(57)【要約】  【課題】伝送同期方式を採用した制御・監視信号伝送システムにおいて、伝送ラインの断線を正確に検出することができる伝送ライン断線検出方式を提供する。  【解決手段】共通データ信号線に伝送される伝送信号に、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域を設ける。前記子局は、自局が対応する入力部からの入力情報を取り込むとともに、前記入力部と対応関係にある他局の出力部の参照とすべき前記制御データを前記伝送信号から取り込み、前記出力部の真の出力変化タイミングと同等の擬似出力変化タイミングを前記制御データに基づいて得る。前記擬似出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングまでの時間差が前記第一閾値より小さくなる場合は第一故障状態を、前記第二閾値より大きくなる場合は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を前記管理データ領域に重畳する。【選択図】  図１
2013073001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、
前記共通データ信号線に伝送される伝送信号に、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域を設け、
前記子局は、自局が対応する入力部からの入力情報を取り込むとともに、前記入力部と対応関係にある他局の出力部の参照とすべき前記制御データを前記伝送信号から取り込み、前記出力部の真の出力変化タイミングと同等の擬似出力変化タイミングを前記制御データに基づいて得て、前記擬似出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常と、前記第一閾値より小さくなる場合を第一故障状態と、前記第二閾値より大きくなる場合を第二故障状態と判断し、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を重畳することを特徴とする故障検出方式。
【請求項２】
親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、
前記子局は、自局が対応する出力部の前記制御データを前記伝送信号から取り込むとともに、前記出力部と対応関係にある他局の入力部からの入力情報に基づいた参照とすべき前記監視データを、前記伝送信号から取り込み、前記入力部の真の入力変化タイミングと同等の擬似入力変化タイミングを前記監視データに基づいて得て、前記出力部の出力変化タイミングから前記擬似入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常と、前記第一閾値より小さくなる場合を第一故障状態と、前記第二閾値より大きくなる場合を第二故障状態と判断し、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を重畳することを特徴とする故障検出方式。
【請求項３】
前記子局は、前記入力部からの入力情報が有るときに、前記入力部と対応関係にある前記出力部の前記制御データが出力無しを示す場合に、前記出力部と前記入力部の対応関係に誤りがあると判断し、前記管理データ領域に非対応を示す第三故障状態データを構成する信号を重畳する請求項１に記載の故障検出方式。
【請求項４】
前記参照とすべき制御データ又は監視データの参照アドレスが自局アドレスと同じである請求項１、２または３に記載の故障検出方式。
【請求項５】
前記参照とすべき制御データ又は監視データの参照アドレスが自局アドレスと異なる請求項１、２または３に記載の故障検出方式。
【請求項６】
前記管理データ領域は、前記親局からのデータが重畳される管理制御データ領域と、前記子局からのデータが重畳される管理監視データ領域とで構成され、故障検出時において前記子局から前記管理監視データ領域に重畳されるデータを“０”以外のデータとし、前記親局において前記管理監視データ領域から抽出されたデータが“０”のとき、前記共通データ信号線の断線と判断する請求項１、２、３、４または５に記載の故障検出方式。
【請求項７】
親局が接続された共通データ信号線に接続され、前記親局との伝送同期をとるための同期手段と、自局が対応する入力部からの入力情報を取り込む入力手段と、前記入力部と対応関係にある出力部の制御データを伝送信号から取り込んで前記出力部の出力変化タイミングと同等の擬似出力変化タイミングを得る出力タイミング検出手段と、前記擬似出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常と、前記第一閾値より小さくなる場合を第一故障状態と、前記第二閾値より大きくなる場合を第二故障状態と判断する故障検出手段と、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を前記伝送信号に重畳する管理監視データ送信手段を備えたことを特徴とする子局ターミナル。
【請求項８】
親局が接続された共通データ信号線に接続され、前記親局との伝送同期をとるための同期手段と、自局が対応する出力部に関する制御データを前記共通データ信号線上の伝送信号から取り込む制御データ抽出手段と、前記出力部と対応関係にある入力部からの入力情報に基づいた参照とすべき監視データを前記伝送信号から取り込んで前記入力部の真の入力変化タイミングと同等の擬似入力変化タイミングを得る入力タイミング検出手段と、前記出力部の出力変化タイミングから前記擬似入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常と、前記第一閾値より小さくなる場合を第一故障状態と、前記第二閾値より大きくなる場合を第二故障状態と判断する故障検出手段と、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を伝送信号に重畳する管理監視データ送信手段を備えたことを特徴とする子局ターミナル。
【請求項９】
