(57)【要約】  【課題】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、システムの設置状況に応じた伝送クロック速度調整を、時間や手間をかけることなく容易に行うことを可能とする信号伝送方式を提供する。  【解決手段】制御部からの制御データとセンサ部からの監視データの伝送において、子局の各々は、前記伝送クロックの１周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号の時間長を計測し、前記時間長を、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と比較し、前記時間長が一致する前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定する。【選択図】  図１
2011108136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備え、
前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および／または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有し、
前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの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前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記一連のパルス状信号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し、
前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および／または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する制御・監視信号伝送システムにおいて、
前記子局の各々は、前記伝送クロックの１周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定することを特徴とする信号伝送方式。
【請求項２】
前記子局の各々は、前記スタート信号の終了を起点とし、自局において前記伝送クロック速度に対応し前記タイミング信号に同期する請求項１に記載の信号伝送方式。
【請求項３】
前記一連のパルス状信号に、前記制御データと前記監視データとで構成される制御・監視データ領域と異なる、前記子局の応答状態を示す応答データを含む管理データ領域が設けられている請求項１又は２に記載の信号伝送方式。
【請求項４】
前記共通のデータ信号線に接続されている前記子局の数について、前記伝送クロック速度および／または前記共通のデータ信号線の総延長に対応して予め定められた数に対する適否判断が行われる請求項１から３のいずれかに記載の信号伝送方式。
【請求項５】
前記親局は、上位速度の設定を行った際に前記子局から得られたデータを、その前の下位速度の設定を行った際に前記子局から得られたデータと比較し、一致した場合は、より上位の速度に設定し、一致しない場合は、前記下位速度を安定速度とする請求項１から４のいずれかに記載の信号伝送方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の制御部と複数の被制御装置を備え、制御部及びデータ信号線に親局が接続され、複数の被制御装置に対応する複数の子局が、共通のデータ信号線及び対応する被制御装置に接続される構成の制御・監視信号伝送システムに好適な、信号伝送方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の制御部と複数の被制御装置（制御部の指示に応じて動作する被制御部と制御部に情報を送信するセンサ部とで構成されるもの）を備える制御システムにおいて、配線の数を減らすことは、配線スペースの低減、配線工数の低減、装置製作工期の低減、或いは設備の小型化に繋がり、これによって、設備の信頼性向上、コスト低減などを図ることができる。【０００３】
そこで、上記のような制御システムにおいて配線の数を減らす試みがなされている。具体的には、電源を含むクロック信号の線路に、各クロックに対応する１つ（１ビット）の制御信号やセンサ信号（被制御装置からの入力信号）を重畳する信号伝送方式を採用することで、制御部と被制御装置の間の省配線が実現されている。【０００４】
また、この信号伝送方式において、制御部と被制御装置との間における信号伝送速度を高めるための手法が特開２００２−２７１８７８号公報に開示されている。ここで開示されている制御・監視信号伝送システムは、制御部及び共通のデータ信号線に親局が接続され、複数の被制御装置に対応する複数の子局が、共通のデータ信号線及び対応する被制御装置に接続される構成となる。そして、制御部から被制御部への制御信号を所定のデューティ比の２値（電源電圧のレベルとこれ以外のレベル）信号とするとともに、センサ部から制御部への監視信号を電流信号の有無として電源電圧のレベルの立ち上がり時に検出する。これにより、電源を含むクロック信号に、制御部から被制御部への制御信号に加えて、センサ部から制御部への監視信号をも重畳することができる。従って、制御部と被制御部およびセンサ部間の双方向の高速な信号伝送を実現することができると共に、制御信号と監視信号とを共通のデータ信号線に出力し、かつ、これらを同時に双方向に伝送することができる。この結果、共通のデータ信号線において制御信号又は監視信号を伝送する期間を別々に設ける必要をなくすことができ、信号伝送の速度（レート）を従来の２倍に高速化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７１８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の制御・監視信号伝送システムで採用されている伝送方式において、各子局は、スタート信号の終了を起点とする伝送クロックを、アドレスデータとして順次カウントすることにより自局に対する制御信号を抽出するとともに、自局からの監視信号を重畳すべきタイミングを把握するものとなっている。そのため、親局と子局との間で、データ送受信の確認等のコマンドを授受する必要が無く、省配線下における信号伝送速度の高速化が可能となっている。【０００７】
