(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークを構成する給電ラインと信号ラインの接続手段と、前記給電ラインに電力を供給する通信電源や前記信号ラインを経由して信号を送受する機器の接続手段を備えたネットワークの中継器において、
中継器毎に、前記給電ラインの電圧を検出して予め設定されている閾値と比較する給電ライン電圧検出手段と、自中継器より下流側の給電ラインを分離するための給電ライン分離手段と、自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低く、前記給電ラインの電圧降下が負荷の増大によると判定される場合に前記給電ライン分離手段を作動する制御手段を設けたことを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、ネットワーク内の各中継器に接続されている機器に故障が無いかを判定し、該条件を満たす場合に自給電ラインの電圧降下が負荷の増大によると判定して、前記給電ライン分離手段を作動することを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項３】
請求項１において、前記制御手段は、上流側に隣接する中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より高いかを判定し、該条件を満たす場合に自給電ラインの電圧降下が負荷の増大によると判定して、前記給電ライン分離手段を作動することを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項４】
ネットワークを構成する給電ラインと信号ラインの接続手段と、前記給電ラインに電力を供給する通信電源や前記信号ラインを経由して信号を送受する機器の接続手段を備えたネットワークの中継器において、
中継器毎に、前記給電ラインの電圧を検出して予め設定されている閾値と比較する給電ライン電圧検出手段と、前記給電ラインの電圧の状態を隣接する中継器と送受信する隣接電圧送受手段と、自中継器より下流側の給電ラインを分離する給電ライン分離手段と、自中継器に接続された機器の故障を検出する機器故障検出手段と、前記機器の故障をネットワーク内の各中継器に通知する機器状態通知手段と、自中継器に接続された機器の切り離しを行う機器切り離し手段と、自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低いことを必須とし、ネットワーク内の前記機器に故障が無く且つ上流側に隣接する中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より高い場合は前記給電ライン分離手段を作動し、自中継器の機器に故障の有る場合は前記機器切り離し手段を作動する制御手段を設けたことを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項５】
請求項４において、中継器毎に、自中継器の給電ラインの電圧の状態および前記機器の切り離し状態を示す警報手段と、機器の接続を認識する機器認識手段を設け、
前記制御手段は、機器の再接続の認識情報を受けて前記機器切り離し手段を復旧することを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項６】
請求項４または５において、自中継器に接続されている通信電源の故障を検出する電源故障検出手段と、前記通信電源の故障をネットワーク内の各中継器に通知するための電源状態通知手段を設けることを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項７】
請求項６において、前記電源故障検出手段は、前記給電ラインの電圧が前記閾値より十分に小さい第２の閾値より低く、且つ、ネットワーク内の前記機器に故障がないときに、前記通信電源が故障したことを検出するネットワークの中継器。
【請求項８】
請求項６または７において、前記制御手段は、前記通信電源が故障の場合は前記切断条件を満足しないと判定することを特徴とするネットワークの中継器。
【請求項９】
給電ラインと信号ラインを持つケーブルの接続手段と、前記給電ラインに電力を供給する通信電源や、前記信号ラインを経由して制御信号などを送受する機器の接続手段を有する中継器を使用して構成されるネットワークにおいて、
中継器毎に、前記給電ラインの電圧を検出して予め設定されている閾値と比較する給電ライン電圧検出手段と、自中継器より下流側の給電ラインを分離するための給電ライン分離手段と、自中継器に接続された機器の故障を検出する機器故障検出手段と、自中継器に接続された機器の切り離しを行う機器切り離し手段と、自中継器に接続する機器の故障をネットワーク内の各中継器に通知するための機器状態通知線と、前記給電ライン電圧検出手段の出力と前記機器状態通知線の状態を入力し、自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低く、且つ、ネットワーク内の何れかの中継器に接続されている機器に故障がある場合に、自中継器の機器切り離し手段を作動する制御手段を設け、