前記入力部からの入力情報が有るときに、前記入力部と対応関係にある前記出力部の前記制御データが出力無しを示す場合に、前記出力部と前記入力部の対応関係に誤りがあると判断する非対応検出手段を備えた請求項７に記載の子局ターミナル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御部に接続された親局と複数の出力部および入力部、或いは複数の被制御装置に対応する複数の子局との間の信号線を省配線化し共通データ信号線で接続し、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式によりデータの伝送を行う制御・監視信号伝送システムにおいて、出力部および入力部の故障を検出する故障検出方式およびその方式に使用する子局ターミナルに関するものである。なお、出力部とは制御部の指示に応じて動作するものであり、アクチュエータ、（ステッピング）モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ等がこれに相当する。一方、入力部とは出力部に関する情報を制御部に送信するものであり、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光電スイッチ、各種センサ等がこれに相当する。また、被制御装置とは出力部と入力部とで構成されるものをいう。
【背景技術】
【０００２】
制御部と、複数の出力部と入力部、或いは複数の被制御装置を備える制御システムにおいて、配線の数を減らす、所謂省配線化が広く実施されている。そして、その省配線化の一般的な手法として、複数の出力部と入力部、或いは被制御装置から延出される信号線の各々を制御部に直接繋ぐパラレル接続に代えて、パラレル信号とシリアル信号の変換機能を備えた親局と複数の子局を、制御部と複数の出力部と入力部、或いは複数の被制御装置にそれぞれ接続し、親局と複数の子局との間で共通データ信号線を介してシリアル信号によりデータ授受を行う方式が広く採用されている。【０００３】
省配線化が実現された場合、多数の子局が接続されている状態において、出力部、入力部、或いは被制御装置の故障を制御部側で特定することができない場合、制御部から遠く離れている出力部、入力部、或いは被制御装置を各々チェックする必要があり、その故障箇所の特定に多くの工数を要することになる。【０００４】
そこで、本出願人は、子局および入力部と出力部の断線故障を、制御部側で特定するためのシステムとして、特開２０１１−１１４４４９号公報に開示されているリモート配線チェックシステムを提案している。このリモート配線チェックシステムでは、単一の制御部と複数の被制御装置を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて、省配線化されたデータ信号線で接続されている親局と子局との間で双方向同時に伝送される制御データ（出力データ）と監視データ（入力データ）とで構成される制御・監視データ領域と異なる、配線状態を示す接続データを含む管理データ領域を設けている。そして、接続データにおいて、短絡情報、断線情報および正常情報が識別されるものとなっている。そのため、信号の入力データ（監視データ）容量を減らすことなく、子局自体や子局と入力部或いは子局と出力部との間の配線接続状態を容易に確認することができる。【０００５】
また、特開２００６−３３１４４９号公報には、マスタユニット（親局）との間でシリアル通信したＯＵＴデータにより、出力機器（出力部）が接続されたＯＵＴ端子のＯＮまたはＯＦＦの状態が変更した際のスタート時間情報を取得する機能と、入力機器（入力部）が接続されるＩＮ端子のＯＮまたはＯＦＦの状態が変更した際のストップ時間情報を取得する機能と、スタート時間情報とストップ時間情報に基づいて出力機器の動作時間を算出する算出機能とを備えたスレーブ（子局）が開示されている。このスレーブ（子局）によれば、出力機器や入力機器の動作時間を求め、これを出力機器や入力機器の正常範囲を特定するための設定情報と比較することより、出力機器や入力機器が正常か否か、交換時期が近づいているかなどの判定をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１４４４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、子局において出力部や入力部の動作時間を求める上記従来手法において、出力部が接続されたＯＵＴ端子のスタート時間情報と、入力部が接続されるＩＮ端子のストップ時間情報の双方を取得することが難しい場合があった。すなわち、一つの子局に出力部と入力部の双方が接続されている場合は、スタート時間情報とストップ時間情報が同じ子局に集約されるが、出力部のみ、或いは入力部のみが接続されている子局では、通常、どちらか一方の情報しか取得できないことになる。対応関係にある出力部と入力部の各々が接続されている子局同士で直接情報を授受する方式も考えられるが、それは所謂コマンド伝送方式となるため、伝送同期方式によりデータの伝送が行なわれる制御・監視信号伝送システムにおいて採用することは難しい。【０００８】
そこで本発明は、制御部に接続された親局と、複数の出力部、入力部、被制御装置に対応する複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、親局側で、互いに機械動作が対応関係にある出力部と入力部の故障の判別ができる故障検出方式とその方式に使用する子局ターミナルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る故障検出方式は、親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、前記共通データ信号線に伝送される伝送信号に、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域を設ける。そして、本発明に係る第一の故障検出方式において、前記子局は、自局が対応する入力部からの入力情報を取り込むとともに、前記入力部と対応関係にある他局の出力部の参照とすべき前記制御データを前記伝送信号から取り込み、前記出力部の真の出力変化タイミングと同等の擬似出力変化タイミングを前記制御データに基づいて得る。更に、前記擬似出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常と、前記第一閾値より小さくなる場合を第一故障状態と、前記第二閾値より大きくなる場合を第二故障状態と判断し、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を重畳する。【００１０】
