[发明专利]现场传感器的通信方法及其装置

说明书

本发明涉及现场传感器的通信，特别涉及多个现场传感器或者适合于与通信设备之间进行收发信号的现场传感器的通信方法及其装置。

一般，所谓的现场传感器是指这样一类传感器，其内部包含有各种各样的传感元件，它检出各式设备中诸如压力、流量、温度等物理量，将其数值转换成电信号，通过双线式传输线路送往接收器。对这类电信号的传输，统一规定了标准，即现场传感器向双线式传输线路输出4～20mA的模拟信号电流，由接收器或通信设备接收此种模拟信号电流。

近年来，随着半导体集成电路技术的发展，内部装有微处理器的现场传感器得到开发，并进入了实用阶段。它利用双线式传输线路，除了进行单方向的模拟信号通信外，还可以进行双方向的数字信号通信，并能通过遥控操作来设定现场传感器的量程和自诊断等。

图9上示出了周知的例如美国专利U.S.P.4737787号中双线式现场传感器装置。图中，现场传感器1由外部电源4供电，将检测出的与物理量相对应的电流通过信号传输线路5输出，这是恒流源的模拟信号输出。接收器3接收该模拟信号，得出现场传感器1的物理量指示值。通信设备2接在现场传感器1与接收器3及外部电源4之间，与现场传感器1进行数字信号通信。

在双线式传输线路上传输信号的方法，已知的例如有特开昭59-201535号专利公报中所给出的方法，是将数字信号叠加在模拟信号上，可不影响模拟信号值而进行数字信号通信。还有特开昭58-48178号专利公报中给出的方法，是将模拟信号与数字信号进行切换，再进行信号传输。

可是，上面的先有技术没有考虑到有多个现场传感器和通信设备连接在信号传输线路上时的情况。也就是，比如多台通信设备非同步地与1个现场传感器进行通信时，由于在信号传输线路上会发生信号冲突，因而一系列的通信工作会发生中断的问题。另外，当通信设备向现场传感器发出信号后，在现场传感器对该信号回送出应答信号之前的时间内，即传输线路空闲的时间内，若有其它通信设备向该现场传感器发送出别的信号，则现场传感器与通信设备之间的通信工作就会发生混乱。

解决这类问题的方法，通常是对连接在公共线路上的数台装置预先确定它们通信的优先次序。然而，这种方法使系统结构复杂，成本增高。

另外，现场传感器是安装在车间设备中的，从安全角度考虑，其功耗必须小。因此，不能采用大、中型的处理装置，并且一系列的通信工作必须简便。

本发明的主要目的是提出一种新的现场传感器的通信方法及其装置，使得当连接在信号传输线路上的现场传感器和通信设备至少有一方为多个时，不需要有特别的装置而可在现场传感器与通信设备之间进行非同步的通信。

本发明的另一个目的是提供出对实现这种通信适用的现场传感器和通信设备。

对具有一个或多个用于检测所处理的物理量的现场传感器，以及具有一台或多台用于通过信号传输线路与上述现场传感器间进行收发信通信的通信设备，对于这样的通信系统，本发明的主要特征在于：当从上述现场传感器及通信设备的任一方，向对方收发信号时，只要在规定时间内该传输线路上无信号，发信端就往该传输线路发送信号，而收信端在接收到该信号后回送出应答信号之前的时间内，发送出一个上述规定时间间隔更短的信号，表明传输线路处于使用状态。

虽然，上述收信端发出的、表明上述传输线路处于使用状态的信号是一种不能作为实际数据使用的无效信号，但达到了这样的目的，使发信间隔在回送出上述应答号之前的时间内连续起来。

本发明的其它特征在于：当根据现场传感器或通信设备中任一方发出的信号，另一方在开始回送出应答信号之前的时间内，要求有规定的应答时间时，只要上述信号传输线路上在上述应答时间内无信号则上述现场传感器或通信设备就可发送信号。

本发明的其它特征还在于，根据需要，可将别的现场传感器或通信设备连接到信号传输线路上，与该信号传输线路上已连接着的装置进行通信。因此，只要现场传感器和通信设备自身内具有那些功能，通信中它们就可随意地连接上或脱离开信号传输线路。

图1是本发明的现场传感器通信装置的整体构成图;

图2是根据本发明在信号传输线路上接有多个现场传感器时的构成图;

图3示出收信端发送出比规定时间间隔短的无效信号时本发明的一个流程图例子;

图4是图3的时序图;

图5是收信端连续发送出无效信号时的流程图;

图6是图5的时序图;

图7是发信端的接收信号监视时间比收信端的应答时间更长时的流程图;

图8是图7的时序图;

图9是先有技术双线式现场传感器装置的构成图。