ネットワーク内の機器故障の発生に際して、各中継器に接続する機器を一斉に切り離しできるよう構成にしたことを特徴とするネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御用機器などを結ぶネットワークに係わり、特に給電ラインと信号ラインを含むケーブルを接続してネットワークを構成する中継器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のネットワークでは、中継器に設けた電圧検出回路で給電ラインの電圧を監視し、電圧低下を検出した中継器が給電路の下流側を切り離して故障範囲を抑制し、上流側の伝送路を生かしている。
【０００３】
このような給電ライン遮断機能を備えた中継器は、例えば、特開平２−１３５８２６号公報に示されている。ここでは、中継器内部に給電ラインの電圧検出回路を備え、給電電圧が低下した場合に、その低下量に応じた長さの遮断遅延時間の経過後に給電路を遮断し、遮断遅延時間の前に給電電圧が回復したときは遮断を回避している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の中継器によるネットワーク給電ライン監視では、給電ラインの電圧の監視と低下時の遮断に止まり、低下の原因に応じた対応が考慮されていないので、給電電圧が低下した地点から下流側の伝送路が一律に切り離されてしまう。この結果、中継器の接続機器の故障で電流引き込みを生じた場合などにも、当該中継器のみならず下流側の全ての伝送路が切り離されてしまう。
【０００５】
また、大規模なネットワークの場合に、どの地点で何が原因で給電電圧の低下が発生したかを特定できないため、伝送路内の各中継器が自律的に対応することが困難で、ネットワーク給電路の異常時に伝送路を速やかに且つ必要最小限に切り離すことができない。
【０００６】
また、給電電圧の低下し始めた中継器が特定できないと、ネットワークの敷設時などに問題が大きい。ネットワークの敷設では、予め、各中継器に接続する機器の仕様とケーブル長などから通信電源の容量や配置を算出し、敷設後にネットワークを稼動して検証テストを行っている。しかし、接続機器の特性の違いなどから、各中継器での電圧降下は計算通りとならないことも多く、ネットワークが大規模な場合は異常個所の特定に時間と労力を要している。このとき、下流側の中継器が一斉に遮断してしまうと、再テストのための復旧に手間がかかる。
【０００７】
本発明の目的は、中継器に給電ラインの電圧を検出する電圧検出回路のほかに、中継器に接続された機器や通信電源などの故障を検出する手段を備え、給電電圧の低下原因を特定し、その結果から給電ラインの切り離し、あるいは中継器に接続された機器や通信電源の切り離しを行うことができる中継器を提供することにある。また、各中継器には伝送路での給電電圧の低下や中継器に接続された機器や通信電源などに故障が発生した場合に確認できる手段を備え、さらに故障発生を信号として伝送路内の全ての中継器に送信し、伝送路内の各中継器が給電ラインを遮断すべきかどうかを判断し、自中継器での対応が必要な場合には、給電ラインの遮断を行う中継器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、ネットワークを構成する給電ラインと信号ラインの接続手段と、前記給電ラインに電力を供給する通信電源や前記信号ラインを経由して信号を送受する機器の接続手段を備えたネットワークの中継器において、中継器毎に、前記給電ラインの電圧を検出して予め設定されている閾値と比較する給電ライン電圧検出手段と、自中継器より下流側の給電ラインを分離するための給電ライン分離手段と、所定の分離条件を満たす場合に前記給電ライン分離手段を作動する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
前記制御手段は、前記分離条件として自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低く、且つ、ネットワーク内の各中継器に接続されている機器に故障が無いかを判定し、該条件を満たす場合に前記給電ライン分離手段を作動することを特徴とする。これにより、電圧が異常に低下した場合、原因と故障点が分かる。
【００１０】
また、前記分離条件として自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低く、且つ、上流側に隣接する中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より高いかを判定し、該条件を満たす場合に前記給電ライン分離手段を作動することを特徴とする。これにより、ネットワーク敷設時に閾値より電圧低下した中継器が一斉遮断するのを回避できる。
【００１１】
