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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-30
(54)【発明の名称】汎用信号の双方向伝送回路
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240123BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023540858
(86)(22)【出願日】2021-03-15
(85)【翻訳文提出日】2023-07-04
(86)【国際出願番号】 CN2021080859
(87)【国際公開番号】W WO2022160423
(87)【国際公開日】2022-08-04
(31)【優先権主張番号】202110120265.5
(32)【優先日】2021-01-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519279649
【氏名又は名称】上海辰竹儀表有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＣＨＥＮＺＨＵ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯ．，ＬＴＤ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】許 敏
(72)【発明者】
【氏名】杜 剛
(72)【発明者】
【氏名】何 梵
(72)【発明者】
【氏名】方 襲
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA15
5H730AS08
5H730BB81
5H730DD02
5H730EE07
5H730EE73
5H730FF09
5H730VV03
(57)【要約】
電源供給モジュール（１０）及び双方向伝送モジュール（２０）を備える汎用信号の双方向伝送回路であって、双方向伝送モジュールは、本質安全エネルギー制限モジュール（２１）、第１信号結合モジュール（２２）、隔離変圧モジュール（２３）、第２信号結合モジュール（２４）及び制御モジュール（２５）を備え、第１信号結合モジュール（２２）は、汎用信号における第１直流信号（ＤＣ１）を第１交流信号（ＡＣ１）に調整するように構成され、隔離変圧モジュール（２３）は、第１交流信号（ＡＣ１）を第２信号結合モジュール（２４）に隔離して伝送するように構成され、第２信号結合モジュール（２４）は、第１交流信号（ＡＣ１）を第２直流信号（ＤＣ２）に調整して第２直流信号（ＤＣ２）を汎用信号受信端（２５２）に伝送するように構成され、第２信号結合モジュール（２４）はさらに、制御信号における第３直流信号（ＤＣ３）を第２交流信号（ＡＣ２）に調整するように構成され、第１信号結合モジュール（２２）はさらに、第２交流信号（ＡＣ２）を第４直流信号（ＤＣ４）に調整して第４直流信号（ＤＣ４）を制御信号受信端（２１５）に伝送するように構成される。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源供給モジュールと、本質安全エネルギー制限モジュール、第１信号結合モジュール、隔離変圧モジュール、第２信号結合モジュール及び制御モジュールを備え、
前記第１信号結合モジュールは、前記本質安全エネルギー制限モジュール及び前記隔離変圧モジュールにそれぞれ電気的接続され、前記第２信号結合モジュールは前記隔離変圧モジュール及び前記制御モジュールにそれぞれ電気的接続され、前記電源供給モジュールは、前記本質安全エネルギー制限モジュール、前記第１信号結合モジュール、前記第２信号結合モジュール及び前記制御モジュールに電気的接続され、
前記本質安全エネルギー制限モジュールは、制御信号を受信するように構成される制御信号受信端、及び各々が汎用信号が入力されるように構成される少なくとも１つの汎用信号入力端を備え、
前記制御モジュールは、前記制御信号を出力するように構成される制御信号出力端、及び前記汎用信号を受信するように構成される汎用信号受信端を備え、
前記第１信号結合モジュールは、前記汎用信号における第１直流信号を第１交流信号に調整するように構成され、前記隔離変圧モジュールは、前記第１交流信号を前記第２信号結合モジュールに隔離して伝送するように構成され、前記第２信号結合モジュールは、前記第１交流信号を第２直流信号に調整して前記第２直流信号を前記汎用信号受信端に伝送するように構成され、
前記第２信号結合モジュールはさらに、前記制御信号における第３直流信号を第２交流信号に調整するように構成され、前記隔離変圧モジュールはさらに、前記第２交流信号を前記第１信号結合モジュールに隔離して伝送するように構成され、前記第１信号結合モジュールはさらに、前記第２交流信号を第４直流信号に調整して前記第４直流信号を前記制御信号受信端に伝送するように構成される、双方向伝送モジュールとを備える、
汎用信号の双方向伝送回路。
【請求項2】
前記第１信号結合モジュールは、第１フィルタリングユニット、第１交流－直流変換ユニット及び直流－交流変換ユニットを備え、前記第２信号結合モジュールは、第２フィルタリングユニット、第２交流－直流変換ユニット及び前記直流－交流変換ユニットを備え、
前記第１フィルタリングユニット及び前記第２フィルタリングユニットは、いずれも前記汎用信号及び前記制御信号をフィルタリングするように構成され、
前記第１交流－直流変換ユニットは、前記第２交流信号を第４直流信号に調整して前記第４直流信号を前記制御信号受信端に伝送するように構成され、
前記第２交流－直流変換ユニットは、前記第１交流信号を第２直流信号に調整して前記第２直流信号を前記汎用信号受信端に伝送するように構成され、
前記直流－交流変換ユニットは、前記汎用信号における第１直流信号を第１交流信号に調整し、前記制御信号における第３直流信号を第２交流信号に調整するように構成される、
請求項１に記載の双方向伝送回路。
【請求項3】
前記第１フィルタリングユニットは、第１コンデンサ及び第２コンデンサを備え、前記第１コンデンサの第１端が前記各汎用信号入力端に電気的接続され、前記第１コンデンサの第２端が前記制御信号受信端に電気的接続され、前記第２コンデンサの第１端が各汎用信号入力端に電気的接続され、前記第２コンデンサの第２端が前記制御信号受信端に電気的接続され、前記第１交流－直流変換ユニットは、第３コンデンサ及び第４コンデンサを備え、前記直流－交流変換ユニットは、第１インダクタ、第２インダクタ、第５コンデンサ、第１ダイオード、第２ダイオード、第１トリオード及び第２トリオードを備え、前記第３コンデンサの第１端が各汎用信号入力端、前記第１トリオードの第１端、前記第１トリオードの制御端及び前記第１ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第３コンデンサの第２端が前記第４コンデンサの第１端及び前記隔離変圧モジュールの第１端に電気的接続され、前記第４コンデンサの第２端が前記制御信号受信端、前記第２トリオードの第１端、前記第２トリオードの制御端、前記第２ダイオードの陰極、前記第２インダクタの第１端及び前記第５コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第１インダクタの第１端が前記隔離変圧モジュールの第２端に電気的接続され、前記第１インダクタの第２端が前記第２インダクタの第２端、前記第５コンデンサの第２端、前記第１トリオードの第２端及び前記第２トリオードの第２端に電気的接続され、前記第１ダイオードの陰極が前記第２ダイオードの陽極に電気的接続され、
前記第２フィルタリングユニットは、第３インダクタ、第４インダクタ、第６コンデンサ及び第７コンデンサを備え、前記第３インダクタの第１端が前記汎用信号受信端及び前記第６コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第３インダクタの第２端が前記第７コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第４インダクタの第１端が前記制御信号出力端及び前記第６コンデンサの第２端に電気的接続され、前記第４インダクタの第２端が前記第７コンデンサの第２端に電気的接続され、
前記第２交流－直流変換ユニットは、第８コンデンサ、第９コンデンサ、第３ダイオード及び第４ダイオードを備え、前記第８コンデンサの第１端が前記第３インダクタの第２端及び前記第３ダイオードの陰極に電気的接続され、前記第８コンデンサの第２端が前記第９コンデンサの第１端及び前記隔離変圧モジュールの第３端に電気的接続され、前記第９コンデンサの第２端が前記第４インダクタの第２端及び前記第４ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第３ダイオードの陽極及び前記第４ダイオードの陰極がいずれも前記隔離変圧モジュールの第４端に電気的接続される、
請求項２に記載の双方向伝送回路。
【請求項4】
前記直流－交流変換ユニットは、第１レジスタ、第２レジスタ、第１０コンデンサ及び第１１コンデンサをさらに備え、前記第１レジスタは、前記第１トリオードの制御端と前記第１トリオードの第１端との間に直列に設けられ、
前記第２レジスタは、前記第２トリオードの制御端と前記第２トリオードの第１端との間に直列に設けられ、
前記第１０コンデンサは、第１端が前記第１レジスタの第１端に電気的接続され、第２端が前記第１ダイオードの陰極及び前記第２ダイオードの陽極にそれぞれ電気的接続され、
前記第１１コンデンサは、前記第２インダクタの第１端と前記第２トリオードの制御端との間に直列に設けられる、
請求項３に記載の双方向伝送回路。
【請求項5】
前記第１信号結合モジュールと並列に設けられた信号識別モジュールをさらに備え、前記信号識別モジュールは、少なくとも２つの比較ユニットを備え、
前記少なくとも２つの比較ユニットの負相入力端はいずれも前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、任意の２つの比較ユニットの正相入力端により入力された参照信号は異なる、
請求項１に記載の双方向伝送回路。
【請求項6】
前記汎用信号には、本質安全アナログ入力信号ＡＩ、本質安全アナログ出力信号ＡＯ、本質安全デジタル入力信号ＤＩ及び本質安全デジタル出力信号ＤＯが含まれ、前記少なくとも２つの比較ユニットは、第１比較ユニット、第２比較ユニット、第３比較ユニット及び信号デコードユニットを備え、
前記第１比較ユニットは、第１負相入力端及び第１正相入力端を備え、前記汎用信号と第１参照信号とを比較した後に第１比較信号を得て、且つ前記第１比較信号を前記信号デコードユニットに伝送するように構成され、
前記第２比較ユニットは、第２負相入力端及び第２正相入力端を備え、前記汎用信号と第２参照信号とを比較した後に第２比較信号を得て、且つ前記第２比較信号を前記信号デコードユニットに伝送するように構成され、
前記第３比較ユニットは、第３負相入力端及び第３正相入力端を備え、前記汎用信号と第３参照信号とを比較した後に第３比較信号を得て、且つ前記第３比較信号を前記信号デコードユニットに伝送するように構成され、
前記信号デコードユニットは、前記第１比較信号、前記第２比較信号及び前記第３比較信号に基づいて前記汎用信号のタイプを決定するように構成され、
前記第１参照信号、前記第２参照信号及び前記第３参照信号は、徐々に小さくなる、
請求項５に記載の双方向伝送回路。
【請求項7】
