JPS6035706B2 - デ−タ集配システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータ処理機構と、データ集配機構およびこれ
らデータ処理機構とデータ集配機構とを接続する１対の
伝送線からなるデータ集配制御系に関し、特にデータ集
配機構の回路用電源を、データ処理機構から伝送線を介
して充電される電荷蓄積手段の出力から得るようにした
ものに関する。

ここで、データ集配制御とは、データ集配機構から各種
プロセスの側定情報をデータ処理機構に取込むデータ収
集動作或いはデータ処理機構からの配送用データをデー
タ集配機構を介して各種プロセスの制御対象に対して出
力するデータ配送動作を意味し、測定および制御対象に
よっては、データ収集のみ或いはデータ配送のみの場合
もある。本願明細書では、データの収集或いは配送する
制御系全体を総称してデータ集配システムと称している
。

データ集配機構と各種プロセスの測定および制御対象と
は１本１本の線で配線接続されるものであるが、測定お
よび制御対衆が増加し、且つ集配機構からの距離が離れ
ると接続のためのケーブル本数と長さが増大し、システ
ム工事費の大中な増加を招く。このような不都合をなく
す為に、データ集配機構を分割し、分散させ、この分散
されたデータ集配機構を１本のケーブルで接続する分散
形のデータ集配システムが提案されるようになっている
。

最近では、分散したデータ集配機構を更に小規模化し、
測定および制御対象の近傍に設置することが考えられて
いるが、この場合には、データ集配機構への電源供給が
１つの問題となっている。一対の伝送線のみで電源供給
と信号の送受信を同時に行なうことができる伝送方式と
して従来次のものが知られている。これは、制御部と被
制御部とを１対の伝送線で接続した遠隔監視制御系にお
いて、制御部から番地信号や制御信号等を高電力化して
被制御部に送る時間帯と、被制御部から監視信号等を制
御部に送る時間帯とを時分割配置し、制御部から送られ
た信号電力を被制御部のコンデンサや蓄電地のような電
荷蓄積要素に蓄積し、この電荷蓄積要素の出力により被
制御部の各回路用電源を得る時分割多重伝送方式である
。

この方式によれば、確かに、一対の伝送線のみで電源供
給と信号の送受信とを同時に行うことが可能であるが、
次のような問題がある。

｛１’データの収集・配送の場合、必らず電源供給時間
帯が必要であり、この時間帯に相当する分だけ、データ
の収集或いはデータの配送に時間がか）る。

■ この時間帯を短かくしようとすれば、信号レベルを
より高くする必要があり、使用する回路素子に制限を受
け、例えば低電圧駆動のＩＣ等を使用できないという不
都合がある。

‘３’ 信号と電源供給が同時であり、信号が高電力化
して伝送されるため、被制御部において信号成分だけを
取り出すことが困難となり、回路も複雑なものとなる。

本発明は以上の諸点に鑑み発明されたもので、その目的
とするところは、データの収集・配送を高速に行うこと
が可能なこの種データ集配システムを提供するにある。
本発明の１つの目的は、低電圧駆動素子を使用すること
が可能なこの種データ集配システムを提供するにある。
本発明の１つの目的は、データ集配機構におけるデータ
集配回路として特別な回路構成を必要としないこの種デ
ータ集配システムを提供するにある。本発明の特徴とす
るところは、データ処理機構側に、伝送モードであるか
非伝送モードであるかを指示する第１のモード設定手段
と、第１のモード設定手段の出力に応じて伝送線を電源
側の非伝送モード接点或いはデータ送受信回路側の伝送
モード接点に接続する第１のスイッチ手段とを有し、デ
ータ集配機構側に、第２のモード設定手段と、第２のモ
ード設定手段の出力に応じて伝送線を電荷蓄積手段側の
非伝送モード接点或いはデータ集配回路側の伝送モード
接点に接続する第２のスイッチ手段とを有し、この第２
のモード設定手段は第１のスイッチ手段を切替モー日こ
応じて第２のスイッチ手段に対するモード設定を行い、
デ−タ伝送を行なわない非伝送モード‘こおいて、伝送
線を介して電荷蓄積手段に電力を蓄積し、この電荷蓄積
手段の出力によりデータ集配機構側の各回路用電源を得
るようにしていることである。