本発明のネットワークの中継器は、中継器毎に、前記給電ラインの電圧を検出して予め設定されている閾値と比較する給電ライン電圧検出手段と、前記給電ラインの電圧の状態を隣接する中継器と送受信する隣接電圧送受手段と、自中継器より下流側の給電ラインを分離する給電ライン分離手段と、自中継器に接続された機器の故障を検出する機器故障検出手段と、前記機器の故障をネットワーク内の各中継器に通知する機器状態通知手段と、自中継器に接続された機器の切り離しを行う機器切り離し手段と、所定の切断条件を満たす場合に前記給電ライン分離手段または前記機器切り離し手段を作動する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御手段は、前記切断条件として自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低いことを必須とし、ネットワーク内の前記機器に故障が無く且つ上流側に隣接する中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より高い場合は前記給電ライン分離手段を作動し、自中継器の機器に故障の有る場合は前記機器切り離し手段を作動する。
【００１３】
また、中継器毎に、自中継器の給電ラインの電圧の状態および前記機器の切り離し状態を示す警報手段と、機器の接続を認識する機器認識手段を設け、前記制御手段は、機器の再接続の認識情報を受けて前記機器切り離し手段を復旧する。これにより、中継器毎の電圧状態が正常／異常や機器の正常／異常を監視でき、また、故障で切り離した機器を交換した場合に自動復旧できる。
【００１４】
さらに、自中継器に接続されている通信電源の故障を検出する電源故障検出手段と、前記通信電源の故障をネットワーク内の各中継器に通知するための電源状態通知手段を設けることを特徴とする。
【００１５】
前記電源故障検出手段は、前記給電ラインの電圧が前記閾値より十分に小さい第２の閾値より低く、且つ、ネットワーク内の前記機器に故障がないときに、前記通信電源が故障したことを検出する。そして、前記制御手段は、前記通信電源が故障の場合は前記切断条件を満足しないと判定するので、通信電源の故障によって給電ラインを分離することを回避できる。
【００１６】
本発明の中継器を用いるネットワークは、給電ラインと信号ラインを持つケーブルの接続手段と、前記給電ラインに電力を供給する通信電源や、前記信号ラインを経由して制御信号などを送受する機器の接続手段を有する中継器を使用して構成されるネットワークにおいて、
中継器毎に、前記給電ラインの電圧を検出して予め設定されている閾値と比較する給電ライン電圧検出手段と、自中継器より下流側の給電ラインを分離するための給電ライン分離手段と、自中継器に接続された機器の故障を検出する機器故障検出手段と、自中継器に接続された機器の切り離しを行う機器切り離し手段と、自中継器に接続する機器の故障をネットワーク内の各中継器に通知するための機器状態通知線と、前記給電ライン電圧検出手段の出力と前記機器状態通知線の状態を入力し、自中継器の給電ラインの電圧が前記閾値より低く、且つ、ネットワーク内の何れかの中継器に接続されている機器に故障がある場合に、自中継器の機器切り離し手段を作動する制御手段を設けたことを特徴とする。これにより、ネットワーク内の機器故障の発生に際して、各中継器に接続する機器を一斉に切り離しでき、シリアル動作するＦＡ機器などの安全動作に適する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明の中継器を適用するネットワークの一例である。ネットワークは信号ライン４と給電ライン５を含むケーブルを、中継器１で接続して構成されている。各中継器１は給電ライン５から電源を供給される機器２を接続している。図示例では、中継器１ａがネットワークに電源を供給する通信電源３を給電ライン５と接続して、ネットワーク全体に電源を供給している。信号ラインペア４ａ、４ｂはＨ側とＬ側を、給電ラインペア５ａ、５ｂは＋Ｖ側と−Ｖ側を含む。本実施例では、中継器間で相互に機器や電源の状態を通知する機器状態信号線６、電源状態信号線７を備えている。信号線６、７は１つに纏めることもできる。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例による中継器の構成図である。中継器１はケーブル接続部１０、機器接続部２０、給電ライン系統分離部３０、電源接続部４０、報告・警告部５０及び中継器間信号線接続部６０から構成されている。
【００１９】
中継器１の両側に設けたケーブル接続部１０ａ、１０ｂは、ケーブルの信号ラインペア４ａ、４ｂと給電ラインペア５ａ、５ｂを介して他の中継器１と接続する。ケーブル接続部１０ａが中継器１への入力側、ケーブル接続部１０ｂが中継器１からの出力側となる。
【００２０】
機器接続部２０は、信号ラインペア４ａ（Ｈ側）、４ｂ（Ｌ側）を通して信号を送受信し、電源ラインペア５ａ（＋Ｖ側）、５ｂ（−Ｖ側）から電源を供給される１または複数台の機器２を接続する。また、中継器１に接続された機器２の故障を検出する機器故障検出手段２１と、機器の接続・切り離しを行う機器分離スイッチ２２と、機器分離スイッチ２２の開閉制御を行う機器分離スイッチ制御部２３と、中継器１に機器２が接続されたことを認識する機器接続認識手段２４を備えている。
【００２１】
