b)的收信端通信工作的流程圖。收信端監(jiān)測(cè)向本方發(fā)送來的信號(hào)(步驟71)。如果沒有接收信號(hào)，就再次監(jiān)測(cè)接收信號(hào)(步驟71)。如果有接收信號(hào)，則在發(fā)送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)發(fā)送出表明信號(hào)傳輸線路處于使用狀態(tài)的無效信號(hào)ND(步驟73)。在應(yīng)答準(zhǔn)備未完成時(shí)，連續(xù)發(fā)送無效信號(hào)ND(步驟73)，直至完成應(yīng)答準(zhǔn)備。應(yīng)答準(zhǔn)備完成后，就發(fā)送出其應(yīng)答信號(hào)(步驟75)。
圖6(a)給出接收器3在發(fā)送信號(hào)SD期間通信設(shè)備2a開始發(fā)送信號(hào)的例子。在第3個(gè)監(jiān)測(cè)期間M3內(nèi)，確認(rèn)無接收信號(hào)，通信設(shè)備2a便緊接著發(fā)送信號(hào)SD。
圖6(b)給出現(xiàn)場(chǎng)傳感器1在回送出應(yīng)答之前、連續(xù)發(fā)送無效信號(hào)ND期間，通信設(shè)備2a開始發(fā)送信號(hào)的例子。通信設(shè)備2a根據(jù)最初監(jiān)測(cè)期間M1中連續(xù)送來的無效信號(hào)，確認(rèn)信號(hào)傳輸線路處于使用狀態(tài)中。
圖6(c)給出接收器3與通信設(shè)備2a同時(shí)開始發(fā)送信號(hào)的例子。與圖4(c)的情況相似，接收器3與通信設(shè)備2a在發(fā)送信號(hào)C處發(fā)生沖突，便再次進(jìn)行接收信號(hào)監(jiān)測(cè)，當(dāng)確認(rèn)無信號(hào)沖突時(shí)，就發(fā)送信號(hào)SD。
以本實(shí)施例而言，在收信端連續(xù)發(fā)送無效信號(hào)是容易的，可使裝置簡(jiǎn)單，故而能實(shí)現(xiàn)可靠性高的通信。此外，由于信號(hào)傳輸線路空閑時(shí)間內(nèi)一直有連續(xù)的無效信號(hào)，所以不會(huì)有其它設(shè)備來的信號(hào)插入，從而可得到與前述的短時(shí)間間隔發(fā)送無效信號(hào)的情況相同的效果。
圖7和圖8是發(fā)信端的接收信號(hào)監(jiān)視時(shí)間比收信端的應(yīng)答時(shí)間長(zhǎng)時(shí)通信工作的流程圖和時(shí)序圖。
圖7(a)是發(fā)信端的流程圖。在發(fā)信開始前，發(fā)信端以比收信端的應(yīng)答時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)間監(jiān)測(cè)接收信號(hào)(步驟81)。當(dāng)確認(rèn)無接收信號(hào)，信號(hào)傳輸線路處于空閑狀態(tài)時(shí)，就發(fā)送信號(hào);同時(shí)，接收自己發(fā)送出的信號(hào)，以監(jiān)視是否發(fā)生信號(hào)沖突(步驟84)。如果沒有沖突就接收由收信端送來的應(yīng)答信號(hào)(步驟86)。
圖7(b)是收信端的流程圖。收信端監(jiān)測(cè)向本方送來的信號(hào)(步驟91)。等待所發(fā)送其應(yīng)答信號(hào)的準(zhǔn)備工作完成(步驟93)然后發(fā)送應(yīng)答信號(hào)(步驟94)。
圖8(a)給出在接收器3發(fā)送信號(hào)SD期間，通信設(shè)備2a開始發(fā)送信號(hào)的例子。圖8(b)給出在現(xiàn)場(chǎng)傳感器1回送出應(yīng)答信號(hào)期間，通信設(shè)備2a開始發(fā)送信號(hào)的例子。無論上面哪一種情況，通信設(shè)備2a都不能在接收器3與現(xiàn)場(chǎng)傳感器1進(jìn)行一系列通信時(shí)插進(jìn)去發(fā)送信號(hào)。圖8(c)是接收器3與通信設(shè)備2a同時(shí)開始通信工作的例子。與圖4(c)的情況相似，發(fā)生信號(hào)沖突時(shí)通過再發(fā)送處理，就不再發(fā)生沖突，從而可進(jìn)行通信。
以本實(shí)施例而言，收信端可以不發(fā)生無效信號(hào)，因而可省去無效信號(hào)發(fā)生裝置。所以，可使裝置簡(jiǎn)單，成本降低。
如上面的說明，以本發(fā)明而言，當(dāng)信號(hào)傳輸線路上連接有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器和多臺(tái)通信設(shè)備時(shí)，我不需要用以設(shè)定通信優(yōu)先順序的特殊裝置，就可防止在信號(hào)傳輸線路上發(fā)生信號(hào)沖突，從而簡(jiǎn)便地進(jìn)行通信。因此，可以避免將構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備的處理裝置做成大型化，而能實(shí)現(xiàn)非常實(shí)用的現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信。