本発明の１つの特徴は、第１、第２のスイッチ手段の伝
送モード接点はそれぞれ抵抗を介して接地し、第２のス
イッチ手段の非伝送モード接点は抵抗を介して電荷蓄積
手段に接続し、第１のスイッチ手段の切替モードが変化
した場合、第２のスイッチ手段の非伝送モード接点或い
は伝送モード接点の電位が変化するようにし、第２のモ
ード設定手段は、第２のスイッチ手段の非伝送モード接
点および伝送モード接点の電位変化を監視することによ
って、第１のスイッチ手段の切替モードの切替を検出す
るようにしていることである。本発明の１つの特徴は、
第２のスイッチ手段を伝送モード‘こする第２のモード
設定手段の出力をデータ集配回路に出力し、データ集配
回路はこの信号を受けて、収集されたデータを伝送線を
介してデータ処理機構に送信するようにしていることで
ある。本発明の１つ特徴は、データ処理機構に、第１の
スイッチ手段の伝送モード設定の電位変化を監視し、第
２のスイッチ手段が、非伝送モードから伝送モード‘こ
切替わったことを検出するモード切替検出手段を設け、
この検出手段の出力をデータ送受信回路に出力し、デー
タ送受信回路は、この信号を受けて、配送すべきデータ
を伝送線を介してデータ集配機構に送信するようにして
いることである。本発明の他の目的並びに他の特徴は以
下の説明より明らかになるであろう。

第１図は本発明の原理構成を示すもので、データ処理機
構１００とデータ集配機構２００が１対の伝送線４００
を介して接続されている。

ここで、データ集配機構２０川ま測定および制御対象３
００の近傍に設置されており、測定および制御対象３０
０とデータ集配回路２４０は配線で１対１に接続されて
いる。

データ処理機構１００には電源１２０が内蔵されており
、この電源１２０‘ま各回路用の電源として動作すると
同時に、切替スイッチ１６０を介して伝送線４０川こ接
続されている。

切替スイッチ１６０の接点ｌａ，ｌｂは説明の都合上、
それぞれ非伝送モード接点、伝送モード接点と称してい
る。切替スイッチ１６０の切替指令はモード設定手段１
３０の出力につて行なわれる。モード設定手段１３０１
こは、データ処理回路１１０からの出力が印加されてお
り、結局データ処理回路１１０‘こよって切替スイッチ
１６０の切替モードが決定されるようになっている。

切替スイッチ１６０の伝送モード酸点ｌｂは抵抗Ｒ，を
介して接地されると同時にデータ送受信回路１５０に接
続されている。データ送受信回路１５０はデータ処理回
路１１０からの並列データを直列デー外こ変換して伝送
線４００を介してデータ集配機構２００１こ出力したり
、データ集配回路２００からの直列データを受信し、並
列データに変換してデータ処理回路１１０１こ出力する
働きを有する。後述するように、データ送受信回路１５
０は、データ収集のみの場合はデータ受信回路、データ
配送のみの場合は、データ送信回路だけの機能を有すれ
ばよい。ここで説明の都合上、少なくともデータ受信回
路、データ送信回路のいずれか１つの機能を有するもの
を、データ送・受信回路と称している。モード切替検出
手段は１４０は、データ配送の場合に必要なものであっ
て、データ収集だけを目的とする場合には、この検出手
段は不必要である。このモード切替検出手段１４川ま、
データ集配機構２００１こ設けられた切替スイッチ２１
０が、非伝送モード側２ａから伝送モード側２ｂに切替
ったことを検出し、データ送・受信回路１５０から配送
用データを伝送線４００を介してデータ集配機構２００
に送出する動作を開始させるものである。

データ集配機構２００には、切替スイッチ２１０があり
、切替スイッチ２１０の非伝送モード接点２ａは抵抗Ｒ
２を介してコンデンサ等の電荷蓄積手段２２川こ接続さ
れ、また伝送モード接点２ｂは、抵抗Ｒ３を介して接地
されると同時に、データ集配回路２４川こ接続されてい
る。