給電ライン系統分離部３０は、給電ライン５の電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段３１と、給電ライン５を切り離して電源系統を分離する給電ライン分離スイッチ３２と、給電ライン分離スイッチ３２の開閉を制御する給電ライン分離スイッチ制御部３３を備えている。
【００２２】
電源接続部４０は、ネットワークに電源を供給する通信電源３を給電ライン５の＋Ｖ側、−Ｖ側と接続する。また、接続された通信電源３の故障を検出する電源故障検出手段４１と、中継器１に通信電源３が接続されたことを認識する電源接続認識手段４２を備えている。
【００２３】
報告・警告部５０は、ネットワークの給電ライン５の電圧レベルの状態や、自他の中継器１における機器２の故障や、通信電源３の故障をユーザに知らせるための機能を備えている。
【００２４】
中継器間通信線接続部６０は、自中継器に接続された機器２、通信電源３の故障発生を他中継器に通知したり、他中継器に接続された機器２、通信電源３の故障発生信号を受領するために、中継器間で通信を行う機器状態信号線６、電源状態信号線７を接続する。
【００２５】
図３に、給電ライン系統分離部の構成を示す。給電ライン系統分離部３０の電圧レベル検出手段３１は、給電ラインペア５ａ、５ｂの電位を取り込み、電圧レベル検出回路３１０で電圧レベルＶINを検出する。そして、ＶINが予め設定された閾値ＶTHよりも高い場合は１、低い場合は０を出力信号ＶＯＵＴとする。出力信号ＶＯＵＴは、それぞれ給電ライン分離スイッチ制御部３３、機器分離スイッチ制御部２３、報告・警告部５０へ入力される。
【００２６】
給電ライン分離スイッチ制御部３３は出力信号ＶＯＵＴと、他中継器からの機器故障信号および電源正常信号を入力として、給電ライン分離スイッチ３２を開閉するための制御信号ＳＷＣＴＬ１を生成し、給電ライン分離スイッチ３２を開閉する。給電ライン分離スイッチ３２は制御信号ＳＷＣＴＬ１が１のときはスイッチを開き、０のときはスイッチを閉じる。分離スイッチ３２が開放されると、給電路の下流側となる中継器１（ここでは、１ｂ〜１ｄ）への給電が断たれる。
【００２７】
また、制御信号ＳＷＣＴＬ１は報告・警告部５０へも入力される。報告・警告部５０はＳＷＣＴＬ１＝１のとき、つまり給電ライン分離スイッチ３２が開されて電源系統を分離した場合に、当該中継器に対し通信電源の追加が必要であることをユーザに知らせる。
【００２８】
図４に、給電ライン分離スイッチを開閉する論理条件を示す。給電ライン分離スイッチ制御部３３は、電圧レベル検出手段３１の出力信号ＶＯＵＴと、ネットワーク内のすべての中継器１に接続されている機器の状態を示すＳＴＡＴＥ１と、ネットワークに電源を供給している通信電源３の状態を示すＳＴＡＴＥ２が入力され、この３つの信号のＡＮＤ条件をとることにより、給電ライン分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ１を生成する。
【００２９】
機器状態を示すＳＴＡＴＥ１は、ネットワーク内の中継器に接続されている全ての機器が正常であれば０、何れかの中継器１に接続されている機器に故障が発生すると１となる。電源状態を示すＳＴＡＴＥ２は、ネットワークに電源を供給している通信電源３が正常であれば１、通信電源３に故障が発生すると０となる。従って、給電ライン分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ１は、給電ラインの電圧レベルが閾値ＶTHよりも低く（ＶＯＵＴ＝０）、ネットワーク内のすべての中継器１に接続されている機器に故障がなく（ＳＴＡＴＥ１＝０）、且つ、通信電源３が正常（ＳＴＡＴＥ２＝１）の時にのみ、ＳＷＣＴＬ１＝１となって給電ライン分離スイッチ３２を開放し、ネットワーク内で下流の電源系統を分離する。
【００３０】
これにより、電圧レベルの低下の原因が負荷の増大（電源容量不足）による給電ライン５での電圧降下の場合にのみ、給電ライン分離スイッチ３２を開く。一方、電圧低下が機器故障による電流引き込みや通信電源の故障が原因の場合は、ＳＷＣＴＬ１＝０となり、給電ライン分離スイッチ３２を閉じたままである。
【００３１】
図５に、報告・警告部の構成を示す。報告・警告部５０は電圧レベル検出手段３１の出力信号ＶＯＵＴを入力し、電圧レベル状態報告手段５１で給電状態を表示する。すなわち、ＶＯＵＴ＝１のときは給電ラインの電圧レベル満足を意味する報告（例えば緑色のＬＥＤを点灯）し、ＶＯＵＴ＝０のときは給電電圧レベル不足を意味する報告（例えば赤色のＬＥＤを点灯）する。
【００３２】
機器故障警告手段５２は、機器故障検出手段２１から自中継器に接続する機器の故障の有無を示すＴＲＯＵＢＬＥ１と、機器故障信号線６による他中継器に接続する機器を含む故障の有無を示すＳＴＡＴＥ１を入力し、機器故障なし、自接続機器故障、他接続機器故障の各状態を後述のように報告する。
【００３３】
また、電源状態警告手段５３は給電ライン分離スイッチ制御部３３の出力ＳＷＣＴＬ１を入力し、通信電源の追加接続の要否を表示する。ＳＷＣＴＬ１＝が１のとき（給電ライン分離スイッチが開いた時）には、通信電源の追加接続を要求する警告（赤色のＬＥＤ点灯）を行う。この結果、当該中継器に通信電源が追加接続されると、電源接続認識手段４２から電源接続認識信号ＣＯＮＮＥＣＴ２＝１が入力し、電源状態警告手段５３の通信電源接続要求がキャンセルされる。