また、本発明に係る第二の故障検出方式において、前記子局は、自局が対応する出力部の前記制御データを前記伝送信号から取り込むとともに、前記出力部と対応関係にある他局の入力部からの入力情報に基づいた参照とすべき前記監視データを、前記伝送信号から取り込み、前記入力部の真の入力変化タイミングと同等の擬似入力変化タイミングを前記監視データに基づいて得る。更に、前記出力部の出力変化タイミングから前記擬似入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常と、前記第一閾値より小さくなる場合を第一故障状態と、前記第二閾値より大きくなる場合を第二故障状態と判断し、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を重畳する。【００１１】
本発明に係る故障検出方式が適用される制御・監視信号伝送システムの伝送同期方式の同期手法としては、例えば、親局が有するタイミング発生手段で生成される伝送クロックを利用する手法が好適である。この場合、前記伝送クロックの制御下で、親局は、制御部から引き渡された制御データの値に応じて制御データ信号として一連のパルス状信号を共通データ信号線に出力すると共に、一連のパルス状信号に複数の子局の各々からクロックの１周期毎に重畳された監視データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。一方、複数の子局の各々は、一連のパルス状信号の始まりを示すスタート信号を起点として、一連のパルス状信号のパルスをカウントし、カウントの値が自局アドレスと一致したとき、一連のパルス状信号から自局に対応するデータを抽出するとともに、自局に対応するデータを抽出したクロックと同じパルス周期に、監視データ信号を一連のパルス状信号に重畳し、または、カウントの値が自局アドレスと一致したとき、一連のパルス状信号から自局に対応するデータを抽出し、または、監視データ信号を一連のパルス状信号に重畳する。ただし、その同期手法に制限はなくシステム設計条件に適する手法を採用すればよい。【００１２】
本発明に係る第一の故障検出方式において、前記子局は、前記入力部からの入力情報が有るときに、前記入力部と対応関係にある前記出力部の前記制御データが出力無しを示す場合に、前記出力部と前記入力部の対応関係に誤りがあると判断し、前記管理データ領域に非対応を示す第三故障状態データを構成する信号を重畳してもよい。【００１３】
本発明に係る故障検出方式において、前記参照とすべき制御データ又は監視データの参照アドレスが、自局アドレスと同じであってもよく、自局アドレスと異なってもよい。【００１４】
本発明に係る故障検出方式において、前記管理データ領域は、前記親局からのデータが重畳される管理制御データ領域と、前記子局からのデータが重畳される管理監視データ領域とで構成され、故障検出時における前記子局から前記管理監視データ領域に重畳されるデータを“０”以外のデータとし、前記親局において前記管理監視データ領域から抽出されたデータが“０”のとき、前記共通データ信号線の断線と判断してもよい。【００１５】
本発明に係る第一の子局ターミナルは、親局が接続された共通データ信号線に接続され、同期手段と、入力手段と、出力タイミング検出手段と、故障検出手段と、管理監視データ送信手段を備える。前記同期手段は、前記親局との伝送同期をとる。前記入力手段は、自局が対応する入力部からの入力情報を取り込む。前記出力タイミング検出手段は、前記入力部と対応関係にある出力部の前記制御データを前記伝送信号から取り込んで前記出力部の出力変化タイミングと同等の擬似出力変化タイミングを得る。前記故障検出手段は、前記擬似出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常データを、前記第一閾値より小さくなる場合に第一故障データを、前記第二閾値より大きくなる場合に第二故障データを前記管理監視データ送信手段に引き渡す。前記管理監視データ送信手段は、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を前記伝送信号に重畳する。【００１６】
本発明に係る第二の子局ターミナルは、親局が接続された共通データ信号線に接続され、同期手段と、制御データ抽出手段と、入力タイミング検出手段と、故障検出手段と、管理監視データ送信手段を備える。前記同期手段は、前記親局との伝送同期をとる。前記制御データ抽出手段は、自局が対応する出力部に関する制御データを前記共通データ信号線上の伝送信号から取り込む。前記入力タイミング検出手段は、前記出力部と対応関係にある入力部からの入力情報に基づいた参照とすべき監視データを前記伝送信号から取り込んで前記入力部の真の入力変化タイミングと同等の擬似入力変化タイミングを得る。前記故障検出手段は、前記出力部の出力変化タイミングから前記擬似入力変化タイミングまでの時間差を第一閾値および第二閾値と比較し、前記第一閾値より大きく前記第二閾値より小さい場合に正常データを、前記第一閾値より小さくなる場合に第一故障データを、前記第二閾値より大きくなる場合に第二故障データを前記管理監視データ送信手段に引き渡す。前記管理監視データ送信手段は、前記管理データ領域に前記第一故障状態又は前記第二故障状態を示すデータを構成する信号を前記伝送信号に重畳する。【００１７】
本発明に係る第一の子局ターミナルは、前記入力部からの入力情報が有るときに、前記入力部と対応関係にある前記出力部の前記制御データが出力無しを示す場合に、前記出力部と前記入力部の対応関係に誤りがあると判断する非対応検出手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る故障検出方式では、自局が入力部に対応している子局はその入力部と対応関係にある出力部の制御データを、出力部に対応している子局はその出力部と対応関係にある入力部からの入力情報に基づいた監視データを、共通データ信号線に伝送される伝送信号から取り込むことで、出力部の出力変化タイミングと同等の擬似出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングまでの時間差、或いは出力部の出力変化タイミングから前記入力部の入力変化タイミングと同等の擬似入力変化タイミングまでの時間差を得ることができる。そして、この時間差を第一閾値および第二閾値と比較することにより、出力部または入力部の故障状態を子局において判断することができる。更に、子局では、その故障状態を示すデータを、共通データ信号線に伝送される伝送信号に重畳させるため、伝送同期方式によりデータの伝送が行なわれる制御・監視信号伝送システムにおいて、親局側で出力部および入力部の故障を検出することができる。【００１９】