ところが、伝送クロックが各子局において正しく認識されるためには、伝送距離や接続されている子局の数などの状況に応じて伝送クロック速度を適切に調整することが必要となっていた。そして、伝送クロック速度は、これまで、伝送距離や子局の台数を考慮して人の判断で行い、さらにその速度調整のための設定も、複数の子局の全てについて手作業で行う必要があったため、時間や手間がかかるという問題があった。【０００８】
そこで本発明は、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、システムの設置状況に応じた伝送クロック速度調整を、時間や手間をかけることなく容易に行うことを可能とする信号伝送方式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】
本発明に係る信号伝送方式は、制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて使用されるものである。前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および／または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有する。前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有する。また、前記親局は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの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、前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記一連のパルス状信号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。前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および／または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロック信号の１周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する。そして、前記子局の各々は、前記伝送クロックの１周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定する。【００１０】
なお、本発明において所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合とは、例えば、所定時間長値が４０００μｓの場合、計測された時間長が３０００〜５０００μｓの範囲となる場合である。【００１１】
また、本発明の信号伝送方式が使用される制御・監視信号伝送システムでは、子局の数が少なく伝送距離も短くなる場合には伝送クロック速度を高めることが可能となる一方で、子局の数が増え伝送距離が長くなる場合においても安定した伝送を実現するためには速度を下げなくてはならず、従って、子局の数に応じた適正速度は予め決められることになる。すなわち、伝送クロック速度は、タイミング信号の周期に基づき、予め決められたものとなっている。実用化されている制御・監視信号伝送システムにおける伝送クロック速度を具体例として挙げると、子局の数が６４個以下であれば４０ｋＨｚ（伝送クロックの１周期は２５μｓ）、１００個以下であれば２０ｋＨｚ（１周期は５０μｓ）、１２８個以下であれば１０ｋＨｚ（１周期は１００μｓ）などの例がある。【００１２】
更に、本発明の信号伝送方式が使用される制御・監視信号伝送システムにおいて、スタート信号のパルス幅は、伝送クロックの１周期の長さを基準として予め定められている。例えば、伝送クロックの１周期の長さをＴｃとした場合、スタート信号のパルス幅はその５倍（５Ｔｃ）などとされる。【００１３】
前記子局の各々は、前記スタート信号の終了を起点とし、自局において前記伝送クロック速度に対応し前記タイミング信号に同期してもよい。【００１４】
前記一連のパルス状信号に、前記制御データと前記監視データとで構成される制御・監視データ領域と異なる、前記子局の応答状態を示す応答データを含む管理データ領域が設けられていてもよい。【００１５】
前記共通のデータ信号線に接続されている前記子局の数について、前記伝送クロック速度および／または前記共通のデータ信号線の総延長に対応して予め定められた数に対する適否判断が行われるものとしてもよい。【００１６】
前記親局は、上位速度の設定を行った際に前記子局から得られたデータを、その前の下位速度の設定を行った際に前記子局から得られたデータと比較し、一致した場合は、より上位の速度に設定し、一致しない場合は、前記下位速度を安定速度とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る信号伝送方式によれば、使用される制御・監視信号伝送システムにおいて予め定められている複数種類の伝送クロック速度の中から、実際に使用されている速度を各々の子局において認識させ、その認識された伝送速度に設定させることができる。すなわち、伝送クロック速度の認識には、スタート信号の時間長を計測し、その時間長を、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と比較する。そして、その時間長が所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合は、その所定時間長値に対応する伝送クロック速度を伝送速度として設定する。従って、システムの設置状況に応じた速度調整を、時間や手間をかけることなく容易に行うことが可能となる。【００１８】