前記第１比較ユニットは、第１比較器、第１比較レジスタ及び第２比較レジスタを備え、前記第１比較レジスタの第１端が第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第２比較レジスタの第１端が接地し、前記第１比較レジスタの第２端、前記第２比較レジスタの第２端及び前記第１比較器の正相入力端が電気的接続され、前記第１比較器の負相入力端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第１比較器の出力端が前記信号デコードユニットに電気的接続され、前記第２比較ユニットは、第２比較器、第３比較レジスタ及び第４比較レジスタを備え、前記第３比較レジスタの第１端が第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第４比較レジスタの第１端が接地し、前記第３比較レジスタの第２端、前記第４比較レジスタの第２端及び前記第２比較器の正相入力端が電気的接続され、前記第２比較器の負相入力端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第２比較器の出力端が前記信号デコードユニットに電気的接続され、
前記第３比較ユニットは、第３比較器、第５比較レジスタ及び第６比較レジスタを備え、前記第５比較レジスタの第１端が第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第６比較レジスタの第１端が接地し、前記第５比較レジスタの第２端、前記第６比較レジスタの第２端及び前記第３比較器の正相入力端が電気的接続され、前記第３比較器の負相入力端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第３比較器の出力端が前記信号デコードユニットに電気的接続され、
前記第１電圧信号入力端が前記電源供給モジュールに電気的接続される、
請求項６に記載の双方向伝送回路。
【請求項8】
前記第１比較ユニットは、第１プルアップレジスタ、第３レジスタ、第４レジスタ及び第１２コンデンサをさらに備え、前記第１プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第１プルアップレジスタの第２端、前記第３レジスタの第１端が前記第１比較器の出力端に電気的接続され、前記第３レジスタの第２端が前記第２比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第４レジスタの第１端が前記第１比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第４レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第１２コンデンサの第１端が前記第１比較器の第１バイアス電圧入力端に電気的接続され、前記第１２コンデンサの第２端が接地し、前記第１比較器の第２バイアス電圧入力端が接地し、前記第２比較ユニットは、第２プルアップレジスタ、第５レジスタ、第６レジスタをさらに備え、前記第２プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第２プルアップレジスタの第２端、前記第５レジスタの第１端が前記第２比較器の出力端に電気的接続され、前記第５レジスタの第２端が前記第４比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第６レジスタの第１端が前記第２比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第６レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、
前記第３比較ユニットは、第３プルアップレジスタ、第７レジスタ、第８レジスタをさらに備え、前記第３プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第３プルアップレジスタの第２端、前記第７レジスタの第１端が前記第３比較器の出力端に電気的接続され、前記第７レジスタの第２端が前記第６比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第８レジスタの第１端が前記第３比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第８レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続される、
請求項７に記載の双方向伝送回路。
【請求項9】
前記電源供給モジュールは、直流電流電源信号を提供するように構成される給電電源、前記直流電流電源信号を安定して出力するように構成される電圧レギュレータモジュール、前記直流電流電源信号を交流電流電源信号に変換するように構成される電圧変換モジュール、いずれも前記交流電流電源信号を直流電流信号に整流するように構成される第１整流モジュール及び第２整流モジュールを備え、前記第１整流モジュールは、第１電圧を有し、前記本質安全エネルギー制限モジュール及び前記第１信号結合モジュールに給電するように構成され、前記第２整流モジュールは、第２電圧を有し、前記第２信号結合モジュール及び前記制御モジュールに給電するように構成される、
請求項１に記載の双方向伝送回路。
【請求項10】
前記第２信号結合モジュールと前記制御モジュールとの間に直列に設けられ、前記双方向伝送回路に対して静電保護及びサージ保護を行うように構成される信号保護モジュールをさらに備える、請求項１に記載の双方向伝送回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０２１年０１月２８日に中国専利局に提出された、出願番号が２０２１１０１２０２６５．５である中国特許出願の優先権を主張し、該出願の全ての内容は引用により本願に組み込まれている。
【0002】
本願の実施例は、汎用信号の隔離伝送の技術分野に関し、例えば、汎用信号の双方向伝送回路に関する。
【背景技術】
【0003】
産業用制御システムにおいて、隔離技術は産業用制御現場に使用されており、産業用制御現場には、検出及び伝送が必要な信号のタイプが多く、且つ現場には多くの圧力センサ、温度センサ、位置決め弁、電磁弁又は近接スイッチがある。現場機器により生成された通常の信号、及びプログラマブルロジックコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＰＬＣ）／分散制御システム（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ、ＤＣＳ）の間の信号は、双方向伝送において互いに干渉することがあり、システムが不安定になる。いくつかの特殊な危険性のある場所には安全バリアを使用する必要があり、システムの安定及び確実な運行を保証するために、システムの多くは、アイソレータ又は隔離式安全バリアを採用して信号を変換し、入力と出力との相互隔離を可能にすることで、耐干渉能力を向上させる。しかしながら、このような、マルチパス回路を採用して複数種類の安全バリアを配置することによる、信号の区分及び隔離、伝送は、産業用制御システムのコストを向上させるだけでなく、制御システムの適用性に影響を与える。
【発明の概要】
【0004】
本願の実施例は、関連技術における、マルチパス回路を採用して複数種類の安全バリアを配置することによる、信号の区分及び隔離、伝送はコストが高く、制御システムの適用性に影響を与えるという技術課題を解決する汎用信号の双方向伝送回路を提供する。
【0005】
本願の実施例は、電源供給モジュールと、本質安全エネルギー制限モジュール、第１信号結合モジュール、隔離変圧モジュール、第２信号結合モジュール及び制御モジュールを備え、前記第１信号結合モジュールは、前記本質安全エネルギー制限モジュール及び前記隔離変圧モジュールに電気的接続され、前記第２信号結合モジュールは、前記隔離変圧モジュール及び前記制御モジュールに電気的接続され、前記電源供給モジュールは、前記本質安全エネルギー制限モジュール、前記第１信号結合モジュール、前記第２信号結合モジュール及び前記制御モジュールに電気的接続され、前記本質安全エネルギー制限モジュールは、制御信号を受信するように構成される制御信号受信端、及び各々が汎用信号が入力されるように構成される少なくとも１つの汎用信号入力端を備え、前記制御モジュールは、前記制御信号を出力するように構成される制御信号出力端、及び前記汎用信号を受信するように構成される汎用信号受信端を備え、前記第１信号結合モジュールは、前記汎用信号における第１直流信号を第１交流信号に調整するように構成され、前記隔離変圧モジュールは、前記第１交流信号を前記第２信号結合モジュールに隔離して伝送するように構成され、前記第２信号結合モジュールは、前記第１交流信号を第２直流信号に調整して前記第２直流信号を前記汎用信号受信端に伝送するように構成され、前記第２信号結合モジュールはさらに、前記制御信号における第３直流信号を第２交流信号に調整するように構成され、前記隔離変圧モジュールはさらに、前記第２交流信号を前記第１信号結合モジュールに隔離して伝送するように構成され、前記第１信号結合モジュールはさらに、前記第２交流信号を第４直流信号に調整して前記第４直流信号を前記制御信号受信端に伝送するように構成される、双方向伝送モジュールとを備える汎用信号の双方向伝送回路を提供する。
【0006】
好ましくは、前記第１信号結合モジュールは、第１フィルタリングユニット、第１交流－直流変換ユニット及び直流－交流変換ユニットを備え、前記第２信号結合モジュールは、第２フィルタリングユニット、第２交流－直流変換ユニット及び前記直流－交流変換ユニットを備え、前記第１フィルタリングユニット及び前記第２フィルタリングユニットは、いずれも前記汎用信号及び前記制御信号をフィルタリングするように構成され、前記第１交流－直流変換ユニットは、前記第２交流信号を第４直流信号に調整して前記第４直流信号を前記制御信号受信端に伝送するように構成され、前記第２交流－直流変換ユニットは、前記第１交流信号を第２直流信号に調整して前記第２直流信号を前記汎用信号受信端に伝送するように構成され、前記直流－交流変換ユニットは、前記汎用信号における第１直流信号を第１交流信号に調整し、前記制御信号における第３直流信号を第２交流信号に調整するように構成される。
【0007】
好ましくは、前記第１フィルタリングユニットは、第１コンデンサ及び第２コンデンサを備え、前記第１コンデンサの第１端が各汎用信号入力端に電気的接続され、前記第１コンデンサの第２端が前記制御信号受信端に電気的接続され、前記第２コンデンサの第１端が各汎用信号入力端に電気的接続され、前記第２コンデンサの第２端が前記制御信号受信端に電気的接続され、前記第１交流－直流変換ユニットは、第３コンデンサ及び第４コンデンサを備え、前記直流－交流変換ユニットは、第１インダクタ、第２インダクタ、第５コンデンサ、第１ダイオード、第２ダイオード、第１トリオード及び第２トリオードを備え、前記第３コンデンサの第１端が各汎用信号入力端、前記第１トリオードの第１端、前記第１トリオードの制御端及び前記第１ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第３コンデンサの第２端が前記第４コンデンサの第１端及び前記隔離変圧モジュールの第１端に電気的接続され、前記第４コンデンサの第２端が前記制御信号受信端、前記第２トリオードの第１端、前記第２トリオードの制御端、前記第２ダイオードの陰極、前記第２インダクタの第１端及び前記第５コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第１インダクタの第１端が前記隔離変圧モジュールの第２端に電気的接続され、前記第１インダクタの第２端が前記第２インダクタの第２端、前記第５コンデンサの第２端、前記第１トリオードの第２端及び前記第２トリオードの第２端に電気的接続され、前記第１ダイオードの陰極が前記第２ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第２フィルタリングユニットは、第３インダクタ、第４インダクタ、第６コンデンサ及び第７コンデンサを備え、前記第３インダクタの第１端が前記制御信号出力端及び前記第６コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第３インダクタの第２端が前記第７コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第４インダクタの第１端が前記汎用信号受信端及び前記第６コンデンサの第２端に電気的接続され、前記第４インダクタの第２端が前記第７コンデンサの第２端に電気的接続され、前記第２交流－直流変換ユニットは、第８コンデンサ、第９コンデンサ、第３ダイオード及び第４ダイオードを備え、前記第８コンデンサの第１端が前記第３インダクタの第２端及び前記第３ダイオードの陰極に電気的接続され、前記第８コンデンサの第２端が前記第９コンデンサの第１端及び前記隔離変圧モジュールの第３端に電気的接続され、前記第９コンデンサの第２端が前記第４インダクタの第２端及び前記第４ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第３ダイオードの陽極及び前記第４ダイオードの陰極がいずれも前記隔離変圧モジュールの第４端に電気的接続される。