また、故障状態を示すデータを構成する信号が重畳される領域として、各々の子局とデータ信号を授受するため制御・監視データ領域と異なる管理データ領域を設けることで、伝送同期方式において、既存の制御・監視データ領域に影響を与えることなく、故障状態を示すデータを構成する信号を、１フレーム伝送サイクルとして制御データおよび監視データと同時に伝送することができる。すなわち、既存のシステムにも適用することができる。【００２０】
更に、入力部からの入力情報が有るときに、前記入力部と対応関係にある前記出力部の前記制御データが出力無しを示す場合に、前記出力部と前記入力部の対応関係に誤りがあると判断することで、故障と併せて誤配線も検出することが可能となる。【００２１】
更にまた、故障検出時における子局から管理監視データ領域に重畳されるデータを“０”以外のデータとすれば、親局において管理監視データ領域から抽出されたデータが“０”のときは子局から出力された情報が共通データ信号線を介して親局へ伝送されない状態であるといえる。従って、そのときは、共通データ信号線の断線と判断することができ、故障と併せて共通データ信号線の断線も検出することが可能となる。【００２２】
本発明において、参照とすべき制御データ又は監視データの参照アドレスと自局アドレスは同じであっても、異なるものであってもよいが、同じアドレスを付与しておくことにより、構成を簡素にできる。なお、本発明において、参照アドレスと自局アドレスが同じものであっても、それは一つの子局に出力部と入力部の双方が接続されている場合に限らず、出力部と入力部が各々異なる子局に接続される場合もある。【００２３】
また、本発明に係る第一の子局ターミナルは、入力部に対応する子局として使用でき、第二の子局ターミナルは、出力部に対応する子局として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る故障検出方式を採用した制御・監視信号伝送システムの実施例における、親局と子局の間の伝送方式の模式図である。
【図２】制御・監視信号伝送システムの概略構成を示すシステム構成図である。
【図３】親局のシステム構成図である。
【図４】入力子局のシステム構成図である。
【図５】故障検出手段のシステム構成図である。
【図６】出力子局のシステム構成図である。
【図７】入出力子局のシステム構成図である。
【図８】故障検出手段における故障の検出原理を示すタイムチャート図である。
【図９】伝送クロック信号のタイムチャート図である。
【図１０】親局に記憶されるＩＤＸアドレスデータテーブルの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜１０を参照しながら、本発明に係る故障検出方式を採用した制御・監視信号伝送システムの実施例を説明する。
図２に示すように、この制御・監視信号伝送システムは、制御部１および共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、伝送ラインということがある）に接続された単一の親局２と、前記共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された入出力子局４、出力子局６および入力子局７の複数で構成される。なお、図２においては、図示の便宜上、各々の子局が一つずつ示されているが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続される子局の種類や数に制限は無い。
【００２６】
入出力子局４、出力子局６および入力子局７は、制御部１の出力指示に応じて動作する出力部８に対する信号出力処理と、制御部１への入力情報を取り入れる入力部９からの入力信号処理のいずれかまたは双方を行うものである。なお、出力部８とは、例えば、アクチュエータ、（ステッピング）モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ、ランプ等であり、入力部９とは、例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光電スイッチ、各種センサ等である。入出力子局４は、出力部８と入力部９で構成される被制御装置５に接続され、出力子局６は出力部８のみに接続され、入力子局７は入力部９にのみ接続されている。なお、出力子局６は出力部８を内包するもの（出力部一体型子局８０）であってもよく、また、入力子局７は入力部９を内包するもの（入力部一体型子局９０）であってもよい。
【００２７】
制御部１は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、制御データ１３、および制御管理データ１４を送出する出力ユニット１１と、入出力子局４および入力子局７からの監視データ信号のデータ１５および第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を受け取る入力ユニット１２を有する。そして、これら出力ユニット１１と入力ユニット１２が親局２に接続されている。また、入力ユニット１２から受け取ったデータに基づいて、出力ユニット１１から送出されるデータを算出する管理判断手段１８を備えている。
【００２８】
親局２は、図３に示すように、出力データ部２１、管理データ部２２、タイミング発生部２３、親局出力部２４、親局入力部２５、および入力データ部２６を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、本発明の伝送信号に相当する一連のパルス状信号である制御データ信号（以下、伝送クロック信号というものとする）を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、入出力子局４、出力子局６、または入力子局７（以下、これら全てを指す場合は「子局４、６、７」という）から送出された監視データ信号、管理監視データ信号から抽出された監視データ１５、第一管理監視データ１６および第二管理監視データ１７を制御部１の入力ユニット１２へ送出する。
【００２９】
出力データ部２１は、制御部１の出力ユニット１１から制御データ１３として受けた並列データをシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。
【００３０】