一連のパルス状信号には、制御データと監視データとで構成される制御・監視データ領域と異なる、子局の応答状態を示す応答データを含む管理データ領域を設けておくことが好ましい。この場合、応答データを利用して、各子局が設定された伝送クロック速度に追従しているかどうかを検出することができる。【００１９】
また、共通のデータ信号線に接続されている子局の数について、伝送クロック速度および／または共通のデータ信号線の総延長に対応して予め定められた数に対する適否判断が行われるものであれば、例えば、設定予定の伝送クロック速度に対し適正な数を超えた子局が接続されたことがわかるため、そのような場合に警告を発し、接続されている子局の数に対し不適切な速度が実行されることを予め防止できる。【００２０】
さらに、親局が、上位速度の設定を行った際に子局から得られたデータを、その前の下位速度の設定を行った際に子局から得られたデータと比較し、一致した場合は、より上位の速度に設定し、一致しない場合は、下位速度を安定速度とするものであれば、システムの設置状況に適して安定した最速の伝送クロック速度を自動的に設定することが可能となる。なお、上位速度とはより速い速度を、逆に下位速度とはより遅い速度を意味する。また、親局において比較されるデータは、例えば、上記応答データであってもよく、実データ（監視データ）そのものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る信号伝送方式の実施例において親局と子局との間で授受される伝送信号のスタート信号およびその直後部分と、親局で生成されるタイミング信号および子局で生成される擬似タイミング信号を対比させて示し、（ａ）は伝送速度が高速の場合のタイムチャート図、（ｂ）は伝送速度が低速の場合のタイムチャート図である。
【図２】同信号伝送方式が採用された制御・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】子局出力部のブロック図である。
【図５】子局入力部のブロック図である。
【図６】親局と子局との間で授受される伝送信号における管理・監視データ領域の一部分を示すタイムチャート図である。
【図７】親局と子局の間の伝送方式の模式図である。
【図８】親局と子局との間で授受される伝送信号における管理・監視データ領域の一部分と、子局で生成される擬似タイミング信号を対比させて示すタイムチャート図である。
【図９】親局に記憶されるアドレステーブルの模式図である。
【図１０】監視データの表現形式として電圧レベルの高低を採用した更に他の実施例において親局と子局との間で授受される信号のタイムチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜９を参照しながら、本発明に係る信号伝送方式の実施例を説明する。
まず、この信号伝送方式が採用されている制御・監視信号伝送システムの構成について説明する。この制御・監視信号伝送システムは、図２に示すように、制御部１および共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、データ信号線ＤＰ、ＤＮとする）に接続された親局６と、前記データ信号線ＤＰ、ＤＮおよび対応する被制御装置５に接続された複数の子局２を備える。被制御装置５は、制御部１の出力指示に応じて動作する被制御部５１、または、制御部１へ入力情報を伝えるセンサ部５２を有している。なお、図示はしないが、被制御装置５は被制御部５１とセンサ部５２の双方を有するものとしてもよい。被制御部５１は、被制御装置５を構成する種々の部品、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、ランプ等からなる。一方、センサ部５２は、対応する被制御部５１に応じて選択され、例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光センサ等からなり、オン、オフの状態（２値信号）を出力する。
【００２３】
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および初期設定（イニシャライズ）信号データ１４を送出する出力ユニット１１と、被制御装置５側からのセンサデータ（監視データ信号のデータ）１５および応答データ１６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６に接続されている。
【００２４】
親局６は、図３に示すように、出力データ部６１、ＩＤＸアドレスデータ部６２、タイミング発生部６３、親局出力部６４、親局入力部６５、入力データ部６６、応答データ抽出手段７８及び応答データ検出手段７９を備える。
【００２５】
出力データ部６１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親局出力部６４へ引き渡す。この制御データ１３は、被制御部５１の動作指示を行うものである。
【００２６】
ＩＤＸアドレスデータ部６２は、その内部に備えるＩＤＸアドレステーブル６８の中に、ＩＤＸアドレスデータを記憶している。ＩＤＸアドレスデータは、応答状態の確認対象となる子局２を特定するためのデータであり、子局２のアドレス（後述する伝送クロック信号の１周期毎に割り当てられたアドレス）が用いられる。図９にＩＤＸアドレステーブルの１例を示す。これらＩＤＸアドレスデータは、制御データ発生手段７３及び応答データ検出手段７９に引き渡される。ＩＤＸアドレステーブル６８は、前記初期設定信号データ１４を受けて生成されるが、その生成手順は後述する。