【００３４】
図６に、機器接続部の構成を示す。機器接続部２０の機器故障検出手段２１は、機器２の故障を検出するための機器電流検出回路２１０を設け、給電ラインペア５ａ、５ｂから機器２へ流れる電流を検出する。機器２に故障が発生して電流引込みが発生した場合、機器電流検出回路２１０は過電流を検出し、自中継器に接続する機器の故障を示すＴＲＯＵＢＬＥ１＝１（故障無しのときは０）を、機器分離スイッチ制御部２３に出力する。
【００３５】
また、ＴＲＯＵＢＬＥ１は報告・警告部５０と、ネットワークの中継器間で機器故障発生状況を通信する機器状態信号線６にも出力される。ＴＲＯＵＢＬＥ１＝１の発生により、機器状態信号線６の状態（ＳＴＡＴＥ１）が１になり、ある中継器での機器の故障発生がネットワーク内の全ての中継器に通知される。
【００３６】
機器分離スイッチ制御部２３は、機器電流検出回路２１０からの機器故障検出信号ＴＲＯＵＢＬＥ１と、電圧レベル検出手段３０からの出力信号ＶＯＵＴと、機器状態信号線６の状態ＳＴＡＴＥ１をＡＮＤ入力として、機器分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ２を生成する。ＳＷＣＴＬ２＝１の時、機器分離スイッチ２２のスイッチを開き、ＳＷＣＴＬ２＝０の時はスイッチを閉じる。
【００３７】
自中継器に接続している機器２に故障が発生し、機器分離スイッチ２２を開いて切り離した場合、正常な機器に交換して再接続すると、機器接続認識手段２４の出力信号ＣＯＮＮＥＣＴ１が１となり、機器分離スイッチ２２を再閉する。
【００３８】
図７に、機器分離スイッチを開閉するための論理条件を示す。機器分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ２は、給電ラインの電圧レベルが閾値ＶTHよりも低く（ＶＯＵＴ＝０）、自中継器に接続されている機器の故障発生を検出し（ＴＲＯＵＢＬＥ１＝１）、且つ機器状態信号線６の状態が異常（ＳＴＡＴＥ＝１）となった場合に、機器分離スイッチ２２を開いて自中継器に接続されている機器を切り離す。
【００３９】
これにより、給電ラインの電圧レベルが閾値ＶTHより低く、電圧低下の原因が自中継器に接続されている機器の故障の場合に、機器分離スイッチ２２を開く。一方、他中継器に接続されている機器の故障の場合は、機器分離スイッチ２２は閉じたままとなる。さらに、故障した機器を正常な機器に交換して再接続すると、機器分離スイッチ２２が再び閉じられる。
【００４０】
自中継器に接続されている機器の故障信号ＴＲＯＵＢＬＥ１の入力により、報告・警告部５０の機器故障警告手段５２は以下のように動作する。通常、ネットワーク内のすべての中継器に接続されている機器が正常である時は、機器故障検出信号ＴＲＯＵＢＬＥ１と機器状態信号線６の状態ＳＴＡＴＥ１がどちらも０となり、機器故障警告手段５２はすべての機器が正常であることを意味する警告（緑色のＬＥＤを点灯）を行う。また、自中継器に接続されている機器に故障がある時は、ＴＲＯＵＢＬＥ１とＳＴＡＴＥ１がどちらも１となり、自中継器と他中継器に接続されている機器の故障を意味する警告（赤色のＬＥＤを点灯）をする。また、自中継器に接続されている機器に故障がなく、他中継器に接続されている機器に故障がある時は、ＴＲＯＵＢＬＥ１＝０、ＳＴＡＴＥ１＝１となり、他中継器に接続されている機器の故障を意味する警告（赤色のＬＥＤを点灯）をする。
【００４１】
図８に、電源接続部の構成を示す。電源接続部４０の電源故障検出手段４１には、電源電圧検出回路４１０と電源故障判定部４１１が設けられる。電源電圧検出回路４１０は、給電ラインペア５ａ、５ｂ間の電圧を検出し、その電圧が給電ライン系統分離部３０に設定された閾値ＶTHよりも十分小さい閾値ＶTH2（ＶTH≫ＶTH2）よりも高い場合はＶＯＵＴ２＝１、低い場合はＶＯＵＴ２＝０を出力する。電源故障判定部４１１は、電源電圧検出回路４１０の出力ＶＯＵＴ２と機器状態信号線６の状態（故障＝１、正常＝０）をＯＲ入力し、通信電源３の故障の有無を判定する。
【００４２】
これにより、ネットワーク内の中継器に接続している機器２に故障がなく（ＳＴＡＴＥ１＝０）、給電ラインの電圧がＶTH2 以下（ＶＯＵＴ２＝０）となる場合は、通信電源３が故障したと判定し、ＴＲＯＵＢＬＥ２＝０を出力するので、電源状態通信線７の状態はＳＴＡＴＥ２＝０となる。
【００４３】
電源状態通信線７の状態ＳＴＡＴＥ２は、ネットワーク内の各中継器に設けられた報告・警告部５０の電源状態警告手段５３に取り込まれる。また、ＳＴＡＴＥ２は、給電スイッチ制御部３３にも取り込まれている。電源が故障時はＳＴＡＴＥ２＝０となるので、給電ライン分離スイッチ３２の制御信号は生成されない（ＳＷＣＴＬ１＝０）。
【００４４】