管理データ部２２は、子局４、６、７の各々に関する情報を集約したＩＤＸアドレステーブルを記憶する記憶手段２９を備えている。ＩＤＸアドレステーブルとは、少なくとも、故障確認の対象となる出力部８または入力部９に対応する入出力子局４、出力子局６または入力子局７のいずれか一つを特定するためのデータを含むものであるが、この実施例では、子局４、６、７の先頭アドレスが用いられている。図１０に、先頭アドレスを用いたＩＤＸアドレステーブルの一例を示す。
【００３１】
図１０に示すように、＃ａｄ０のアドレスが付与された局は、監視データ信号のデータ値が１ビットであり、ＩＤＸアドレステーブルのデータは＃ａｄ０と＃ａｄ１が連続した値となる。一方、＃ａｄ１のアドレスが付与された局は、監視データ信号のデータ値が２ビットであるため、＃ａｄ２のパルスも＃ａｄ１と同じ局に割り当てられることになる。そのため、ＩＤＸアドレステーブルのデータは、＃ａｄ１の次の値として＃ａｄ３が記憶されることになる。なお、この実施例では、監視データ信号のデータ値が１ビットである場合であっても、すなわち＃ａｄ０も、＃ａｄ１と同様、先頭アドレスとされる。
【００３２】
タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１とタイミング発生手段３２からなり、ＯＳＣ３１を基にタイミング発生手段３２が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２４に引き渡す。
【００３３】
親局出力部２４は、制御データ発生手段３３とラインドライバ３４からなる。制御データ発生手段３３が、出力データ部２１及び管理データ部２２から受けたデータと、タイミング発生部２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに一連のパルス状信号として伝送クロック信号を送出する。
【００３４】
伝送クロック信号は、図１に示すように、スタート信号ＳＴに続く制御・監視データ領域と、更にこれに続く管理データ領域を有するものとなっている。制御・監視データ領域は、親局２から送出される制御データ信号のデータＯＵＴｎ（ｎは整数）と入出力子局４または入力子局７から送出される監視データ信号のデータＩＮｎ（ｎは整数）とで構成される。そして、伝送クロック信号のパルスは、図９に示すように、１周期の後半が高電位レベル（この実施例では＋２４Ｖ）と、前半が低電位レベル（この実施例では＋１２Ｖ）とされ、低電位レベルとなるパルス前半のパルス幅間隔が出力データ期間となり、同じく低電位レベルとなるパルス前半が入力データ期間ともなる。そして、低電位レベルのパルス幅間隔が制御データ信号のデータＯＵＴｎを、低電位レベルに重畳される電流の有無が監視データ信号のデータＩＮｎを表すものとなっている。この実施例では、伝送クロック信号の１周期をｔ０とした時、低電位レベルのパルス幅間隔は（１／４）ｔ０から（３／４）ｔ０まで拡張されるが、制御部１から入力される制御データ１３の各データの値に応じたものであれば、その幅に制限はなく適宜に決めればよい。また、入力データ期間と出力データ期間も適宜に決めることができ、例えば、入力データ期間はこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）のパルス幅間隔を出力データ期間としてもよく、逆に、出力データ期間をこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）を入力データ期間としてもよい。更に、パルス後半（高電位レベル）を出力データ期間と入力データ期間を兼ねるものとしてもよい。伝送クロック信号の１周期の後半が低電位レベルとなる場合も同様である。なお、図１において、上段は出力データ期間を、下段は入力データ期間を示すものとなっている。
【００３５】
伝送クロック信号の管理データ領域は、親局２から送出される管理制御データ信号が重畳される管理制御データ領域と、子局４、６、７から送出される管理監視データ信号が重畳される管理監視データ領域で構成される。管理制御データ信号で伝送される管理制御データは第一管理制御データＩＳＴｏと第二管理制御データＩＤＸｏで構成され、制御データ信号のデータＯＵＴｎと同様に、低電位レベルのパルス幅間隔として表される。また、管理監視データ信号で伝送される管理監視データは第一管理監視データＳＴｉと第二管理監視データＩＤＸｉで構成され、監視データ信号のデータＩＮｎと同様に、低電位レベルに重畳される電流の有無として表される。なお、この実施例では、第一管理制御データＩＳＴｏおよび第二管理制御データＩＤＸｏは、子局４、６、７に対し要求するデータの種類を特定する指示データ、或いは子局４、６、７のいずれか一つを特定するためのアドレスデータとされる。一方、第一管理監視データＳＴｉおよび第二管理監視データＩＤＸｉは、自局の状態を示すデータ或いは時間差データとされ、更に、管理監視データとして常に“０”以外のデータが送信されるものとされているが、詳細は後述する。
【００３６】
スタート信号ＳＴは、伝送クロック信号の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号の１周期より長い信号となっている。
【００３７】
親局入力部２５は監視信号検出手段３５と監視データ抽出手段３６で構成される。監視信号検出手段３５は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局４、６、７から送出された監視データ信号と管理監視データ信号を検出する。監視データ信号および管理監視データ信号のデータ値は、既述のように低電位レベルに重畳される電流の有無で表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、まず、入出力子局４または入力子局７の各々から順次監視データ信号を受け取り、続いて子局４、６、７の何れか一局からの管理監視データ信号を受け取るものとなっている。監視データ信号および管理監視データ信号のデータは、タイミング発生手段３２の信号に同期して監視データ抽出手段３６で抽出される。そして、監視データ信号のデータが直列の入力データ３７として入力データ部２６に送出される。管理監視データ信号から抽出された管理監視データ３９もまた入力データ部２６に送出される。
【００３８】
入力データ部２６は、親局入力部２５から受け取った直列の入力データ３７を並列（パラレル）データに変換し、監視データ１５として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。また、親局入力部２５から受け取った管理監視データ３９を第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７に分離して入力ユニット１２へ送出する。