【0008】
好ましくは、前記直流－交流変換ユニットは、第１レジスタ、第２レジスタ、第１０コンデンサ及び第１１コンデンサをさらに備え、前記第１レジスタは、前記第１トリオードの制御端と前記第１トリオードの第１端との間に直列に設けられ、前記第２レジスタは、前記第２トリオードの制御端と前記第２トリオードの第１端との間に直列に設けられ、前記第１０コンデンサは、第１端が前記第１レジスタの第１端に電気的接続され、第２端が前記第１ダイオードの陰極及び前記第２ダイオードの陽極にそれぞれ電気的接続され、前記第１１コンデンサは、前記第２インダクタの第１端と前記第２トリオードの制御端との間に直列に設けられる。
【0009】
好ましくは、前記双方向伝送回路は、前記第１信号結合モジュールと並列に設けられた信号識別モジュールをさらに備え、前記信号識別モジュールは、少なくとも２つの比較ユニットを備え、前記少なくとも２つの比較ユニットの負相入力端はいずれも前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、任意の２つの比較ユニットの正相入力端により入力された参照信号は異なる。
【0010】
好ましくは、前記汎用信号には、本質安全アナログ入力信号ＡＩ、本質安全アナログ出力信号ＡＯ、本質安全デジタル入力信号ＤＩ及び本質安全デジタル出力信号ＤＯが含まれ、前記少なくとも２つの比較ユニットは、第１比較ユニット、第２比較ユニット、第３比較ユニット及び信号デコードユニットを備え、前記第１比較ユニットは、第１負相入力端及び第１正相入力端を備え、前記汎用信号と第１参照信号とを比較した後に第１比較信号を得て、且つ前記第１比較信号を前記信号デコードユニットに伝送するように構成され、前記第２比較ユニットは、第２負相入力端及び第２正相入力端を備え、前記汎用信号と第２参照信号とを比較した後に第２比較信号を得て、且つ前記第２比較信号を前記信号デコードユニットに伝送するように構成され、前記第３比較ユニットは、第３負相入力端及び第３正相入力端を備え、前記汎用信号と第３参照信号とを比較した後に第３比較信号を得て、且つ前記第３比較信号を前記信号デコードユニットに伝送するように構成され、前記信号デコードユニットは、前記第１比較信号、前記第２比較信号及び前記第３比較信号に基づいて前記汎用信号のタイプを決定するように構成され、そのうち、前記第１参照信号、前記第２参照信号及び前記第３参照信号は、徐々に小さくなる。
【0011】
好ましくは、前記第１比較ユニットは、第１比較器、第１比較レジスタ及び第２比較レジスタを備え、前記第１比較レジスタの第１端が第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第２比較レジスタの第１端が接地し、前記第１比較レジスタの第２端、前記第２比較レジスタの第２端及び前記第１比較器の正相入力端が電気的接続され、前記第１比較器の負相入力端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第１比較器の出力端が前記信号デコードユニットに電気的接続され、前記第２比較ユニットは、第２比較器、第３比較レジスタ及び第４比較レジスタを備え、前記第３比較レジスタの第１端が第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第４比較レジスタの第１端が接地し、前記第３比較レジスタの第２端、前記第４比較レジスタの第２端及び前記第２比較器の正相入力端が電気的接続され、前記第２比較器の負相入力端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第２比較器の出力端が前記信号デコードユニットに電気的接続され、前記第３比較ユニットは、第３比較器、第５比較レジスタ及び第６比較レジスタを備え、前記第５比較レジスタの第１端が第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第６比較レジスタの第１端が接地し、前記第５比較レジスタの第２端、前記第６比較レジスタの第２端及び前記第３比較器の正相入力端が電気的接続され、前記第３比較器の負相入力端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第３比較器の出力端が前記信号デコードユニットに電気的接続され、前記第１電圧信号入力端が前記電源供給モジュールに電気的接続される。
【0012】
好ましくは、前記第１比較ユニットは、第１プルアップレジスタ、第３レジスタ、第４レジスタ及び第１２コンデンサをさらに備え、前記第１プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第１プルアップレジスタの第２端、前記第３レジスタの第１端が前記第１比較器の出力端に電気的接続され、前記第３レジスタの第２端が前記第２比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第４レジスタの第１端が前記第１比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第４レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第１２コンデンサの第１端が前記第１比較器の第１バイアス電圧入力端に電気的接続され、前記第１２コンデンサの第２端が接地し、前記第１比較器の第２バイアス電圧入力端が接地し、前記第２比較ユニットは、第２プルアップレジスタ、第５レジスタ、第６レジスタをさらに備え、前記第２プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第２プルアップレジスタの第２端、前記第５レジスタの第２端が前記第２比較器の出力端に電気的接続され、前記第５レジスタの第１端が前記第４比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第６レジスタの第１端が前記第２比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第６レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第３比較ユニットは、第３プルアップレジスタ、第７レジスタ、第８レジスタをさらに備え、前記第３プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第３プルアップレジスタの第２端、前記第７レジスタの第１端が前記第３比較器の出力端に電気的接続され、前記第７レジスタの第２端が前記第６比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第８レジスタの第１端が前記第３比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第８レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続される。
【0013】
好ましくは、前記電源供給モジュールは、給電電源、電圧レギュレータモジュール、電圧変換モジュール、第１整流モジュール及び第２整流モジュールを備え、前記給電電源は、直流電流電源信号を提供するように構成され、前記電圧レギュレータモジュールは、前記直流電流電源信号を安定して出力するように構成され、前記電圧変換モジュールは、前記直流電流電源信号を交流電流電源信号に変換するように構成され、前記第１整流モジュール及び前記第２整流モジュールは、いずれも、前記交流電流電源信号を直流電流信号に整流するように構成され、前記第１整流モジュールは、第１電圧を有し、前記本質安全エネルギー制限モジュール及び前記第１信号結合モジュールに給電するように構成され、前記第２整流モジュールは、第２電圧を有し、前記第２信号結合モジュール及び前記制御モジュールに給電するように構成される。
【0014】
好ましくは、前記双方向伝送回路は、前記第２信号結合モジュールと前記制御モジュールとの間に直列に設けられ、前記双方向伝送回路に対して静電保護及びサージ保護を行うように構成される信号保護モジュールをさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本願の実施例に係る汎用信号の双方向伝送回路のモジュールの模式図である。
【図2】本願の実施例に係る双方向伝送モジュールの回路構造の模式図である。
【図3】本願の実施例に係る別の汎用信号の双方向伝送回路のモジュールの模式図である。
【図4】本願の実施例に係る信号識別モジュールの回路構造の模式図である。
【図5】本願の実施例に係る電源供給モジュールの回路構造の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本願の実施例における図面を参照し、具体的な実施形態によって本願の技術案を完全に説明する。
【0017】
本願の実施例は、産業用制御システムにおける現場機器とＰＬＣ／ＤＣＳとの間の複数種類の汎用信号の双方向伝送のための汎用信号の双方向伝送回路を提供する。図１は、本願の実施例に係る汎用信号の双方向伝送回路のモジュールの模式図である。図１に示すように、汎用信号の双方向伝送回路は、電源供給モジュール１０及び双方向伝送モジュール２０を備え、双方向伝送モジュール２０は、本質安全エネルギー制限モジュール２１、第１信号結合モジュール２２、隔離変圧モジュール２３、第２信号結合モジュール２４及び制御モジュール２５を備え、第１信号結合モジュール２２は、本質安全エネルギー制限モジュール２１及び隔離変圧モジュール２３に電気的接続され、第２信号結合モジュール２４は、隔離変圧モジュール２３及び制御モジュール２５に電気的接続され、電源供給モジュール１０は、本質安全エネルギー制限モジュール２１、第１信号結合モジュール２２、第２信号結合モジュール２４及び制御モジュール２５に電気的接続される。
【0018】
本質安全エネルギー制限モジュール２１は、制御信号受信端２１５及び少なくとも１つの汎用信号入力端（図１に示すような入力端２１１、２１２、２１３、２１４）を備え、制御信号受信端２１５は、制御信号を受信するように構成され、各汎用信号入力端は、汎用信号が入力されるように構成され、制御モジュール２５は、制御信号出力端２５１及び汎用信号受信端２５２を備え、制御信号出力端２５１は、制御信号を出力するように構成され、汎用信号受信端２５２は、汎用信号を受信するように構成され、第１信号結合モジュール２２は、汎用信号における第１直流信号ＤＣ１を第１交流信号ＡＣ１に調整するように構成され、隔離変圧モジュール２３は、第１交流信号ＡＣ１を第２信号結合モジュール２４に隔離して伝送するように構成され、第２信号結合モジュール２４は、第１交流信号ＡＣ１を第２直流信号ＤＣ２に調整して第２直流信号ＤＣ２を汎用信号受信端に伝送するように構成され、第２信号結合モジュール２４はさらに、制御信号における第３直流信号ＤＣ３を第２交流信号ＡＣ２に調整するように構成され、隔離変圧モジュール２３はさらに、第２交流信号ＡＣ２を第１信号結合モジュール２２に隔離して伝送するように構成され、第１信号結合モジュール２２はさらに、第２交流信号ＡＣ２を第４直流信号ＤＣ４に調整して第４直流信号ＤＣ４を制御信号受信端に伝送するように構成される。