次に、本実施例の中継器を用いたネットワーク全体の監視動作について説明する。図２に示したネットワークで全ての接続機器２ａ〜２ｇおよび通信電源３が正常動作していると、各中継器の機器故障検出信号ＴＲＯＵＢＬＥ１が０、電源故障検出信号ＴＲＯＵＢＬＥ２が１となるため、機器状態信号線６の状態ＳＴＡＴＥ１は０、電源状態信号線７の状態ＳＴＡＴＥ２は１になる。したがって、各中継器の機器故障警告手段５２は機器故障なしを意味する点灯、電源状態警告手段５３は通信電源正常を意味する点灯をしている。
【００４５】
この状態で、中継器１ｃの電圧レベル検出手段３１で給電ラインの電圧ＶINが閾値ＶTHより低下したことを検出すると、中継器１ｃよりも下流側の中継器１ｄでも電圧レベル低下が検出され、電圧検出回路３１０の出力ＶＯＵＴが０となる。このとき、ネットワーク内のすべての機器２ａ〜２ｇと通信電源３が正常であれば、機器故障信号線６の状態ＳＴＡＴＥ１＝０、電源正常信号線７の状態ＳＴＡＴＥ２＝１になっているので、中継器１ｃ、１ｄの給電ライン分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ１＝１となり、給電ライン分離スイッチ３２が開放される。なお、後述する実施例３で、下流の中継器１ｃ、１ｄの分離スイッチ３２の全てが開放されるのを防止する構成を説明する。
【００４６】
このＶＯＵＴとＳＷＣＴＬ１は報告・警告部５０にも入力されているので、中継器１ｃ、１ｄの給電ライン５の電圧レベルが閾値ＶTHより低下していることを意味する点灯、当該中継器に通信電源の追加接続が必要であることを意味する点灯が行われる。ネットワークの敷設時等に、機器負荷の計算値と実際値の違いから、電源容量の不足がしばしば発生する。ユーザは報告・警告部５０の表示から、通信電源の追加接続の必要性を知ると、上流側の中継器１ｃに通信電源を追加接続する。中継器１ｃに通信電源を追加接続すると、下流側の電圧レベルが確保されるので、中継器１ｄの給電ライン分離スイッチ３２は閉じられ、ネットワークは正常な状態に復帰する。
【００４７】
また、中継器１ｂに接続されている機器２ｂが故障して電流の引き込みが発生すると、給電ライン５の電圧レベルが低下し、一時的にすべての中継器１ａ〜１ｄの電圧検出回路３１０が閾値ＶTHより低下したことを検出して、ＶＯＵＴ＝０を出力する。この時、中継器１ｂに備えられた機器故障検出手段２１は、機器２ｂの定格を大きく越える過電流を検出し、機器故障信号ＴＲＯＵＢＬＥ１＝１を出力する。
【００４８】
これにより、機器状態信号線６の状態はＳＴＡＴＥ１＝１になり、ネットワーク内のすべての中継器１ａ、１ｃ、１ｄへ機器故障の発生が通知される。ＳＴＡＴＥ１＝１になると、各中継器１ａ〜１ｄは給電ラインの電圧レベル低下を検出しても給電ライン分離スイッチ制御部３３の出力がＳＷＣＴＬ１＝０となるため、給電ライン分離スイッチ３２を開くことはない。
【００４９】
この状況で、中継器１ｂの報告・警告部５０は自中継器に接続している機器の故障を意味する点灯と、他中継器に接続されている機器が故障していることを意味する点灯を行い、その他の中継器１ａ、１ｃ、１ｄの報告・警告部５０では他中継器に接続されている機器の故障を意味する点灯のみを行う。これにより、ユーザは中継器１ｂに接続されている機器に故障が発生していることを知ることができる。
【００５０】
さらに、中継器１ｂでは、機器分離スイッチ制御部２３の出力ＳＷＣＴＬ２＝１となるので、機器分離スイッチ２２を開いて故障した機器１ｂを切り離す。これにより、電流の引き込みがなくなるので、給電ライン５の電圧が回復し、ネットワークは正常な状態に復帰する。また、ユーザが機器２ｂの故障を知り、機器２ｂを正常な機器に交換して再接続すると、機器接続認識手段２４の出力ＣＯＮＮＥＣＴ１＝１となり、機器分離スイッチ２２が閉じて正常な通信を回復する。
【００５１】
さらに、中継器１ａに接続されている通信電源３に故障が発生すると、給電ライン５の電圧レベルが低下し、一時的にすべての中継器１ａ〜１ｄの電圧検出回路３１０はＶＯＵＴ＝０を出力する。この時、中継器１ａの電源故障検出手段４１は通信電源３の故障を検出し、電源故障検出信号ＴＲＯＵＢＬＥ２＝０を出力する。
【００５２】
この結果、電源状態信号線７の状態ＳＴＡＴＥ２＝０となり、中継器１ａ以外の中継器１ｂ〜１ｄにも通信電源３に故障発生したことを通知する。電源正常信号線７の状態が０になると、各中継器１ａ〜１ｄは給電ライン５の電圧レベル低下を検出しても給電ライン分離スイッチ制御部３３の出力ＳＷＣＴＬ１＝０となるため、給電ライン分離スイッチ３２を開くことはない。
【００５３】
この状況で、各中継器１ａ〜１ｄの報告・警告部５０は通信電源３が正常であることを示す緑色の点灯から、通信電源３に故障が発生を示す赤色の点灯に変更する。これにより、ユーザは故障した通信電源３を正常な通信電源に交換すると、給電ラインの電圧低下が回復しネットワークは正常な状態に復帰する。正常な通信電源を中継器１に再接続すると、報告・警告部５０の電源状態警告手段５３は通信電源が正常であることを意味する緑色の点灯に切り替える。
【００５４】
以上、実施例１の中継器で給電ラインと信号ラインを接続されたネットワークは、各中継器が給電ラインの電圧低下とともに、自中継器に接続される機器の故障や通信電源の故障を監視し、機器や電源の状態を信号線を介して相互に連絡するので、給電ラインの電圧が閾値以下となる原因が電源容量の不足によるか、機器または電源そのものの故障によるか判別するので、原因別に最適な処置の実行が可能になる。