【００３９】
入力子局７は、本発明の第一の子局ターミナルに相当するもので、図４に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、出力タイミング検出手段４５、管理監視データ送信手段４６、監視データ送信手段４７、参照アドレス設定手段４８、入力タイミング検出手段４９、入力手段７１および故障検出手段５０を有する子局入力部７０を備える。なお、この実施例の入力子局７は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入力部７０として機能するものとなっている。処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵ（以下、ＭＣＵ７０とする）の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入力部７０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
【００４０】
伝送受信手段４１は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送クロック信号を受けて、これを管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、および管理監視データ送信手段４６に引き渡す。管理制御データ抽出手段４２は、伝送クロック信号の管理データ領域から、管理制御データ信号のデータを抽出し、これらを故障検出手段５０に引き渡す。一方、アドレス抽出手段４３は、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、そのカウント値がアドレス設定手段４４で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングで監視データ送信手段４７に、また、カウント値が参照アドレス設定手段４８で設定された参照アドレスデータと一致するタイミングで出力タイミング検出手段４５に、制御データ信号を引き渡す。
【００４１】
出力タイミング検出手段４５は、アドレス抽出手段４３から引き渡された制御データ信号の状態が変化するとき、例えば、狭いパルス幅が”ｏｎ”を、広いパルス幅が”ｏｆｆ”を意味する場合に、それまで”ｏｆｆ”であった信号が”ｏｎ”の状態となったとき、その変化したタイミングを検出し擬似出力変化タイミングとして故障検出手段５０に“ｈｉｇｈ”データとして引き渡す。また、それまで”ｏｎ”であった信号が”ｏｆｆ”の状態となったとき、その変化したタイミングを検出し、擬似出力変化タイミングとして故障検出手段５０に“ｈｉｇｈ”データとして引き渡す。
【００４２】
監視データ送信手段４７は、アドレス抽出手段４３から制御データ信号が引き渡されたタイミングで、入力手段７１から引き渡されるシリアルデータに基づいて、トランジスタＴＲのベース電流を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とする。ベース電流が“ｏｎ”の場合、トランジスタＴＲは”ｏｎ”となり、データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視データ信号である電流信号が出力される。この実施例では、図９に示すように、監視データ信号のデータ値が”１”の場合には所定値Ｉｔｈ以上の電流（例えば、３０ｍＡ）を流すことで表現されている。従って、例えば、図９に示す信号のアドレス０番地（＃ａｄ０）、１番地（＃ａｄ１）、２番地（＃ａｄ２）及び３番地（＃ａｄ３）のそれぞれにおける監視データはそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表すことになる。なお、入力手段７１から監視データ送信手段４７に引き渡されるデータは、入力部９からの入力に基づくものであり、例えば、入力部９としてオンオフスイッチが接続されている場合は、スイッチの“ｏｎ”または“ｏｆｆ”を示す電流信号や電圧信号に基づくものとなる。
【００４３】
トランジスタＴＲのベース電流を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とするために、監視データ送信手段４７からトランジスタＴＲに送出される信号は、入力タイミング検出手段４９にも入力される。入力タイミング検出手段４９は、この信号の状態が変化するとき、具体的には、それまでトランジスタＴＲを”ｏｆｆ”とする信号が”ｏｎ”とする状態となったとき、その変化したタイミングを検出し入力変化タイミングとして故障検出手段５０に“ｈｉｇｈ”データとして引き渡す。またそれまでトランジスタＴＲを”ｏｎ”とする信号が”ｏｆｆ”とする状態となったとき、その変化したタイミングを検出し入力変化タイミングとして故障検出手段５０に“ｈｉｇｈ”データとして引き渡す。
【００４４】
管理監視データ送信手段４６は、伝送クロック信号のスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、管理データ領域のタイミングを得る。そして、故障検出手段５０から引き渡されるデータに基づき、前記トランジスタＴＲのベース電流を出力し、データ信号線ＤＰ、ＤＮに管理監視データ信号である電流信号を出力する。
【００４５】
故障検出手段５０は、図５に示すように、ＩＳＴｏ抽出手段５１、ＩＤＸｏ抽出手段５２、子局アドレス指定検出手段５３、閾値記憶手段（ＴＫ）５４、ＴＭ計測手段５５、符号化手段５６、および非対応検出手段５７で構成されている。
【００４６】
ＩＳＴｏ抽出手段５１は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御データ信号のデータから第一管理制御データＩＳＴｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５３に引き渡す。また、ＩＤＸｏ抽出手段５２は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御データ信号のデータから第二管理制御データＩＤＸｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５３に引き渡す。更に、子局アドレス指定検出手段５３には、アドレス設定手段４４から自局アドレスデータが引き渡されている。