【0019】
例示的に、図１に示すように、汎用信号の双方向伝送回路は、電源供給モジュール１０及び双方向伝送モジュール２０を備え、そのうち、電源供給モジュール１０は、双方向伝送モジュール２０における本質安全エネルギー制限モジュール２１、第１信号結合モジュール２２、第２信号結合モジュール２４及び制御モジュール２５へ交流電源又は直流電源を提供するように構成される。
【0020】
本質安全エネルギー制限モジュール２１は、制御信号受信端２１５及び少なくとも１つの汎用信号入力端（図１に示す入力端２１１、２１２、２１３、２１４で示されるように）を備え、１つの汎用信号入力端は、１つの汎用信号を受信することができる。産業用制御システムにおいて、汎用信号には、圧力センサの圧力信号、温度センサの温度信号、位置決め弁の位置信号、電磁弁の位置信号又は近接スイッチのオン及びオフ信号などの信号が含まれる。双方向伝送回路における本質安全エネルギー制限モジュール２１の汎用信号入力端が信号検出端からの高圧又は高電流を有する汎用信号を受信すると、本質安全エネルギー制限モジュール２１は、まず、高圧又は高電流を有する汎用信号が本質安全認証に合致するように、受信された高圧を有する汎用信号に対して電圧制限処理を行うか、又は受信された高電流を有する汎用信号に対して電流制限処理を行って、本質安全認証後の汎用信号を第１信号結合モジュール２２に伝送し、第１信号結合モジュール２２は、汎用信号における第１直流信号ＤＣ１を第１交流信号ＡＣ１に調整して第１交流信号ＡＣ１を隔離変圧モジュール２３に結合し、隔離変圧モジュール２３は、第１交流信号ＡＣ１を第２信号結合モジュール２４に隔離して伝送し、第２信号結合モジュール２４は、第１交流信号ＡＣ１を第２直流信号ＤＣ２に調整して第２直流信号ＤＣ２を制御モジュール２５の汎用信号受信端に伝送し、汎用信号の危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１から安全側における制御モジュール２５への信号伝送が実現される。隔離変圧モジュール２３には、隔離トランスが備えられ、汎用信号の双方向伝送において、隔離トランスは、入力と出力との相互隔離に機能し、信号伝送の耐干渉能力を向上させ、同時に、大き過ぎる電圧又は電流を回避し、ＤＣＳ又はＰＬＣのボードを保護する。制御モジュール２５は、上位機、ＰＬＣ／ＤＣＳなどを備え、制御モジュール２５は、汎用信号を受信して汎用信号に基づいて対応する制御信号を発するように構成される。制御信号には、電磁弁をオン又はオフするもの、近接スイッチをオン又はオフするものなどが含まれる。
【0021】
例示的に、双方向伝送回路の危険側に、検出待ちのデバイスの圧力、例えばガスタンクにおけるガス圧力をリアルタイムに監視するように構成される圧力センサが接続される場合、制御モジュール２５により受信された圧力センサの圧力信号がプリセット危険閾値よりも小さい場合、制御モジュール２５は、本質安全エネルギー制限モジュール２１から伝送された圧力信号を持続的に受信し、受信した圧力センサの圧力信号がプリセット危険閾値よりも高いか、又は最低危険値よりも低いと、制御モジュール２５は、ガスタンクのガス出口における電磁弁の開き又は閉じを制御する制御信号を出力する。制御モジュール２５が制御信号出力端２５１によって制御信号を出力すると、第２信号結合モジュール２４は、制御信号における第３直流信号ＤＣ３を第２交流信号ＡＣ２に調整して第２交流信号ＡＣ２を隔離変圧モジュール２３に結合し、隔離変圧モジュール２３は、第２交流信号ＡＣ２を第１信号結合モジュール２２に隔離して伝送し、第１信号結合モジュール２２は、第２交流信号ＡＣ２を第４直流信号ＤＣ４に調整して第４直流信号ＤＣ４を本質安全エネルギー制限モジュール２１の制御信号受信端２１５に伝送し、制御信号の安全側における制御モジュール２５から危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１への信号伝送が実現される。本質安全エネルギー制限モジュール２１の信号出力端は、第４直流信号ＤＣ４を有する制御信号をガスタンクのガス出口における電磁弁の回転モータに伝送し、回転モータによって電磁弁の開閉又は閉じを動作可能であり、ガス漏れ又はガスタンクの圧力が高くなり過ぎることが回避される。
【0022】
上記のことから、本願の実施例に係る汎用信号の双方向伝送回路は、電源供給モジュール及び双方向伝送モジュールを備え、双方向伝送モジュールは、本質安全エネルギー制限モジュール、第１信号結合モジュール、隔離変圧モジュール、第２信号結合モジュール及び制御モジュールを備える。本質安全エネルギー制限モジュールは、制御信号受信端及び少なくとも１つの汎用信号入力端を備え、本質安全エネルギー制限モジュールは、信号検出端により伝送された１つ又は複数の汎用信号を受信した後、本質安全認証を介してから第１信号結合モジュールに伝送し、第１信号結合モジュールは、汎用信号における第１直流信号を第１交流信号に調整し、隔離変圧モジュールは、第１交流信号を第２信号結合モジュールに隔離して伝送するように構成され、第２信号結合モジュールは、第１交流信号を第２直流信号に調整して第２直流信号を制御モジュールの汎用信号受信端に伝送するように構成され、検出端における汎用信号の制御端への伝送が実現され、制御端により発せられた制御信号が第２信号結合モジュールに伝送されると、第２信号結合モジュールは、制御信号における第３直流信号を第２交流信号に調整し、第１信号結合モジュールはさらに、第２交流信号を第４直流信号に調整して第４直流信号を本質安全エネルギー制限モジュールの制御信号受信端に伝送するように構成され、制御端の検出端への汎用信号に対する伝送が実現される。本実施例に係る双方向伝送回路を採用することで、汎用信号の耐干渉性を増強させ、信号伝送の耐干渉能力を向上させ、１種類の回路における汎用信号の双方向伝送を実現し、生産コストを有効に低下させ、制御システムの適用性を向上させることができる。
【0023】
上記実施例を踏まえ、図２は、本願の実施例に係る双方向伝送モジュールの回路構造の模式図である。図２に示すように、好ましくは、第１信号結合モジュール２２は、第１フィルタリングユニット２２１、第１交流－直流変換ユニット２２２及び直流－交流変換ユニット２２３を備え、第２信号結合モジュール２４は、第２フィルタリングユニット２４１、第２交流－直流変換ユニット２４２及び直流－交流変換ユニット２２３を備え、第１フィルタリングユニット２２１及び第２フィルタリングユニット２４１は、いずれも、汎用信号及び制御信号をフィルタリングするように構成され、第１交流－直流変換ユニット２２２は、第２交流信号ＡＣ２を第４直流信号ＤＣ４に調整して第４直流信号ＤＣ４を制御信号受信端に伝送するように構成され、第２交流－直流変換ユニット２４２は、第１交流信号ＡＣ１を第２直流信号ＤＣ２に調整して第２直流信号ＤＣ２を汎用信号受信端に伝送するように構成され、直流－交流変換モジュール２２３は、汎用信号における第１直流信号ＤＣ１を第１交流信号ＡＣ１に調整し、制御信号における第３直流信号ＤＣ３を第２交流信号ＡＣ２に調整するように構成される。
【0024】
引き続き図１及び図２を参照し、好ましくは、第１フィルタリングユニット２２１は、第１コンデンサ（Ｃ４１）及び第２コンデンサ（Ｃ４２）を備え、第１コンデンサ（Ｃ４１）の第１端は、各汎用信号入力端（図２におけるＩ／Ｏ－１の１ピンに示すように）に電気的接続され、第１コンデンサ（Ｃ４１）の第２端は、制御信号受信端（図２におけるＩ／Ｏ－１の２ピンに示すように）に電気的接続され、第２コンデンサ（Ｃ４２）の第１端は、各汎用信号入力端に電気的接続され、第２コンデンサ（Ｃ４２）の第２端は、前記制御信号受信端に電気的接続される。
【0025】
第１交流－直流変換ユニット２２２は、第３コンデンサ（Ｃ４４）及び第４コンデンサ（Ｃ４３）を備え、直流－交流変換ユニット２２３は、第１インダクタ（Ｌ２１－２）、第２インダクタ（Ｌ２１）、第５コンデンサ（Ｃ４７）、第１ダイオード（Ｄ１３）、第２ダイオード（Ｄ１４）、第１トリオード（Ｔ２２）及び第２トリオード（Ｔ２１）を備え、第３コンデンサ（Ｃ４４）の第１端は、各汎用信号入力端、第１トリオード（Ｔ２２）の第１端３、第１トリオード（Ｔ２２）の制御端１及び第１ダイオード（Ｄ１３における）の陽極１に電気的接続され、第３コンデンサ（Ｃ４４）の第２端は、第４コンデンサ（Ｃ４３）の第１端及び隔離変圧モジュール２３の第１端４に電気的接続され、第４コンデンサ（Ｃ４３）の第２端は、制御信号受信端、第２トリオード（Ｔ２１）の第１端３、第２トリオード（Ｔ２１）の制御端１、第２ダイオード（Ｄ１４）の陰極２、第２インダクタ（Ｌ２１）の第１端１及び第５コンデンサ（Ｃ４７）の第１端に電気的接続され、第１インダクタ（Ｌ２１－２）の第１端は、隔離変圧モジュール２３の第２端６に電気的接続され、第１インダクタ（Ｌ２１－２）の第２端は、第２インダクタ（Ｌ２１）の第２端、第５コンデンサ（Ｃ４７）の第２端、第１トリオード（Ｔ２２）の第２端２及び第２トリオード（Ｔ２１）の第２端２に電気的接続され、第１ダイオード（Ｄ１３）の陰極３は、第２ダイオード（Ｄ１４）の陽極３に電気的接続される。
【0026】
第２フィルタリングユニット２４１は、第３インダクタ（Ｌ７）、第４インダクタ（Ｌ８）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）を備え、第３インダクタ（Ｌ７）の第１端は、各汎用信号受信端（図２におけるＩ／Ｏ－２の１ピンに示すように）及び第６コンデンサ（Ｃ３３）の第１端に電気的接続され、第３インダクタ（Ｌ７）の第２端は、第７コンデンサ（Ｃ３２）の第１端に電気的接続され、第４インダクタ（Ｌ８）の第１端は、制御信号出力端（図２におけるＩ／Ｏ－２の２ピンに示すように）及び第６コンデンサ（Ｃ３３）の第２端に電気的接続され、第４インダクタ（Ｌ８）の第２端は、第７コンデンサ（Ｃ３２）の第２端に電気的接続される。
【0027】
第２交流－直流変換ユニット２４２は、第８コンデンサ（Ｃ３０）、第９コンデンサ（Ｃ３１）、第３ダイオード（Ｄ７）及び第４ダイオード（Ｄ８）を備え、第８コンデンサ（Ｃ３０）の第１端は、第３インダクタ（Ｌ７）の第２端及び第３ダイオード（Ｄ７）の陰極２に電気的接続され、第８コンデンサ（Ｃ３０）の第２端は、第９コンデンサ（Ｃ３１）の第１端及び隔離変圧モジュール２３の第３端１に電気的接続され、第９コンデンサ（Ｃ３１）の第２端は、第４インダクタ（Ｌ８）の第２端及び第４ダイオード（Ｄ８）の陽極１に電気的接続され、第３ダイオード（Ｄ７）の陽極３及び第４ダイオード（Ｄ８）の陰極３は、いずれも隔離変圧モジュール２３の第４端３に電気的接続される。
【0028】
例示的に、引き続き図１及び図２を参照し、汎用信号は、回路において双方向伝送可能であり、双方向伝送回路にアナログ入力（ＡｎａｌｏｇＩｎｐｕｔ、ＡＩ）、即ち本質安全トランスミッタが接続される機能、又はアナログ出力（ＡｎａｌｏｇＯｕｐｕｔ、ＡＯ）、即ち本質安全位置決め弁が接続される機能を実現し、さらに、デジタル入力（ＤｉｇｉｔＩｎｐｕｔ、ＤＩ）、即ち本質安全近接スイッチ入力、リレー出力が接続される機能を実現することができ、デジタル出力（ＤｉｇｉｔＯｕｐｕｔ、ＤＯ）、即ちスイッチ入力、現場の本質安全電磁弁を駆動するための電流源出力が接続される機能を実現することもできる。
【0029】