【００５５】
すなわち、閾値以下の電圧低下が生じた場合、自他の機器やネットワークの電源に故障が無ければ、機器負荷に対し電源容量が不足している。そこで、電圧低下検出をした中継器は給電ラインの下流を切り離し、上流のネットワークの伝送線を確保する。同時に、通信電源の追加接続の要求を発行するので、該当中継器に対する電源追加が簡単に行え、切り離された下流の給電路を速やかに復旧できる。なお、切り離して分離した下流側を、別電源系統に切替るなどの代替案も可能である。
【００５６】
また、ネットワーク内の何れかの機器が故障した場合は、中継器から当該機器のみを切り離して給電ラインの電圧低下を回復するので、ネットワークの伝送路を確保できる。また、自中継器の故障か他中継器の故障かを識別して表示するので、異常機器の交換が容易になる。
【００５７】
さらに、任意の中継器を介してネットワークに電源を供給している通信電源が故障した場合は、給電ラインを切り離さずに通信電源の故障を報知するので、電源交換によりネットワークが直ちに復旧する。
【００５８】
次に、本発明の実施例２として、上記実施例１の中継器をＦＡ分野等のフィールドネットワークに適用した例を説明する。例えば、ベルトコンベアを利用した流れ作業を行う機器を制御するネットワークで、ネットワークに接続されている機器が１台でも故障した場合は、故障機器の下流での作業に障害が発生する。この場合、通常はベルトコンベアを停止する、またはネットワークに接続されている機器の動作を停止するといった対応が必要となる。
【００５９】
実施例１の中継器では、ネットワーク内のある中継器に接続されている機器に故障が発生した場合に、ネットワーク内のすべての中継器に故障発生を知らせる機能と、故障した機器をネットワークから切り離す機能を備えている。従って、この機能を発展的に利用すれば、ネットワーク内の機器が１台でも故障した場合に、ネットワーク内のすべての機器を切り離すことができる。
【００６０】
実施例２の中継器の基本的な構成は、図１に示す中継器の構成と同じである。異なる部分は、機器分離スイッチ２２を制御する機器分離スイッチ制御部２３であり、機器分離スイッチ制御部２３に故障機器のみ切り離すか、全機器を切り離すかを選択する手段を設けている点である。
【００６１】
図９に、実施例２による機器分離スイッチ制御部の構成を示す。機器分離スイッチ制御部２３は機器故障検出信号ＴＲＯＵＢＬＥ１、電圧レベル検出手段３０の出力ＶＯＵＴ及び機器状態信号線６の状態ＳＴＡＴＥ１を入力し、これらの信号のＡＮＤ条件から機器分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ２を生成する。
【００６２】
機器分離スイッチ制御部２３には、中継器１に接続されている機器に故障が発生した場合に故障機器のみを中継器から切り離すか、またはネットワーク内の全中継器に接続されている機器を切り離すかを、初期設定により選択する全機器分離スイッチ２５を設けている。機器故障検出信号全機器分離スイッチ２５が閉じている時は、ＴＲＯＵＢＬＥ１が機器分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ２生成の条件に入り、実施例１と同じになる。一方、全機器分離スイッチ２５を開いている時は、ＴＲＯＵＢＬＥ１がＳＷＣＴＬ２生成の条件には入らない。
【００６３】
従って、全機器分離スイッチ２５を開放に選択し、機器故障が発生してＳＴＡＴＥ１＝１、ＶＯＵＴ＝０となると、すべての中継器で機器分離スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ２が１となる。この結果、すべての中継器１が機器分離スイッチ２２を開放して接続されている機器を切り離す。
【００６４】
本実施例によれば、ネットワーク内の機器が１台でも故障した場合に、ネットワーク内のすべての機器を切り離すことができるので、ネットワークに接続されている機器の安全を確保できる。
【００６５】
次に、本発明の実施例３による中継器を説明する。実施例１の中継器１では、上述したように、給電ライン５の電圧低下が閾値ＶTH以下の場合、下流側の全ての給電ライン分離スイッチ３２が開放されるので、ネットワークが大規模な場合はその復旧に手間がかかる。
【００６６】
本実施例では、電圧低下が閾値ＶTH以下の場合、下流側の最初の中継器１が給電ライン分離スイッチ３２を開放し、下流の他の中継器１は開放しない構成としている。このため、隣接する中継器間に電圧レベル検出手段３１の出力ＶＯＵＴを送受する、隣接電圧通知手段を設けている。
【００６７】
図１０に、実施例３を適用するネットワーク構成を示す。図２との相違は、各中継器１が隣接する下流の中継器１に自己のＶＯＵＴを送信する隣接電圧通知信号線８を設けた点にある。例えば、隣接電圧通知信号線８を介して、中継器１ｂは中継器１ａのＶＯＵＴの状態（０／１）を受信し、また、自己のＶＯＵＴの状態を１つ下流の中継器１ｃに送信することができる。
【００６８】