データ集配回路２４０は後述するように、データ収集の
みの場合はデータ収集回路、データ配送のみの場合はデ
ータの配送だけの機能を有すればよい。

ここでは、説明の都合上、少なくともデータ収集回路、
データ配送回路のいずれか１つの機能を有するものをデ
ータ集配回路と称している。

切替スイッチ２１０の非伝送モード接点２ａの電位およ
び伝送モード接点２ｂの電位はそれぞれモード設定手段
２３０‘こ取込まれている。モード設定手段２３０は後
述するように、切替スイッチ１６０が非伝送モード接点
ｌａから伝送モード接点ｌｂ側に切替ったことを切替ス
イッチ２１０の非伝送モード接点２ａの電位変化として
検出し、切替スイッチ２１０を非伝送モード接点２ａ側
から伝送モード接点２ｂ側に切替える信号を出力する。
この切替信号は、データ集配回路２４０‘こも出力され
、データ収集の場合、切替スイッチ２１０が伝送モード
接点２ｂ側に切替った時点で、測定情報をビットシリア
ルに、伝送線４００を介してデータ処理機構１００に送
出する動作を開始させる。切替スイッチ１６０が伝送モ
ード接点ｌｂ側から非伝送モード接点ｌａ側に切替った
場合には、切替スイッチ２１０の伝送モード接点２ｂの
電位変化をモード設定手段２３０が検出し、切替スイッ
チ２１０を伝送モード接点２ｂ側から非伝送モード接点
２ａ側に切替え、再び電荷蓄積手段２２０‘こ電力を蓄
積する動作をする。このように、データ伝送を行なわな
い非伝送モードにおいて、電荷蓄積手段２２川ま、電源
１２０より切替スイッチ１６０の非伝送モード接点ｌａ
→接点ｌｃ→伝送線４００→切替スイッチ２１０の接点
２ｃ→非伝送モード接点２ａ→抵抗Ｒ２→を介して充電
されており、切替スイッチ１６０，２１０が非伝送モー
ドから伝送モード‘こ切替った場合、非伝送モード時に
蓄積された蓄積電荷手段２２０の出力Ｖ２を各回路の電
源として使用するものである。

この場合、電荷蓄積手段２２川ま、非伝送モ−ド時にお
いて充電されており、データの収集・配送は、切替スイ
ッチ１６０，２１０の切替時間による遅れがあるだけで
、高速動作が可能となる。

また、説明の都合上、切替スイッチ１６０，２１０は機
械的接点のものを図示しているが、半導体スイッチを用
いた場合には、スイッチの切替時間は極めて高速にでき
、従来例に比し、電源供給時間帯に相当する分だけ高速
になる。また、データ処理機構１００の電源１２０とし
ては、通常の低電圧電源が使用可能なため、回路素子と
しては、低電圧駆動素子が使用可能であり、更に、デー
タ集配回路２４０は、データの収集或いは配送のみを行
えばよく、伝送線を１対にしたことによる特別な回路構
成は不要である。

第２図は、本発明をデータ収集回路に適用した一実施例
を示すものである。第２図において、マイクロコンピュ
ータ１１１およびバス１１２は第１図のデータ処理回路
１１川こ対応し、アドレスレジスタ１３１は第１図のモ
ード設定手段１３０に対応している。

伝送線４０１，４０２，・・・・・・４０Ｎはいずれも
非伝送モード時はデータ処理機構１００側、データ集収
機構２０１側とも切替スイッチ１６１，１６２，・・・
・・・１６Ｎおよび２１０を介して各機構の電源回路側
に接続されている。

今、マイクロコンピュータ１１１からバス１１２を介し
て起動回路１７０１こ起動指令があり、同時にアドレス
レジスタ１３１にアドレスが設定されると、設定された
アドレスに対応する切替スイッチ、例えは切替スイッチ
１６１は、非伝送モード接点ｌａから伝送モード接点ｌ
ｂ側に切替わる。

この結果、電荷蓄積手段２２０より、抵抗Ｒ２→接点２
ａ→２ｃ→伝送線４０１→接点ｌｃ→ｌｂ→抵抗Ｒ．→
アースの電流経路が構成され、｛ｑ点の電圧は抵抗Ｒ，
，Ｒ２の抵抗分割により電圧降下する。電圧比較器２３
１の基準電圧Ｖｅ．を適当に設定することにより、この
電圧変化は電圧比較器２３１によって検出され、フリッ
プフロップ２３３をセットする。