例示的に、図１に示すように、本質安全エネルギー制限モジュール２１の汎用信号入力端２１１及び２１４は、本質安全トランスミッタの汎用信号出力端に接続され、本質安全トランスミッタによって生成された汎用信号は、危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１から安全側における制御モジュール２５に伝送することができ、制御モジュール２５の本質安全トランスミッタに対する制御信号は、安全側から危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１の制御信号受信端に伝送することができる。図２に示すように、直流－交流変換ユニット２２３は、第１信号結合モジュール２２及び第２信号結合モジュール２４の共用ユニットとされ、双方向伝送モジュールの回路において、直流－交流変換ユニット２２３は、隔離変圧モジュール２３とともに作用して汎用信号の双方向伝送を実現する。
【0030】
直流－交流変換ユニット２２３は、第１インダクタ（Ｌ２１－２）、第２インダクタ（Ｌ２１）、第５コンデンサ（Ｃ４７）、第１ダイオード（Ｄ１３）、第２ダイオード（Ｄ１４）、第１トリオード（Ｔ２２）及び第２トリオード（Ｔ２１）を備える。図２に示すように、第１インダクタ（Ｌ２１－２）、第２インダクタ（Ｌ２１）、第５コンデンサ（Ｃ４７）はＬＬＣ発振ネットワーク回路を構成し、第２インダクタ（Ｌ２１）の第１端１及び第２端２の両端に、電源供給モジュール１０によって高低電源電圧を提供し、ＬＬＣ発振ネットワーク回路を発振するように作動させると、第１トリオード（Ｔ２２）又は第２トリオード（Ｔ２１）を交互に導通させ、第１トリオード（Ｔ２２）又は第２トリオード（Ｔ２１）を交互に遮断させる。回路における汎用信号入力端２１１及び２１４が汎用信号を受信すると、ＬＬＣ発振ネットワーク回路は、汎用信号の第１直流信号ＤＣ１を第１交流信号ＡＣ１に調整して第１交流信号ＡＣ１を隔離変圧モジュール２３の第１端４及び第２端６に結合して進入させ、隔離変圧モジュール２３の第３端１及び第４端３を介して出力し、第２交流－直流変換ユニット２４２により第１交流信号ＡＣ１を第２直流信号ＤＣ１に調整して出力し、回路における制御信号出力端が制御信号の第３直流信号ＤＣ３を出力すると、ＬＬＣ発振ネットワーク回路は、制御信号の第３直流信号ＤＣ３を第２交流信号ＡＣ２に調整して第２交流信号ＡＣ２を隔離変圧モジュール２３の第３端１及び第４端３に結合して進入させ、隔離変圧モジュール２３の第１端４及び第２端６を介して出力し、第１交流－直流変換ユニット２２１により第２交流信号ＡＣ２を第４直流信号ＤＣ４に調整して出力する。
【0031】
隔離変圧モジュール２３は、隔離トランスを採用することができ、隔離電圧の変成比が１：１である。隔離トランスの隔離変圧伝送特性により、隔離変圧モジュール２３の第３端１及び第４端３は高、低レベルの交互出力の特性を満たし、隔離変圧モジュール２３の第３端１が高レベルであり、第４端３が低レベルである場合、第１交流信号ＡＣ１は、隔離変圧モジュール２３の第３端１の高レベルから、第８コンデンサ（Ｃ３０）の第２端を経て第３インダクタ（Ｌ７）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）、第４インダクタ（Ｌ８）、第４ダイオード（Ｄ８）の陽極１を流れて隔離変圧モジュール２３の第４端３の低レベルに戻り、第１周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、隔離変圧モジュール２３の第３端１が低レベルであり、第４端３が高レベルである場合、第１交流信号ＡＣ１は、隔離変圧モジュール２３の第４端３の高レベルから、第３ダイオード（Ｄ７）の陽極３を経て第３インダクタ（Ｌ７）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）、第４インダクタ（Ｌ８）、第９コンデンサ（Ｃ３１）の第２端を流れて隔離変圧モジュール２３の第３端１の低レベルに戻り、第２周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、第１交流信号ＡＣ１が第１周期及び第２周期の直流交流変換のフィルタリング作用を経た後、安定して出力している第２直流信号ＤＣ２は形成され、制御モジュール２５の汎用信号受信端（図２におけるＩ／Ｏ－２の１ピンに示すように）に進入し、本質安全トランスミッタにより生成された汎用信号が危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１から安全側における制御モジュール２５に伝送されることを完成させる。
【0032】
第８コンデンサ（Ｃ３０）及び第９コンデンサ（Ｃ３１）は、交流信号を直流信号に変換するフィルタリング作用を有し、第３インダクタ（Ｌ７）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）、第４インダクタ（Ｌ８）からなるπ型フィルター回路は、エネルギー貯蔵及びフィルタリングの作用を有し、第３ダイオード（Ｄ７）及び第４ダイオード（Ｄ８）は、単相導通ダイオードであり、回路の単相導通の要求を満たす。
【0033】
引き続き図１及び図２を参照し、制御モジュール２５により受信された汎用信号が安全信号の標準を満たすと、本質安全エネルギー制限モジュール２１は、制御モジュール２５へ汎用信号を持続的に伝送し、制御モジュール２５は、危険側における機器により発せられた汎用信号が警報値を超えたことを監視すると、制御モジュール２５は、制御信号出力端（図２におけるＩ／Ｏ－２の２ピンに示すように）によって制御信号を発する。ＬＬＣ発振ネットワーク回路及び隔離変圧モジュール２３の共同作用により、制御信号における第３直流信号ＤＣ３を第２交流信号ＡＣ２に調整し、第２交流信号ＡＣ２を隔離変圧モジュール２３の第１端４及び第２端６を介して出力する。
【0034】
隔離変圧モジュール２３の第１端４が高レベルであり、第２端６が低レベルである場合、この時の第１トリオード（Ｔ２２）は遮断され、第２トリオード（Ｔ２１）は閉じられ、隔離変圧モジュール２３の高レベルの第１端４により出力された第２交流信号ＡＣ２は、第１交流－直流変換ユニット２２２の第３コンデンサ（Ｃ４４）の第２端を経て第１フィルタリングユニット２２１の第１コンデンサ（Ｃ４１）、第２コンデンサ（Ｃ４２）、第２トリオード（Ｔ２１）の第１端３、第２トリオード（Ｔ２１）の第２端２、第１インダクタ（Ｌ２１－２）を流れて隔離変圧モジュール２３の第２端６の低レベルに戻り、第１周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、隔離変圧モジュール２３の第１端４が低レベルであり、第２端６が高レベルである場合、この時の第１トリオード（Ｔ２２）は閉じられ、第２トリオード（Ｔ２１）は遮断され、隔離変圧モジュール２３の高レベルの第２端６により出力された第２交流信号ＡＣ２は、第１インダクタ（Ｌ２１－２）の第１端を経て第１トリオード（Ｔ２２）の第２端２、第１トリオード（Ｔ２２）の第１端３、第１フィルタリングユニット２２１の第１コンデンサ（Ｃ４１）及び第２コンデンサ（Ｃ４２）、第４コンデンサ（Ｃ４３）を流れて隔離変圧モジュール２３の第１端４の低レベルに戻り、第２周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、第２交流信号ＡＣ２が第１周期及び第２周期の直流交流変換のフィルタリング作用を経た後、安定して出力している第４直流信号ＤＣ４は形成され、本質安全エネルギー制限モジュール２１の制御信号受信端（図２におけるＩ／Ｏ－１の２ピンに示すように）に進入し、制御モジュール２５により出力された本質安全トランスミッタに対する制御信号が安全側から危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１の制御信号受信端に伝送されることを完成させる。
【0035】
第３コンデンサ（Ｃ４４）及び第４コンデンサ（Ｃ４３）は、交流信号を直流信号に変換するフィルタリング作用を有し、第１コンデンサ（Ｃ４１）、第２コンデンサ（Ｃ４２）からなるπ型フィルター回路は、エネルギー貯蔵及びフィルタリングの作用を有する。
【0036】
上記実施例を踏まえて、引き続き図２を参照し、直流－交流変換ユニット２２３は、第１レジスタ（Ｒ４９）、第２レジスタ（Ｒ４８）、第１０コンデンサ（Ｃ４６）及び第１１コンデンサ（Ｃ４５）をさらに備え、第１レジスタ（Ｒ４９）は、第１トリオード（Ｔ２２）の制御端１と第１トリオード（Ｔ２２）の第１端３との間に直列に設けられ、第２レジスタ（Ｒ４８）は、第２トリオード（Ｔ２１）の制御端１と第２トリオード（Ｔ２１）の第１端３との間に直列に設けられ、第１０コンデンサ（Ｃ４６）の第１端は、第１レジスタ（Ｒ４９）の第１端に電気的接続され、第１０コンデンサ（Ｃ４６）の第２端は、第１ダイオード（Ｄ１３）の陰極３及び第２ダイオード（Ｄ１４）の陽極３に電気的接続され、第１１コンデンサ（Ｃ４５）は、第２インダクタ（Ｌ２１）の第１端１と第２トリオード（Ｔ２１）の制御端１との間に直列に設けられる。
【0037】
例示的に、汎用信号の双方向伝送回路には、特定の抵抗及び容量素子が設けられ、信号が干渉せずに正常に伝送されることが実現される。例えば、第１レジスタ（Ｒ４９）、第２レジスタ（Ｒ４８）、第１０コンデンサ（Ｃ４６）及び第１１コンデンサ（Ｃ４５）を、直流－交流変換ユニット２２３の回路の安定を平衡するように設定し、そのうち、第１レジスタ（Ｒ４９）は、抵抗値が大きいブリーダ抵抗であってもよく、第１トリオード（Ｔ２２）が高圧において高頻度でオン、オフしてデバイスの損壊を引き起こすことが回避され、第１０コンデンサ（Ｃ４６）及び第１１コンデンサ（Ｃ４５）は、ブロックコンデンサとして第２トリオード（Ｔ２１）及び第１トリオード（Ｔ２２）を交互に導通させ、直流信号を交流信号に変換し、ＬＬＣ発振ネットワーク回路において発振して作動する。
【0038】
１つの可能な実施例の方式として、図３は、本願の実施例に係る別の汎用信号の双方向伝送回路のモジュールの模式図であり、図４は、本願の実施例に係る信号識別モジュールの回路構造の模式図である。図３に示すように、双方向伝送回路２０は、信号識別モジュール２６をさらに備え、信号識別モジュール２６は、第１信号結合モジュール２２と並列に設けられ、信号識別モジュール２６は、少なくとも２つの比較ユニットを備え、少なくとも２つの比較ユニットの負相入力端はいずれも本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続され、任意の２つの比較ユニットの正相入力端により入力された参照信号は異なる。
【0039】
例示的に、双方向伝送回路２０は、信号識別モジュール２６をさらに備え、信号識別モジュール２６は、汎用信号のタイプを決定するように構成される。信号識別モジュール２６は、第１信号結合モジュール２２と並列され、信号識別モジュール２６を少なくとも２つの比較ユニットを備えるように構成し、比較ユニットは、比較器を備え、本質安全エネルギー制限モジュール２１により出力された汎用信号の第１直流信号ＤＣ１と、複数の参照信号との比較により、汎用信号のタイプを決定する。信号識別モジュール２６には、表示装置及び情報提示装置が接続可能であり、表示又は音声によって汎用信号のタイプを提示し、操作人員の操作がしやすくなる。
【0040】
好ましくは、図３及び図４に示すものを参照し、汎用信号には、本質安全アナログ入力信号ＡＩ、本質安全アナログ出力信号ＡＯ、本質安全デジタル入力信号ＤＩ及び本質安全デジタル出力信号ＤＯが含まれ、少なくとも２つの比較ユニットは、第１比較ユニット２６１、第２比較ユニット２６２、第３比較ユニット２６３及び信号デコードユニット２６４を備え、第１比較ユニット２６１は、第１負相入力端（－）及び第１正相入力端（＋）を備え、第１比較ユニット２６１は、汎用信号と第１参照信号Ｕ１とを比較した後に第１比較信号（ａ）を得て、且つ第１比較信号（ａ）を信号デコードユニット２６４に伝送するように構成され、第２比較ユニット２６２は、第２負相入力端（－）及び第２正相入力端（＋）を備え、第２比較ユニット２６２は、汎用信号と第２参照信号Ｕ２とを比較した後に第２比較信号（ｂ）を得て、且つ第２比較信号（ｂ）を信号デコードユニット２６４に伝送するように構成され、第３比較ユニット２６３は、第３負相入力端（－）及び第３正相入力端（＋）を備え、第３比較ユニット２６３は、汎用信号と第３参照信号Ｕ３とを比較した後に第３比較信号（ｃ）を得て、且つ第３比較信号（ｃ）を信号デコードユニット２６４に伝送するように構成され、信号デコードユニット２６４は、第１比較信号（ａ）、第２比較信号（ｂ）及び第３比較信号（ｃ）に基づいて汎用信号のタイプを決定するように構成され、そのうち、第１参照信号Ｕ１、第２参照信号Ｕ２及び第３参照信号Ｕ３は、徐々に小さくなる。