実施例３の中継器１の基本構成は実施例１同じである。図１との相違は、給電スイッチ制御部３３のＡＮＤ入力に、１つ上流の中継器からのＶＯＵＴの状態、ここではＶUPPERと呼ぶ、を加えている点にある。
【００６９】
図１１に、実施例３の給電スイッチ制御部の構成を示す。給電スイッチ制御部３３は、自己の電圧レベル検出手段３１の出力ＶＯＵＴ（閾値ＶTH以下で０）、機器状態信号線６の状態ＳＴＡＴＥ１（故障時０）、電源状態信号線７の状態ＳＴＡＴＥ２（正常時０）、及び１つ上流の中継器１からの隣接電圧通知信号線８の状態ＶUPPER（閾値ＶTH以下で０）をＡＮＤ入力としている。
【００７０】
そして、ＶＯＵＴ＝０、ＳＴＡＴＥ１＝０、ＳＴＡＴＥ２＝１、ＶUPPER＝１のとき、給電スイッチ制御信号ＳＷＣＴＬ１＝１を出力し、自己の給電ライン分離スイッチ３２を開放する。一方、ＶＯＵＴ＝０、ＳＴＡＴＥ１＝０、ＳＴＡＴＥ２＝１、ＶUPPER＝０のときはＳＷＣＴＬ１＝０とし、自己の給電ライン分離スイッチ３２を開放しない。
【００７１】
このように、自己の給電ラインの電圧がＶＯＵＴ＝０の電圧低下状態となり、且つ自中継器が電圧低下状態の最上流である場合、自己の給電ライン分離スイッチ３２を開放する。これにより、下流側のネットワークは切り離され上流側の伝送線は確保される。しかし、自中継器が電圧低下状態の最上流でない中継器は自己の給電ライン分離スイッチ３２を開放しないので、復旧のためにそれらのスイッチ再閉する手間が省け、ネットワーク敷設の検証テスト等が容易になる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、ネットワークの中継器が給電ラインの異常な電圧低下（閾値以下）を検出した場合に、その原因が給電ラインの電圧降下、中継器に接続している機器の故障、ネットワークに接続している通信電源の故障かを判別できるので、原因別に最適な処置を迅速に実行できる効果がある。
【００７３】
すなわち、給電ラインの電圧低下の原因が負荷の増大による電圧降下の場合は、電圧が不足した中継器で給電ラインを分離し、上流側の通信を確保しつつ、通信電源の追加接続を促して、ネットワークを早期に正常状態に復帰できる。なお、電圧が不足した最上流の中継器のみで給電ラインを分離するので、復旧が容易になる。
【００７４】
また、給電ラインの電圧低下の原因がネットワーク内のある中継器に接続されている機器故障の場合には、このことをネットワーク内に通知し、故障機器が接続されている中継器だけが故障機器を切り離すことにより、ネットワークは正常な状態に復帰できる。
【００７５】
また、ネットワークに接続されている機器が１台でも故障した場合に、各中継器により全機器を切り離して停止させることもできるので、フィールドネットワークやＦＡ分野の生産ラインにおいて、生産ラインへの悪影響を回避できる。
【００７６】
本発明の中継器には、給電ラインの電圧レベルの状態、故障機器の所在（自中継器障／他中継器）、通信電源の状態（正常／故障、追加接続要求）を確認する表示手段を設けているので、大規模なネットワークにおいても異常や故障の発生場所の特定が容易になり、状況に応じた対策を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における中継器の構成図。
【図２】実施例１の中継器を適用するネットワークの一例を示す構成図。
【図３】実施例１の給電ライン系統分離部の機能を示す構成図。
【図４】実施例１の給電ライン分離スイッチの開閉条件を示す説明図。
【図５】報告・警告部の機能を示す説明図。
【図６】機器接続部の機能を示す説明図。
【図７】機器分離スイッチの開閉条件を示す説明図。
【図８】電源接続部の機能を示す説明図。
【図９】本発明の実施例２による機器分離スイッチ制御部の機能と動作を示す説明図。
【図１０】本発明の実施例３の中継器を適用するネットワークの一例を示す構成図。
【図１１】実施例３の中継器における給電スイッチ制御部の機能を示す構成図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…中継器、２…機器、３…通信電源、４…信号ライン、５…給電ライン、６…機器状態信号線、７…電源状態信号線、８…隣接電圧通知信号線、１０ａ，１０ｂ…ケーブル接続部、２０…機器接続部、２１…機器故障検出手段、２１０…機器電流検出回路、２２…機器分離スイッチ、２３…機器分離スイッチ制御部、２４…機器接続認識手段、２５…全機器切り離しスイッチ、３０…給電ライン系統分離部、３１…電圧レベル検出手段、３１０…電圧レベル検出回路、３２…給電ライン分離スイッチ、３３…給電ライン分離スイッチ制御部、４０…電源接続部、４１…電源故障検出手段、４１０…電源電圧検出回路、４２…電源接続認識手段、５０…報告・警告部、５１…電圧レベル状態報告手段、５２…機器故障警告手段、５３…電源状態警告手段、６０ａ，６０ｂ…中継器間通信信号線接続部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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