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于其通信系統(tǒng)中，包含有一個(gè)以上的用于檢測(cè)所處理的物理量的現(xiàn)場(chǎng)傳感器，以及一臺(tái)以上的通信設(shè)備，用于通過信號(hào)傳輸線路與上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行通信；當(dāng)從上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備的任一個(gè)向另一個(gè)收發(fā)信號(hào)時(shí)，發(fā)信端在確認(rèn)規(guī)定時(shí)間內(nèi)上述傳輸線路上無信號(hào)后，便向該傳輸線路發(fā)送信號(hào)；收信端接收到該信號(hào)后，在到回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送出比上述規(guī)定時(shí)間間隔短的、表明傳輸線路處于使用狀態(tài)的信號(hào)。
2.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于其通信系統(tǒng)中，它含有一個(gè)以上用于檢測(cè)所處理的物理量的現(xiàn)場(chǎng)傳感器，以及一臺(tái)以上的通信設(shè)備，用于通過信號(hào)傳輸線路與上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行通信;當(dāng)從上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備的任一個(gè)向另一個(gè)收發(fā)信號(hào)時(shí)，發(fā)信端監(jiān)測(cè)上述傳輸線路上是否有信號(hào);如果在該監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)傳輸線路上有信號(hào)，就阻止發(fā)送信號(hào);收信端接收到上述發(fā)信端送來的信號(hào)后，在到回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送出比上述監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔短的無效信號(hào)。
3.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于其通信系統(tǒng)中，包含的工業(yè)儀器和通信設(shè)備至少有一方超過一臺(tái)，這種工業(yè)儀器與通信設(shè)備通過單一的信號(hào)傳輸線路進(jìn)行通信;上述通信設(shè)備在確認(rèn)規(guī)定時(shí)間內(nèi)上述傳輸線路上無信號(hào)，便向該傳輸線路發(fā)送信號(hào);上述工業(yè)儀器接收到該信號(hào)后，在到回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)發(fā)送出比上述規(guī)定時(shí)間間隔短的無效信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于在回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，上述無效信號(hào)是連續(xù)發(fā)送的。
5.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于該現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法中，包含有信號(hào)傳輸線路、一個(gè)以上連接在該傳輸線路上的現(xiàn)場(chǎng)傳感器及一臺(tái)以上連接在該傳輸線路上的通信設(shè)備;上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備中的任一個(gè)向另一個(gè)發(fā)送信號(hào)時(shí)，那另一個(gè)根據(jù)該發(fā)送信號(hào)在規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間內(nèi)回送出信號(hào);上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器或通信設(shè)備確認(rèn)上述傳輸線路上在上述應(yīng)答時(shí)間內(nèi)不存在信號(hào)時(shí)，向上述傳輸線路發(fā)送信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5中所述的現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于從上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器或通信設(shè)備向另一方發(fā)送信號(hào)時(shí)，監(jiān)測(cè)該發(fā)信初期的數(shù)據(jù)是否發(fā)生沖突，確認(rèn)無沖突后，繼續(xù)發(fā)送該信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5中所述的現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于當(dāng)從現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備中的任一個(gè)向另一個(gè)發(fā)送信號(hào)時(shí)，發(fā)信端接收本身發(fā)出的信號(hào);若出現(xiàn)發(fā)生的信號(hào)異常，就再一次發(fā)送信號(hào)。