【0041】
例示的に、汎用信号には、本質安全アナログ入力信号ＡＩ、本質安全アナログ出力信号ＡＯ、本質安全デジタル入力信号ＤＩ及び本質安全デジタル出力信号ＤＯが含まれ、信号識別モジュール２６は、第１信号結合モジュール２２と並列され、汎用信号のうち、ＡＩ、ＡＯ、ＤＩ、ＤＯ信号のいずれか１種類の信号は、信号識別モジュール２６の比較ユニットの比較を経た後、その信号のタイプが決定される。例示的に、第１参照信号Ｕ１、第２参照信号Ｕ２及び第３参照信号Ｕ３を、徐々に小さくなるように設定し、汎用信号の第１直流信号ＤＣ１の電圧値を第１参照信号Ｕ１、第２参照信号Ｕ２及び第３参照信号Ｕ３とそれぞれ比較して、ＡＩ、ＡＯ、ＤＩ、ＤＯ汎用信号の第１直流信号ＤＣ１の信号のタイプを決定する。
【0042】
第１比較ユニット２６１は、ＡＩ比較器を備え、汎用信号の第１直流信号ＤＣ１は第１比較ユニット２６１の第１負相入力端（－）から入力され、第１参照信号Ｕ１は第１正相入力端（＋）から入力され、第１直流信号ＤＣ１と第１参照信号Ｕ１とを比較した後に第１比較信号（ａ）を得て、第１直流信号ＤＣ１の電圧値が第１参照信号Ｕ１の電圧値よりも高い場合、第１比較信号（ａ）は１であり、第１直流信号ＤＣ１の電圧値が第１参照信号Ｕ１の電圧値よりも高くない場合、第１比較信号（ａ）は０であり、第２比較ユニット２６２は、ＤＩ比較器を備え、汎用信号の第１直流信号ＤＣ１は第２比較ユニット２６２の第２負相入力端（－）から入力され、第２参照信号Ｕ２は第２正相入力端（＋）から入力され、第１直流信号ＤＣ１と第２参照信号Ｕ２とを比較した後に、第２比較信号（ｂ）を得て、第１直流信号ＤＣ１の電圧値が第２参照信号Ｕ２の電圧値よりも高い場合、第２比較信号（ｂ）は１であり、第１直流信号ＤＣ１の電圧値が第２参照信号Ｕ２の電圧値よりも高くない場合、第２比較信号（ｂ）は０であり、第３比較ユニット２６３は、ＡＯ比較器を備え、汎用信号の第１直流信号ＤＣ１は第３比較ユニット２６３の第３負相入力端（－）から入力され、第３参照信号Ｕ３は第３正相入力端（＋）から入力され、第１直流信号ＤＣ１と第３参照信号Ｕ３とを比較した後に第３比較信号（ｃ）を得て、第１直流信号ＤＣ１の電圧値が第３参照信号Ｕ３の電圧値よりも高い場合、第３比較信号（ｃ）は１であり、第１直流信号ＤＣ１の電圧値が第３参照信号Ｕ３の電圧値よりも高くない場合、第３比較信号（ｃ）は０である。例示的に、第１参照信号Ｕ１と第２参照信号Ｕ２と第３参照信号Ｕ３との比の値を３：２：１に設定してもよい。
【0043】
デコードユニット２６４により受信された第１比較信号信号（ａ）が１である場合、直接、汎用信号がＡＩ信号であると決定し、デコードユニット２６４により受信された第１比較信号（ａ）信号が０である場合、引き続き第２比較信号（ｂ）を読み取り、デコードユニット２６４により受信された第２比較信号（ｂ）が１である場合、直接、汎用信号がＤＩ信号であると決定し、デコードユニット２６４により受信された第２比較信号信号（ｂ）が０である場合、引き続き第３比較信号（ｃ）を読み取り、デコードユニット２６４により受信された第３比較信号（ｃ）が１である場合、直接、汎用信号がＡＯ信号であると決定し、デコードユニット２６４により受信された第３比較信号（ｃ）が０である場合、直接、汎用信号がＤＯ信号であると確認する。信号伝送に影響を与えないと同時に、段階的に比較することにより、双方向伝送過程における汎用信号のタイプを確認し、双方向伝送回路の耐干渉特性を増強させる。
【0044】
好ましくは、引き続き図１及び図４を参照し、第１比較ユニット２６１は、第１比較器ＡＩ、第１比較レジスタ（Ｒ８０）及び第２比較レジスタ（Ｒ７０）を備え、第１比較レジスタ（Ｒ８０）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第２比較レジスタ（Ｒ７０）の第１端は、ＧＮＤ２に接地し、第１比較レジスタ（Ｒ８０）の第２端、第２比較レジスタ（Ｒ７０）の第２端及び第１比較器ＡＩの正相入力端（＋）は、電気的接続され、第１比較器ＡＩの負相入力端（－）は、本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続され、第１比較器ＡＩの出力端は、信号デコードユニット２６４に電気的接続され、第２比較ユニット２６２は、第２比較器ＤＩ、第３比較レジスタ（Ｒ８１）及び第４比較レジスタ（Ｒ７１）を備え、第３比較レジスタ（Ｒ８１）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第４比較レジスタ（Ｒ７１）の第１端は、ＧＮＤ２に接地し、第３比較レジスタ（Ｒ８１）の第２端、第４比較レジスタ（Ｒ７１）の第２端及び第２比較器ＤＩの正相入力端（＋）は、電気的接続され、第２比較器ＤＩの負相入力端（－）は、本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続され、第２比較器ＤＩの出力端は、信号デコードユニット２６４に電気的接続され、第３比較ユニット２６３は、第３比較器ＡＯ、第５比較レジスタ（Ｒ８２）及び第６比較レジスタ（Ｒ７２）を備え、第５比較レジスタ（Ｒ８２）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第６比較レジスタ（Ｒ７２）の第１端は、ＧＮＤ２に接地し、第５比較レジスタ（Ｒ８２）の第２端、第６比較レジスタ（Ｒ７２）の第２端及び第３比較器ＡＯの正相入力端（＋）は、電気的接続され、第３比較器ＡＯの負相入力端（－）は、本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続され、第３比較器ＡＯの出力端は、信号デコードユニット２６４に電気的接続され、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端は、電源供給モジュール１０に電気的接続される。
【0045】
例示的に、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端は電源供給モジュール１０に電気的接続され、比較器を安定して作動させる参照電圧を提供するように構成される。第１比較ユニット２６１の比較回路において、第１比較レジスタ（Ｒ８０）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第１比較レジスタ（Ｒ８０）の第２端、第２比較レジスタ（Ｒ７０）の第２端及び第１比較器ＡＩの正相入力端（＋）は、電気的接続され、第１比較レジスタ（Ｒ８０）と第２比較レジスタ（Ｒ７０）との抵抗値の比の値の関係を合理的に設定して、比較器の第１参照信号Ｕ１の値に対する調整を実現する。例示的に、第１比較レジスタ（Ｒ８０）と第２比較レジスタ（Ｒ７０）との抵抗値の比の値が３：１を満たすように設定されれば、第１参照信号Ｕ１の値は、Ｕ１＝３／４ＶＣＣ２であり、汎用信号と比較してＡＩ信号を決定するために用いられ、第２比較ユニット２６２の比較回路において、第３比較レジスタ（Ｒ８１）と第４比較レジスタ（Ｒ７１）との抵抗値の比の値が１：１を満たすように設定されれば、第２参照信号Ｕ２の値は、Ｕ２＝１／２ＶＣＣ２であり、汎用信号と比較してＤＩ信号を決定するために用いられ、第３比較ユニット２６３の比較回路において、第５比較レジスタ（Ｒ８２）と第６比較レジスタ（Ｒ７２）との抵抗値の比の値が３：１を満たすように設定されれば、第２参照信号Ｕ２の値は、Ｕ２＝１／４ＶＣＣ２であり、汎用信号と比較してＡＯ信号を決定するために用いられる。図４に示すように、信号識別モジュール２６は、第４比較ユニット２６５をさらに備えてもよいことが理解でき、ここでは紹介しないが、比較回路が並列される方式を採用することで、より多くの信号を導入して確認し、回路の適用性を広げることができる。
【0046】
好ましくは、引き続き図４を参照し、第１比較ユニット２６１は、第１プルアップレジスタ（Ｒ５０）、第３レジスタ（Ｒ６０）、第４レジスタ（Ｒ９０）及び第１２コンデンサ（Ｃ５４）をさらに備え、第１プルアップレジスタ（Ｒ５０）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第１プルアップレジスタ（Ｒ５０）の第２端、第３レジスタ（Ｒ６０）の第１端は、第１比較器ＡＩの出力端に電気的接続され、第３レジスタ（Ｒ６０）の第２端は、第２比較レジスタ（Ｒ７０）の第２端に電気的接続され、第４レジスタ（Ｒ９０）の第１端は、第１比較器ＡＩの負相入力端に電気的接続され、第４レジスタ（Ｒ９０）の第２端は、本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続され、第１２コンデンサ（Ｃ５４）の第１端は、第１比較器ＡＩの第１バイアス電圧入力端に電気的接続され、第１２コンデンサ（Ｃ５４）の第２端は、接地し、第１比較器ＡＩの第２バイアス電圧入力端は、接地し、第２比較ユニット２６２は、第２プルアップレジスタ（Ｒ５１）、第５レジスタ（Ｒ６１）、第６レジスタ（Ｒ９１）をさらに備え、第２プルアップレジスタ（Ｒ５１）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第２プルアップレジスタ（Ｒ５１）の第２端、第５レジスタ（Ｒ６１）の第１端は、第２比較器ＤＩの出力端に電気的接続され、第５レジスタ（Ｒ６１）の第２端は、第４比較レジスタ（Ｒ７１）の第２端に電気的接続され、第６レジスタ（Ｒ９１）の第１端は、第２比較器ＤＩの負相入力端に電気的接続され、第６レジスタ（Ｒ９１）の第２端は、本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続され、第３比較ユニット２６３は、第３プルアップレジスタ（Ｒ５２）、第７レジスタ（Ｒ６２）、第８レジスタ（Ｒ９２）をさらに備え、第３プルアップレジスタ（Ｒ５２）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第３プルアップレジスタ（Ｒ５２）の第２端、第７レジスタ（Ｒ６２）の第１端は、第３比較器ＡＯの出力端に電気的接続され、第７レジスタ（Ｒ６２）の第２端は、第６比較レジスタ（Ｒ７２）の第２端に電気的接続され、第８レジスタ（Ｒ９２）の第１端は、第３比較器ＡＯの負相入力端に電気的接続され、第８レジスタ（Ｒ９２）の第２端は、本質安全エネルギー制限モジュール２１の出力端に電気的接続される。
【0047】
例示的に、比較回路には、例えば、第１電圧信号ＶＣＣ２の電圧を平衡し、第１比較器ＡＩが正常に運行することを保証するための第１比較ユニット２６１の第１プルアップレジスタ（Ｒ５０）、第３レジスタ（Ｒ６０）、第４レジスタ（Ｒ９０）及び第１２コンデンサ（Ｃ５４）のような、共同で比較ユニットの信号の比較を完成させる複数種類の抵抗及び容量デバイスがさらに備えられる。第２比較ユニット２６２は、第２プルアップレジスタ（Ｒ５１）、第５レジスタ（Ｒ６１）、第６レジスタ（Ｒ９１）をさらに備え、第３比較ユニット２６３は、第３プルアップレジスタ（Ｒ５２）、第７レジスタ（Ｒ６２）、第８レジスタ（Ｒ９２）をさらに備え、複数の抵抗値を合理的に設定することにより、比較器の安定性及び比較の正確性などを有効に向上させることができる。
【0048】
図５は、本願の実施例に係る電源供給モジュールの回路構造の模式図である。図１、図３及び図５に示すものを参照し、好ましくは、電源供給モジュール１０は、給電電源１１、電圧レギュレータモジュール１２、電圧変換モジュール１３、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５を備える。