【００４７】
子局アドレス指定検出手段５３は、第二管理制御データＩＤＸｏを自局アドレスのデータ値と比較し、一致したときには、第一管理制御データＩＳＴｏを符号化手段５６に引き渡す。
【００４８】
ＴＭ計測手段５５は、出力タイミング検出手段４５から引き渡された擬似出力変化タイミングと、入力タイミング検出手段４９から引き渡された入力変化タイミングと、閾値記憶手段５４から引き渡された閾値（第一閾値および第二閾値）に基づいて故障検出処理を行なう。すなわち、図８に示すように、擬似出力変化タイミングＴ０から入力変化タイミングＴｎまでの時間差を、第一閾値Ｔｓおよび第二閾値Ｔｌと比較する。そして、その時間差が第一閾値Ｔｓより小さくなる場合には第一故障状態を示す情報を、第二閾値Ｔｌより大きくなる場合には第二故障状態を示す情報を、更に第一閾値Ｔｓと第二閾値Ｔｌの間にある場合は正常状態を示す情報を、時間差データとともに符号化手段５６に出力する。なお、閾値記憶手段５４に記憶される第一閾値および第二閾値は、制御部１側からダウンロードされるものとなっているが、ダウンロードの手順については後述する。
【００４９】
符号化手段５６は、子局アドレス指定検出手段５３から引き渡された第一管理制御データＩＳＴｏに基づき、ＴＭ計測手段５５から出力されたデータを所定の符号データに変換し、管理監視データ送信手段４６に引き渡す。具体的には、まず、第一管理制御データＩＳＴｏが伝送ラインの断線検出または故障検出を指示するためのものであるとき、第一管理監視データＳＴｉとして、所定の第一故障状態または第二故障状態に相応する異常状態、または正常状態を示す符号データを、また、第二管理監視データＩＤＸｉとして第一故障状態または第二故障状態を示す時間差データ或いは正常の時間差データを、管理監視データ送手段４６に引き渡す。
【００５０】
非対応検出手段５７には、出力タイミング検出手段４５からの擬似出力変化タイミングによる禁止信号と、入力タイミング検出手段４９からの入力変化タイミングの信号が入力され、その論理積が符号化手段５６に出力されるものとなっている。すなわち、入力部９からの入力情報として入力変化タイミング信号が“ｈｉｇｈ”のときに、入力部９と対応関係にある他子局の出力部８の参照制御データが出力変化しない場合には、擬似出力変化タイミングが“ｌｏｗ”となるため、他子局の出力部８と入力部９の対応関係に誤りがあることを示す故障信号が符号化手段５６へ出力されることになる。符号化手段５６では、その故障信号が入力された場合には、それを所定の符号データに変換し、第一管理監視データＳＴｉとして、これを管理監視データ送信手段４６に第三故障状態を示す符号データを引き渡す。
【００５１】
出力子局６は、本発明の第二の子局ターミナルに相当するもので、図６に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、出力タイミング検出手段４５、管理監視データ送信手段４６、参照アドレス設定手段４８、入力タイミング検出手段４９、制御データ抽出手段６１、出力手段６２および故障検出手段５０を有する子局出力部６０を備える。なお、この実施例の出力子局６も、前記入力子局７と同様、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局出力部６０として機能するものとなっている。そして、ＭＣＵ７０と同様に、出力子局６の処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵ（以下、ＭＣＵ６０とする）の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局出力部６０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。また、入力子局７と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略、または簡略化するものとする。
【００５２】
出力子局６のアドレス抽出手段４３は、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、そのカウント値がアドレス設定手段４４で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングで出力タイミング検出手段４５と制御データ抽出手段６１に、制御データ信号を引き渡す。また、カウント値が参照アドレス設定手段４８で設定された参照アドレスデータと一致するタイミングで、入力タイミング検出手段４９に、監視データ信号を引き渡す。
【００５３】
制御データ抽出手段６１は、アドレス抽出手段４３から引き渡された制御データ信号からデータ値を抽出し、これをシリアルデータとして出力手段６２に引き渡す。出力手段６２は、制御データ抽出手段６１から引き渡されたシリアルデータをパラレルデータに変換し、出力部８に出力し、出力部８に所定の動作をさせる。
【００５４】
入力タイミング検出手段４９は、アドレス抽出手段４３から引き渡された監視データ信号の状態が変化するとき、例えば、電流有りが”ｏｎ”を、電流無しが”ｏｆｆ”を意味する場合に、それまで”ｏｆｆ”であった信号が”ｏｎ”の状態となったとき、その変化したタイミングを検出し、擬似入力変化タイミングとして故障検出手段５０に“ｈｉｇｈ”データとして引き渡す。また、それまで”ｏｎ”であった信号が”ｏｆｆ”の状態となったとき、その変化したタイミングを検出し、擬似入力変化タイミングとして故障検出手段５０に“ｈｉｇｈ”データとして引き渡す。
【００５５】
入出力子局４は、図７に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、出力タイミング検出手段４５、管理監視データ送信手段４６、監視データ送信手段４７、入力タイミング検出手段４９、制御データ抽出手段６１、出力手段６２、入力手段７１および故障検出手段５０を有する子局入出力部４０を備える。なお、この実施例の入出力子局４も、前記出力子局６および入力子局７と同様、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入出力部４０として機能するものとなっている。そして、ＭＣＵ６０およびＭＣＵ７０と同様に、入出力子局４の処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵ（以下、ＭＣＵ４０とする）の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入出力部４０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