8.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信方法，其特征在于多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)傳感器與通信設(shè)備之間通過公共的信號(hào)傳輸線路進(jìn)行信號(hào)傳輸;上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器與通信設(shè)備之間信號(hào)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)相同;并且，當(dāng)上述通信設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)傳感器發(fā)送信號(hào)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)確認(rèn)傳輸線路上無信號(hào)后，便開始發(fā)送信號(hào)。
9.一種通過信號(hào)傳輸線路與通信設(shè)備進(jìn)行通信的現(xiàn)場(chǎng)傳感器，其特征在于它具有這樣的功能，該現(xiàn)場(chǎng)傳感器接收到從上述通信設(shè)備發(fā)出的信號(hào)后，在到回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送出表明傳輸線路處于使用狀態(tài)的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的現(xiàn)場(chǎng)傳感器，其特征在于采用雙線式傳輸線作為信號(hào)傳輸線路，上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器通過上述傳輸線路從上述通信設(shè)備一側(cè)配備的電源中獲得該現(xiàn)場(chǎng)傳感器所需的電能。
11.通過信號(hào)傳輸線路與現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行通信的通信設(shè)備，其特征在于它具有這樣的功能，該通信設(shè)備確認(rèn)上述傳輸線路上在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無信號(hào)后，向該傳輸線路發(fā)送信號(hào)。
12.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信裝置，其特征在于其通信系統(tǒng)中包含有一個(gè)以上用于檢測(cè)所處理的物理量的現(xiàn)場(chǎng)傳感器，以及一臺(tái)以上的通信設(shè)備，用于通過信號(hào)傳輸線路與上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行通信;上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備中的任一個(gè)向另一個(gè)收發(fā)信號(hào)時(shí)，發(fā)信端在發(fā)送信號(hào)前確認(rèn)該傳輸線路上在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無信號(hào)，再發(fā)送信號(hào);收發(fā)端接收到該信號(hào)后，在到回送出應(yīng)答信號(hào)之前的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送出比上述規(guī)定時(shí)間間隔短的、表明傳輸線處于使用狀態(tài)的信號(hào)。
13.一種現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信裝置，其特征在于該現(xiàn)場(chǎng)傳感器的通信裝置中，包含有信號(hào)傳輸線路、連接在該傳輸線路上的一個(gè)以上的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和連接在上述傳輸線路上的一臺(tái)以上的通信設(shè)備;當(dāng)上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器和通信設(shè)備中的任一個(gè)方向另一個(gè)發(fā)送信號(hào)時(shí)，那另一個(gè)根據(jù)該發(fā)送信號(hào)在規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間內(nèi)回送出信號(hào);上述現(xiàn)場(chǎng)傳感器或通信設(shè)備在確認(rèn)上述信號(hào)傳輸線路上在上述應(yīng)答時(shí)間內(nèi)無信號(hào)，便發(fā)送信號(hào)。
全文摘要
一通信系統(tǒng)中，有多臺(tái)通信設(shè)備連接在一公共的雙線式傳輸線路上，它們與連接在該傳輸線路一端的現(xiàn)場(chǎng)傳感器通信。該通信設(shè)備確認(rèn)該傳輸線路上在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無信號(hào)時(shí)向該現(xiàn)場(chǎng)傳感器發(fā)一信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)傳感器根據(jù)信號(hào)，再回送出應(yīng)答信號(hào)之前，往傳輸線路發(fā)送比上述規(guī)定時(shí)間間隔短的、表明傳輸線路處于使用狀態(tài)的信號(hào)。由此，不需要在多臺(tái)通信設(shè)備之間設(shè)置特別裝置，而可防止發(fā)生信號(hào)沖突。
文檔編號(hào)G08C19/02GK1054515SQ9010106
公開日1991年9月11日 申請(qǐng)日期1990年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月3日
發(fā)明者小暮誠(chéng), 佐瀨昭, 福永正雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所