【0049】
給電電源１１（Ｐ１）は、直流電流電源信号を提供するように構成され、電圧レギュレータモジュール１２は、直流電流電源信号ＶＣＣ１を安定して出力するように構成され、電圧変換モジュール１３は、直流電流電源信号を交流電流電源信号に変換するように構成され、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５は、いずれも交流電流電源信号を直流電流信号に整流するように構成され、第１整流モジュール１４は、第１電圧ＶＣＣ３を有し、本質安全エネルギー制限モジュール２１及び第１信号結合モジュール２２に給電するように構成され、第２整流モジュール１５は、第２電圧ＶＣＣ４を有し、第２信号結合モジュール２４及び制御モジュール２５に給電するように構成される。
【0050】
例示的に、双方向伝送回路は、現場機器及びＰＬＣ／ＤＣＳの中間の鍵となるユニットとして、信号の変換隔離技術は、双方向伝送回路の鍵となる技術であり、電源供給モジュール１０は、信号の変換隔離技術のために、安定した電源供給を提供する。図１及び図５に示すものを参照し、給電電源１１（Ｐ１）は直流電流電源信号を提供し、直流電流電源信号は過渡ダイオードＴＶＳ１（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ、ＴＶＳ）によって保護されてから、単相導通ダイオードＤ１によって電圧レギュレータモジュール１２に給電して、それに、安定して出力される直流電流電源信号ＶＣＣ１を生成させ、電圧変換モジュール１３によって直流電流電源信号ＶＣＣ１を交流電流電源信号に変換して交流電流電源信号を電源隔離トランスに与え、電源隔離トランスを介して第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５に隔離して伝送し、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５は、交流直流変換トランスであり、両者の分圧比が同じであるか、又は異なり、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５は、交流電流電源信号を整流して２路の直流電源信号を生成し、信号の判断を行うように双方向伝送回路の安全側及び危険側に提供する。例示的に、第１整流モジュール１４は、第１電圧ＶＣＣ３を出力して本質安全エネルギー制限モジュール２１及び第１信号結合モジュール２２に給電し、第２整流モジュール１５は、第２電圧ＶＣＣ４を出力して第２信号結合モジュール２４及び制御モジュール２５に給電する。汎用信号の変化が多いため、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５の調節により、第１電圧ＶＣＣ３及び第２電圧ＶＣＣ４の電圧値を同じであるか、又は異なるようにさせ、同時に、給電電源１１（Ｐ１）は、正方向電源又は負方向電源であってもよい。
【0051】
上記実施例を踏まえて、電源供給モジュール１０は、第３整流モジュール及び第４整流モジュール（図面に示されず）をさらに備え、第３整流モジュール又は第４整流モジュールは、第１電圧信号ＶＣＣ２を出力し、信号識別モジュール２６へ、汎用信号のタイプの確認の比較参照電圧を提供するように構成され、回路図について、本実施例は説明しない。
【0052】
好ましくは、双方向伝送回路２０は、信号保護モジュール２７をさらに備え、信号保護モジュール２６は、第２信号結合モジュール２４と制御モジュール２５との間に直列に設けられ、双方向伝送回路に対して静電保護及びサージ保護を行うように構成される。
【0053】
例示的に、引き続き図３を参照し、第２信号結合モジュール２４と制御モジュール２５の回路の間には信号保護モジュール２７が直列され、部品、例えば静電アイソレータ、サージ保護器などを設けることにより、汎用信号の双方向伝送における静電及びサージ効果による信号の伝送歪み及び信号の干渉などを回避し、汎用信号の伝送の正確性を向上させることができる。
【0054】
以上のように、本願の実施例に係る汎用信号の双方向伝送回路は、複数のモジュールの統一的な協力、配合により、検出端における汎用信号の制御端への伝送を実現し、制御端における制御信号の検出端への伝送及び汎用信号のタイプの確認を実現する。本実施例に係る双方向伝送回路を採用することで、汎用信号の耐干渉性を増強させ、信号の伝送の耐干渉能力を向上させ、１種類の回路における複数種類の汎用信号の双方向伝送を実現し、生産コストを有効に低下させ、制御システムの適用性を向上させることを達成することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
好ましくは、前記第１フィルタリングユニットは、第１コンデンサ及び第２コンデンサを備え、前記第１コンデンサの第１端が各汎用信号入力端に電気的接続され、前記第１コンデンサの第２端が前記制御信号受信端に電気的接続され、前記第２コンデンサの第１端が各汎用信号入力端に電気的接続され、前記第２コンデンサの第２端が前記制御信号受信端に電気的接続され、前記第１交流－直流変換ユニットは、第３コンデンサ及び第４コンデンサを備え、前記直流－交流変換ユニットは、第１インダクタ、第２インダクタ、第５コンデンサ、第１ダイオード、第２ダイオード、第１トリオード及び第２トリオードを備え、前記第３コンデンサの第１端が各汎用信号入力端、前記第１トリオードの第１端、前記第１トリオードの制御端及び前記第１ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第３コンデンサの第２端が前記第４コンデンサの第１端及び前記隔離変圧モジュールの第１端に電気的接続され、前記第４コンデンサの第２端が前記制御信号受信端、前記第２トリオードの第１端、前記第２トリオードの制御端、前記第２ダイオードの陰極、前記第２インダクタの第１端及び前記第５コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第１インダクタの第１端が前記隔離変圧モジュールの第２端に電気的接続され、前記第１インダクタの第２端が前記第２インダクタの第２端、前記第５コンデンサの第２端、前記第１トリオードの第２端及び前記第２トリオードの第２端に電気的接続され、前記第１ダイオードの陰極が前記第２ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第２フィルタリングユニットは、第３インダクタ、第４インダクタ、第６コンデンサ及び第７コンデンサを備え、前記第３インダクタの第１端が前記汎用信号受信端及び前記第６コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第３インダクタの第２端が前記第７コンデンサの第１端に電気的接続され、前記第４インダクタの第１端が前記制御信号出力端及び前記第６コンデンサの第２端に電気的接続され、前記第４インダクタの第２端が前記第７コンデンサの第２端に電気的接続され、前記第２交流－直流変換ユニットは、第８コンデンサ、第９コンデンサ、第３ダイオード及び第４ダイオードを備え、前記第８コンデンサの第１端が前記第３インダクタの第２端及び前記第３ダイオードの陰極に電気的接続され、前記第８コンデンサの第２端が前記第９コンデンサの第１端及び前記隔離変圧モジュールの第３端に電気的接続され、前記第９コンデンサの第２端が前記第４インダクタの第２端及び前記第４ダイオードの陽極に電気的接続され、前記第３ダイオードの陽極及び前記第４ダイオードの陰極がいずれも前記隔離変圧モジュールの第４端に電気的接続される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
好ましくは、前記第１比較ユニットは、第１プルアップレジスタ、第３レジスタ、第４レジスタ及び第１２コンデンサをさらに備え、前記第１プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第１プルアップレジスタの第２端、前記第３レジスタの第１端が前記第１比較器の出力端に電気的接続され、前記第３レジスタの第２端が前記第２比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第４レジスタの第１端が前記第１比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第４レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第１２コンデンサの第１端が前記第１比較器の第１バイアス電圧入力端に電気的接続され、前記第１２コンデンサの第２端が接地し、前記第１比較器の第２バイアス電圧入力端が接地し、前記第２比較ユニットは、第２プルアップレジスタ、第５レジスタ、第６レジスタをさらに備え、前記第２プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第２プルアップレジスタの第２端、前記第５レジスタの第１端が前記第２比較器の出力端に電気的接続され、前記第５レジスタの第２端が前記第４比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第６レジスタの第１端が前記第２比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第６レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続され、前記第３比較ユニットは、第３プルアップレジスタ、第７レジスタ、第８レジスタをさらに備え、前記第３プルアップレジスタの第１端が前記第１電圧信号入力端に電気的接続され、前記第３プルアップレジスタの第２端、前記第７レジスタの第１端が前記第３比較器の出力端に電気的接続され、前記第７レジスタの第２端が前記第６比較レジスタの第２端に電気的接続され、前記第８レジスタの第１端が前記第３比較器の負相入力端に電気的接続され、前記第８レジスタの第２端が前記本質安全エネルギー制限モジュールの出力端に電気的接続される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0022】
上記のことから、本願の実施例に係る汎用信号の双方向伝送回路は、電源供給モジュール及び双方向伝送モジュールを備え、双方向伝送モジュールは、本質安全エネルギー制限モジュール、第１信号結合モジュール、隔離変圧モジュール、第２信号結合モジュール及び制御モジュールを備える。本質安全エネルギー制限モジュールは、制御信号受信端及び少なくとも１つの汎用信号入力端を備え、本質安全エネルギー制限モジュールは、信号検出端により伝送された１つ又は複数の汎用信号を受信した後、本質安全認証を介してから第１信号結合モジュールに伝送し、第１信号結合モジュールは、汎用信号における第１直流信号を第１交流信号に調整し、隔離変圧モジュールは、第１交流信号を第２信号結合モジュールに隔離して伝送するように構成され、第２信号結合モジュールは、第１交流信号を第２直流信号に調整して第２直流信号を制御モジュールの汎用信号受信端に伝送するように構成され、検出端における汎用信号の制御端への伝送が実現され、制御端により発せられた制御信号が第２信号結合モジュールに伝送されると、第２信号結合モジュールは、制御信号における第３直流信号を第２交流信号に調整し、第１信号結合モジュールはさらに、第２交流信号を第４直流信号に調整して第４直流信号を本質安全エネルギー制限モジュールの制御信号受信端に伝送するように構成され、制御端における制御信号の検出端への伝送が実現される。本実施例に係る双方向伝送回路を採用することで、汎用信号の耐干渉性を増強させ、信号伝送の耐干渉能力を向上させ、１種類の回路における汎用信号の双方向伝送を実現し、生産コストを有効に低下させ、制御システムの適用性を向上させることができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0030】