フリップフロップ２３３の出力は切替スイッチ２１０を
動作させ、接点２ｃを非伝送モード接点２ａから伝送モ
ード接点２ｂ側に接続するとともに遅延回路２４３を介
してデータ収集回路２４１およびデータ送信回路２４２
を起動する。データ送信回路２４２は測定対象３００か
らの受信データをシリアル信号として切替スイッチ２１
０の接点２ｂ→２ｃ→伝送線４０１→切替スイッチ１６
１の接点ｌｃ→ｌｂを経由してデータ処理機構１００の
データレジスタ１５１に伝送する。データレジスター５
１がデータを受信完了後、終了制御回路１８０を起動す
る。

終了制御回路１８川ま、切替スイッチ１６１を動作させ
、切替接点をｌｂからｌａ側に戻すと共に、マイクロコ
ンピュータ１１１に割込起動をかけ、データレジスター
５１に測定対象データの取込を完了したことを報告する
。切替スイッチ１６１がｌａ側に動作したことにより、
データ収集機構２０１のし一点の電位は高レベルとなり
、電圧比較器２３２の基準電圧Ｖｅ２を適当に設定する
ことにより、この電圧変化は電圧比較器２３２によって
検出され、フリップフロツプ２３３をリセットする。こ
れにより、切替スイッチ２１０の接点は２ａ側に戻り、
再びデータ収集機構２０１の電荷蓄積手段２２０に電圧
を蓄積する動作を行う。データ収集機構２０１の各回路
は低電力の素子によって構成されるが、データ伝送期間
中に消費された電力は非伝送期間中に充電され、回復す
る。第２図において、電圧比較器２３１，２３２および
フリップフロップ２３３が、第１図のモード設定手段２
３０‘こ対応している。

第３図は、本発明をデータ配送に適用した場合の一実施
例を示すものである。

基本的な動作は第２図のデータ収集の場合と類似である
。

マイクロコンピュータ１１１からの起動指令により、ア
ドレスレジスタ１３１にアドレスがセットされると、こ
のアドレスに対応する切替スイッチ、例えば１６１は、
動作をし、接点ｌｃが非伝送モード接点ｌａから伝送モ
ード接点ｌｂ側に接続される。

この結果切替スイッチ２１０の非伝送モード接点２ａ側
‘ロー点に電圧変化を生じ、電圧比較器２３１が働く。
これによりフリップフップ２３３がセットされ、切替ス
ィッス２１０を動作させて接点２ｃを伝送モード側接点
２ｂ側に接続する。これにより電圧比較器から構成され
るモード切替検出手段１４０の入力点イの電位が変化し
、モード切替検出手段１４川ま動作し、データ送信回路
１５２およびデータレジスタ１５１に起動をかける。こ
れにより、マイクロコンピュータ１１１によりデータレ
ジスター５１にセットされていた配送用デー外まデータ
配送機構２０２内のデータレジスタ２４４に送られ、制
御対象３０川こ出力される。

データ送信が終了すると、切替スイッチ１６１は元の非
伝送モード接点ｌａ側に復帰し、同時にこの復帰を電圧
比較器２３２が検知し、フリップフロツプ２３３をリセ
ットし、この出力により切替スイッチ２１０を動作させ
元の非電送モード接点２ｃ側に戻す。このように、デー
タ配送機構２０２内の電荷蓄積手段２２０は、非伝送モ
ード時においてデータ処理機構１００側の電源によって
充電されており、伝送モード時においては、この電荷蓄
積手段の出力により各回路用電源を得ている。

データ配送の場合も、モード切替検出手段がデータ配送
機構内の切替スイッチが伝送モードに切替ったことを検
出するとただちに配送データを出力することが可能とな
る。

このように、本発明は、データの伝送を行なわない非伝
送モード時においてデータ集配機構側の電荷蓄積手段に
電力を蓄積しているので、データ集配を行うデータ伝送
時は単に切替スイッチの切替時間による遅れがあるだけ
で高速のデータ集配動作が可能となる。