【００５６】
この入出力子局４には、対応関係にある出力部８と入力部９の双方が接続されている。そして、出力部８の制御データの抽出処理と、入力部９の入力情報に基づいた監視データ信号の送出処理は、共に自局アドレスのデータ値に基づいて行われるものとなっている。すなわち、自局が対応する入力部９と対応関係にある出力部８の擬似出力変化タイミングは、自局アドレスのデータ値に基づいて得ることができる。そのため、この入出力子局４は、参照アドレス設定手段４８を備えていない。その他の構成手段は出力子局６または入力子局７の構成手段と実質的に同じものであるため、同符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５７】
次に、上記構成の制御・監視信号伝送システムにおける故障検出方式の手順について説明する。
制御部１は、適宜設定されたタイミングで、或いは利用者による任意の入力指示により、伝送ラインの断線検出または故障検出を指示するための管理制御データ１４を親局２に出力する。これを受けた親局２は、伝送ラインの断線の検出または故障検出の有無情報を要求する第一管理制御データＩＳＴｏと、ＩＤＸアドレステーブルに記憶されているデータ群の中の一つを指定する第二管理制御データＩＤＸｏを出力する。なお、親局２の管理データ部２２には、既に、図１０に示すＩＤＸアドレスデータテーブルが作成されており、スタート信号ＳＴとこれに続く制御・監視データ領域と管理データ領域で構成される伝送サイクル毎に、第二管理制御データＩＤＸｏによって、順次子局４、６、７の全てに対し割り付けられた先頭アドレスを指定していく。
【００５８】
第二管理制御データＩＤＸｏによるＩＤＸアドレステーブルのデータの指定は、テーブル番号に従ったものとなっている。すなわち、まず、テーブル番号１のインデックスアドレスデータ（＃ａｄ０）が選択され第二管理制御データＩＤＸｏとして出力される。そして、伝送サイクル毎に、各テーブル番号に対応する先頭アドレスデータに順次変更される。ただし、第二管理制御データＩＤＸｏでＩＤＸアドレステーブルのデータを指定する順番に制限は無く、例えば、機能による優先順位に従うものとしてもよい。
【００５９】
子局４、６、７の各々は、第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスと一致するとき、ＴＭ計測手段５５において、第一故障状態または第二故障状態または正常であることが検出された場合には、異常または正常を示す第一管理監視データＳＴｉと、第一故障状態、第二故障状態または正常状態の時間差データである第二管理監視データＩＤＸｉで構成される管理監視データ信号を、管理監視データ領域に重畳する。これを受けて、親局２では、管理監視データ信号から第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を抽出し制御部１に引き渡す。
【００６０】
制御部１では、第一管理監視データ１６の内容によって、所定の処理が実行される。具体的には、第一管理監視データ１６が異常を示すものであれば、異常表示を行う。また、管理監視データが“０”である場合は、共通データ信号線の断線と判断し、その旨の表示を行う。
【００６１】
以上の手順を経て制御部１では、子局４、６、７の各々についての故障の有無を把握することができる。更に、故障が有る場合には、出力部の出力変化タイミングから入力部の入力変化タイミングまでの時間差データを掴むことができるので、そのデータの内容により故障原因をある程度特定することができる。
【００６２】
なお、第一閾値および第二閾値は、制御部側から適宜変更することが可能となっている。その場合、第一閾値および第二閾値を変更することを示すデータと、変更後の第一閾値および第二閾値のデータを、管理制御データ領域に重畳し、子局４、６、７側で、これらを抽出させればよい。
【符号の説明】
【００６３】
１    制御部
２    親局
４    入出力子局
５    被制御装置
６    出力子局
７    入力子局
８    出力部
９    入力部
１１  出力ユニット
１２  入力ユニット
１３  制御データ
１４  管理制御データ
１５  監視データ信号のデータ
１６  第一管理監視データ
１７  第二管理監視データ
１８  管理判断手段
２１  出力データ部
２２  管理データ部
２３  タイミング発生部
２４  親局出力部
２５  親局入力部
２６  入力データ部
２９  記憶手段
３１  ＯＳＣ（発振回路）
３２  タイミング発生手段
３３  制御データ発生手段
３４  ラインドライバ
３５  監視信号検出手段
３６  監視データ抽出手段
３７  入力データ
３９  管理監視データ
４０  子局入出力部
４１  伝送受信手段
４２  管理制御データ抽出手段
４３  アドレス抽出手段
４４  アドレス設定手段
４５  出力タイミング検出手段
４６  管理監視データ送信手段
４７  監視データ送信手段
４８  参照アドレス設定手段
４９  入力タイミング検出手段
５０  故障検出手段
５１  ＩＳＴｏ抽出手段
５２  ＩＤＸｏ抽出手段
５３  子局アドレス指定検出手段
５４  閾値記憶手段（ＴＫ）
５５  ＴＭ計測手段
５６  符号化手段
５７  非対応検出手段
６０  子局出力部
６１  制御データ抽出手段
６２  出力手段
７０  子局入力部
７１  入力手段
８０  出力部一体型子局
９０  入力部一体型子局
ＴＲ  トランジスタ
【図１】
2013073001.tif 000003
【図２】
2013073001.tif 000004
【図３】
2013073001.tif 000005
【図４】
2013073001.tif 000006
【図５】
2013073001.tif 000007
【図６】
2013073001.tif 000008
【図７】
2013073001.tif 000009
【図８】
2013073001.tif 000010
【図９】
2013073001.tif 000011
【図１０】
2013073001.tif 000012
【国際調査報告】
2013073001.tif 000013
2013073001.tif 000014
2013073001.tif 000015
2013073001.tif 000016