直流－交流変換ユニット２２３は、第１インダクタ（Ｌ２１－２）、第２インダクタ（Ｌ２１）、第５コンデンサ（Ｃ４７）、第１ダイオード（Ｄ１３）、第２ダイオード（Ｄ１４）、第１トリオード（Ｔ２２）及び第２トリオード（Ｔ２１）を備える。図２に示すように、第１インダクタ（Ｌ２１－２）、第２インダクタ（Ｌ２１）、第５コンデンサ（Ｃ４７）はＬＬＣ発振ネットワーク回路を構成し、第２インダクタ（Ｌ２１）の第１端１及び第２端２の両端に、電源供給モジュール１０によって高低電源電圧を提供し、ＬＬＣ発振ネットワーク回路を発振するように作動させると、第１トリオード（Ｔ２２）又は第２トリオード（Ｔ２１）を交互に導通させ、第１トリオード（Ｔ２２）又は第２トリオード（Ｔ２１）を交互に遮断させる。回路における汎用信号入力端２１１及び２１４が汎用信号を受信すると、ＬＬＣ発振ネットワーク回路は、汎用信号の第１直流信号ＤＣ１を第１交流信号ＡＣ１に調整して第１交流信号ＡＣ１を隔離変圧モジュール２３の第１端４及び第２端６に結合して進入させ、隔離変圧モジュール２３の第３端１及び第４端３を介して出力し、第２交流－直流変換ユニット２４２により第１交流信号ＡＣ１を第２直流信号ＤＣ１に調整して出力し、回路における制御信号出力端が制御信号の第３直流信号ＤＣ３を出力すると、ＬＬＣ発振ネットワーク回路は、制御信号の第３直流信号ＤＣ３を第２交流信号ＡＣ２に調整して第２交流信号ＡＣ２を隔離変圧モジュール２３の第３端１及び第４端３に結合して進入させ、隔離変圧モジュール２３の第１端４及び第２端６を介して出力し、第１交流－直流変換ユニット２２２により第２交流信号ＡＣ２を第４直流信号ＤＣ４に調整して出力する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
隔離変圧モジュール２３は、隔離トランスを採用することができ、隔離電圧の変成比が１：１である。隔離トランスの隔離変圧伝送特性により、隔離変圧モジュール２３の第３端１及び第４端３は高、低レベルの交互出力の特性を満たし、隔離変圧モジュール２３の第３端１が高レベルであり、第４端３が低レベルである場合、第１交流信号ＡＣ１は、隔離変圧モジュール２３の第３端１の高レベルから、第８コンデンサ（Ｃ３０）の第２端を経て第３インダクタ（Ｌ７）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）、第４インダクタ（Ｌ８）、第４ダイオード（Ｄ８）の陽極１を流れて隔離変圧モジュール２３の第４端３の低レベルに戻り、第１周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、隔離変圧モジュール２３の第３端１が低レベルであり、第４端３が高レベルである場合、第１交流信号ＡＣ１は、隔離変圧モジュール２３の第４端３の高レベルから、第３ダイオード（Ｄ７）の陽極３を経て第３インダクタ（Ｌ７）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）、第４インダクタ（Ｌ８）、第９コンデンサ（Ｃ３１）の第２端を流れて隔離変圧モジュール２３の第３端１の低レベルに戻り、第２周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、第１交流信号ＡＣ１が第１周期及び第２周期の交流直流変換のフィルタリング作用を経た後、安定して出力している第２直流信号ＤＣ２は形成され、制御モジュール２５の汎用信号受信端（図２におけるＩ／Ｏ－２の１ピンに示すように）に進入し、本質安全トランスミッタにより生成された汎用信号が危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１から安全側における制御モジュール２５に伝送されることを完成させる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0032】
第８コンデンサ（Ｃ３０）及び第９コンデンサ（Ｃ３１）は、交流信号を直流信号に変換するフィルタリング作用を有し、第３インダクタ（Ｌ７）、第６コンデンサ（Ｃ３３）及び第７コンデンサ（Ｃ３２）、第４インダクタ（Ｌ８）からなるπ型フィルター回路は、エネルギー貯蔵及びフィルタリングの作用を有し、第３ダイオード（Ｄ７）及び第４ダイオード（Ｄ８）は、一方向導通ダイオードであり、回路の一方向導通の要求を満たす。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】
隔離変圧モジュール２３の第１端４が高レベルであり、第２端６が低レベルである場合、この時の第１トリオード（Ｔ２２）は遮断され、第２トリオード（Ｔ２１）は閉じられ、隔離変圧モジュール２３の高レベルの第１端４により出力された第２交流信号ＡＣ２は、第１交流－直流変換ユニット２２２の第３コンデンサ（Ｃ４４）の第２端を経て第１フィルタリングユニット２２１の第１コンデンサ（Ｃ４１）、第２コンデンサ（Ｃ４２）、第２トリオード（Ｔ２１）の第１端３、第２トリオード（Ｔ２１）の第２端２、第１インダクタ（Ｌ２１－２）を流れて隔離変圧モジュール２３の第２端６の低レベルに戻り、第１周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、隔離変圧モジュール２３の第１端４が低レベルであり、第２端６が高レベルである場合、この時の第１トリオード（Ｔ２２）は閉じられ、第２トリオード（Ｔ２１）は遮断され、隔離変圧モジュール２３の高レベルの第２端６により出力された第２交流信号ＡＣ２は、第１インダクタ（Ｌ２１－２）の第１端を経て第１トリオード（Ｔ２２）の第２端２、第１トリオード（Ｔ２２）の第１端３、第１フィルタリングユニット２２１の第１コンデンサ（Ｃ４１）及び第２コンデンサ（Ｃ４２）、第４コンデンサ（Ｃ４３）を流れて隔離変圧モジュール２３の第１端４の低レベルに戻り、第２周期の交流直流変換フィルタリングを完成させ、第２交流信号ＡＣ２が第１周期及び第２周期の交流直流変換のフィルタリング作用を経た後、安定して出力している第４直流信号ＤＣ４は形成され、本質安全エネルギー制限モジュール２１の制御信号受信端（図２におけるＩ／Ｏ－１の２ピンに示すように）に進入し、制御モジュール２５により出力された本質安全トランスミッタに対する制御信号が安全側から危険側における本質安全エネルギー制限モジュール２１の制御信号受信端に伝送されることを完成させる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0043】
信号デコードユニット２６４により受信された第１比較信号（ａ）が１である場合、直接、汎用信号がＡＩ信号であると決定し、信号デコードユニット２６４により受信された第１比較信号（ａ）が０である場合、引き続き第２比較信号（ｂ）を読み取り、信号デコードユニット２６４により受信された第２比較信号（ｂ）が１である場合、直接、汎用信号がＤＩ信号であると決定し、信号デコードユニット２６４により受信された第２比較信号（ｂ）が０である場合、引き続き第３比較信号（ｃ）を読み取り、信号デコードユニット２６４により受信された第３比較信号（ｃ）が１である場合、直接、汎用信号がＡＯ信号であると決定し、信号デコードユニット２６４により受信された第３比較信号（ｃ）が０である場合、直接、汎用信号がＤＯ信号であると確認する。信号伝送に影響を与えないと同時に、段階的に比較することにより、双方向伝送過程における汎用信号のタイプを確認し、双方向伝送回路の耐干渉特性を増強させる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0045】
例示的に、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端は電源供給モジュール１０に電気的接続され、比較器を安定して作動させる参照電圧を提供するように構成される。第１比較ユニット２６１の比較回路において、第１比較レジスタ（Ｒ８０）の第１端は、第１電圧信号ＶＣＣ２入力端に電気的接続され、第１比較レジスタ（Ｒ８０）の第２端、第２比較レジスタ（Ｒ７０）の第２端及び第１比較器ＡＩの正相入力端（＋）は、電気的接続され、第１比較レジスタ（Ｒ８０）と第２比較レジスタ（Ｒ７０）との抵抗値の比の値の関係を合理的に設定して、比較器の第１参照信号Ｕ１の値に対する調整を実現する。例示的に、第１比較レジスタ（Ｒ８０）と第２比較レジスタ（Ｒ７０）との抵抗値の比の値が３：１を満たすように設定されれば、第１参照信号Ｕ１の値は、Ｕ１＝３／４ＶＣＣ２であり、汎用信号と比較してＡＩ信号を決定するために用いられ、第２比較ユニット２６２の比較回路において、第３比較レジスタ（Ｒ８１）と第４比較レジスタ（Ｒ７１）との抵抗値の比の値が１：１を満たすように設定されれば、第２参照信号Ｕ２の値は、Ｕ２＝１／２ＶＣＣ２であり、汎用信号と比較してＤＩ信号を決定するために用いられ、第３比較ユニット２６３の比較回路において、第５比較レジスタ（Ｒ８２）と第６比較レジスタ（Ｒ７２）との抵抗値の比の値が３：１を満たすように設定されれば、第３参照信号Ｕ
３
の値は、Ｕ
３
＝１／４ＶＣＣ２であり、汎用信号と比較してＡＯ信号を決定するために用いられる。図４に示すように、信号識別モジュール２６は、第４比較ユニット２６５をさらに備えてもよいことが理解でき、ここでは紹介しないが、比較回路が並列される方式を採用することで、より多くの信号を導入して確認し、回路の適用性を広げることができる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0050】
例示的に、双方向伝送回路は、現場機器及びＰＬＣ／ＤＣＳの中間の鍵となるユニットとして、信号の変換隔離技術は、双方向伝送回路の鍵となる技術であり、電源供給モジュール１０は、信号の変換隔離技術のために、安定した電源供給を提供する。図１及び図５に示すものを参照し、給電電源１１（Ｐ１）は直流電流電源信号を提供し、直流電流電源信号は過渡ダイオードＴＶＳ１（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ、ＴＶＳ）によって保護されてから、一方向導通ダイオードＤ１によって電圧レギュレータモジュール１２に給電して、それに、安定して出力される直流電流電源信号ＶＣＣ１を生成させ、電圧変換モジュール１３によって直流電流電源信号ＶＣＣ１を交流電流電源信号に変換して交流電流電源信号を電源隔離トランスに与え、電源隔離トランスを介して第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５に隔離して伝送し、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５は、交流直流変換トランスであり、両者の分圧比が同じであるか、又は異なり、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５は、交流電流電源信号を整流して２路の直流電源信号を生成し、信号の判断を行うように双方向伝送回路の安全側及び危険側に提供する。例示的に、第１整流モジュール１４は、第１電圧ＶＣＣ３を出力して本質安全エネルギー制限モジュール２１及び第１信号結合モジュール２２に給電し、第２整流モジュール１５は、第２電圧ＶＣＣ４を出力して第２信号結合モジュール２４及び制御モジュール２５に給電する。汎用信号の変化が多いため、第１整流モジュール１４及び第２整流モジュール１５の調節により、第１電圧ＶＣＣ３及び第２電圧ＶＣＣ４の電圧値を同じであるか、又は異なるようにさせ、同時に、給電電源１１（Ｐ１）は、正方向電源又は負方向電源であってもよい。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0052】
好ましくは、双方向伝送回路２０は、信号保護モジュール２７をさらに備え、信号保護モジュール２７は、第２信号結合モジュール２４と制御モジュール２５との間に直列に設けられ、双方向伝送回路に対して静電保護及びサージ保護を行うように構成される。
【国際調査報告】