また本発明では、電荷蓄積手段への電力の蓄積は、伝送
データとは無関係に行なわれるので、データ集配機構側
の回路構成は簡便なものとなる。

更に本発明では、データの伝送を行なっていない非伝送
時に伝送モード時間に比べて十分に長い時間にわたり電
荷蓄積手段への充電が行なわれるので、データ処理機構
側の電源として低電圧電源が使用可能となり、この結果
、データ処理機構およびデータ集配機構の回路素子とし
ては低電圧駆動素子が使用可能となり、好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を説明するための一実施例図
、第２図は本発明をデータ収集に適用した一実施例図、
第３図は本発明をデータ配送に適用した一実施例図であ
る。 １００・・・・・・データ処理機構、１２０・・・・・
・電源、１３０・・・・・・モード設定手段、１５０・
・・・・・データ送受信回路、１６０・・・・・・切替
スイッチ、２００・・・・・・データ集配機構、２１０
・・・・・・切替スイッチ、２２０……電荷蓄積手段、
２３０……モード設定手段、２４０・・・…データ集配
回路、３００・・・・・・測定および制御対象、４００
・・・・・・伝送線である。 努！図券２図 券３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源を内蔵したデータ処理機構と、電荷蓄積手段を
   内蔵したデータ集配機構およびこれらデータ処理機構と
   データ集配機構とを接続する１対の伝送線からなるデー
   タ集配制御系において、データ処理機構側には、伝送モ
   ードであるか非伝送モードであるかを指示する第１のモ
   ード設定手段と、第１のモード設定手段の出力に応じて
   伝送線を電源側の非伝送モード接点或いはデータ送受信
   回路側の伝送モード接点に接続する第１のスイツチ手段
   とを有し、データ集配機構側には、第２のモード設定手
   段と、第２のモード設定手段の出力に応じて伝送線を電
   荷蓄積手段側の非伝送モード接点或いはデータ集配回路
   側の伝送モード接点に接続する第２のスイツチ手段とを
   有し、該第２のモード設定手段は該第１のスイツチ手段
   の切替モードに応じて該第２のスイツチ手段に対するモ
   ード設定を行い、データ伝送を行なわない非伝送モード
   において、伝送線を介して電荷蓄積手段に電力を蓄積し
   、この電荷蓄積手段の出力によりデータ集配機構側の各
   回路用電源を得るようにしたことを特徴とするデータ集
   配システム。 ２ 第１、第２のスイツチ手段の伝送モード接点はそれ
   ぞれ抵抗を介して接地され、第２のスイツチ手段の非伝
   送モード接点は抵抗を介して電荷蓄積手段に接続され、
   該第２のモード設定手段は、第２のスイツチ手段の非伝
   送モード接点および伝送モード接点の電位変化を監視す
   ることによつて、第１のスイツチ手段の切替モードの切
   替えを検出するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のデータ集配システム。 ３ 第２のモード設定手段は、第２のスイツチ手段の非
   伝送モード接点の電位を入力電圧とする第１の電圧比較
   器と、伝送モード接点の電位を入力電圧とする第２の電
   圧比較器および第１の電圧比較器の出力によつてセツト
   され、第２の電圧比較器の出力によつてリセツトされる
   フリツプフロツプとから構成され、フリツプフロツプの
   セツト出力によつて第２のスイツチ手段を非伝送モード
   接点から伝送モード接点側に切替え、リセツト出力によ
   つて非伝送モード接点側に戻るようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のデータ集配システム。 ４ 第２のスイツチ手段を伝送モードにする第２のモー
   ド設定手段の出力をデータ集配回路に出力し、データ集
   配回路はこの信号を受けて、収集されたデータを伝送線
   を介してデータ処理機構に送信するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のデータ集配システ
   ム。５ データ処理機構は、第１のスイツチ手段の伝送
   モード接点の電位変化を監視し、第２のスイツチ手段が
   非伝送モードから伝送モードに切替つたことを検出する
   モード切替検出手段を有し、この検出手段の出力をデー
   タ送受信回路に出力し、データ送受信回路はこの信号を
   受けて、配送すべきデータを伝送線を介しデーテ集配機
   構に送信するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のデータ集配システム。