【００２７】
タイミング発生部６３は、発振回路（ＯＳＣ）７１とタイミング発生手段７２からなり、ＯＳＣ７１を基にタイミング発生手段７２が、この伝送システムのタイミングクロック（本発明のタイミング信号に相当する）を生成し親局出力部６４に引き渡す。親局出力部６４は、制御データ発生手段７３とラインドライバ７４からなり、制御データ発生手段７３が、出力データ部６１から受けたデータと、タイミング発生部６３から受けたタイミングクロックに基づき一連のパルス状信号である制御データ信号を生成し、ラインドライバ７４を介してデータ信号線ＤＰ、ＤＮに送出する。ここで、データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出される制御データ信号は、本発明における、一連のパルス状信号に相当するものであるが、以下、データ信号線ＤＰ、ＤＮを流れる制御データ信号を伝送クロック信号というものとする。ラインドライバ７４は、また、ＤＣ電源７５から電源供給を受け、伝送クロック信号とともに、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由し、子局２の回路電源を供給する。
【００２８】
親局入力部６５は監視信号検出手段７６と監視データ抽出手段７７で構成され、入力データ部６６および応答データ抽出手段７８へ入力データを送出する。監視信号検出手段７６は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局２から送出された監視データ信号と、応答データ信号とを検出する。子局２から送出される監視データ信号は、センサ部５２における検知対象の検知の有無が電流レベルとして表わされたもので、スタート信号が送信された後、各子局２から順次受け取るものとなっている。また、応答データ信号は、後述の応答確認に対する子局２の応答信号が電流レベルとして表わされたものとなっている。そして、監視データ信号の監視データおよび応答データ信号の応答データは、タイミング発生手段７２の信号に同期して監視データ抽出手段７７で抽出され、直列の入力データとして入力データ部６６および応答データ抽出手段７８に送出される。
【００２９】
応答データ抽出手段７８では、応答データが抽出され応答データ検知手段７９に引き渡される。応答データ検知手段７９では、応答データ抽出手段７８から引き渡された応答データと、ＩＤＸアドレスデータ部６２から引き渡されたＩＤＸアドレスデータに基づき、確認対象となる子局２からの応答があったかどうかの判断をし、その結果を入力データ部６６に引き渡す。また、ＩＤＸアドレステーブル６８の生成時（前記初期設定信号データ１４を受けたとき）は、応答の有無をＩＤＸアドレスデータ部６２に返す。
【００３０】
親局入力部６５および応答データ検知手段７９から直列の入力データを受け取った入力データ部６６は、その直列の入力データを並列（パラレル）データに変換し、センサデータ１５として制御部１の入力ユニット１２へ引き渡す。
【００３１】
親局６は、また、伝送インターフェイス回路として、伝送ブリーダ電流回路６７を有している。伝送ブリーダ電流回路６７は、親局出力部６４内のラインドライバ７４に接続されており、データ信号線ＤＰとＤＮ間の伝送路を安定化させる。
【００３２】
子局２は、擬似タイミング発生部２０と、子局出力部３０または子局入力部４０を備える。ただし、対応する被制御装置５が被制御部５１とセンサ部５２の双方を有する場合、子局２は子局出力部３０と子局入力部４０の双方を備えることになる。子局出力部３０と子局入力部４０は、その各々がデータ信号線ＤＰ、ＤＮに接続される。そして、子局入力部４０は、センサ部５２から受けた信号を監視データ信号としてデータ信号線ＤＰ、ＤＮに送出する。一方、子局出力部４０は、データ信号線ＤＰ、ＤＮ上を伝送される伝送クロック信号から必要な情報を抽出し、被制御部５１を動作させる。
【００３３】
擬似タイミング発生部２０は、親局６のタイミング発生部６３と同様、図示しない発振回路（ＯＳＣ）とタイミング発生手段からなり、ＯＳＣを基に、前記タイミング発生部６３で生成されるタイミングクロックと同期する擬似タイミング信号を生成し、子局出力部３０と子局入力部４０に引き渡す。
【００３４】
子局出力部３０は、図４に示すように、アドレス設定手段３１、アドレス抽出手段３２、子局データ出力手段３３、出力データ部３４、速度判定手段３５、および制御データ信号抽出手段３６を備えている。また、接続端子ｏｕｔＮを備え、そこに被制御部５１が接続されている。
【００３５】
なお、この子局出力部３０には、マイクロコンピュータ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）３９が搭載されており、アドレス設定手段３１、アドレス抽出手段３２、子局データ出力手段３３、出力データ部３４、および速度判定手段３５、のそれぞれにおける処理は、ＭＣＵ３９により行われるものとなっている。そして、それぞれの処理において必要となる演算や記憶は、ＭＣＵ３９の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるものとなっている。ただし、図４においては、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、その図示を省略するものとする。
【００３６】
データ信号線ＤＰ、ＤＮの伝送クロック信号は、制御データ信号抽出手段３６を経て、アドレス設定手段３１と速度判定手段３５に引き渡される。アドレス設定手段３１は、図示しないアドレス設定スイッチで設定されたアドレス値を認識し、そのアドレスと伝送クロック信号をアドレス抽出手段３２に引き渡す。なお、アドレスの設定は、スイッチ等による機械的方法に限定されず、例えば、予め設定された値を親局６から送信し、それを記憶させる方法で行ってもよい。
【００３７】
速度判定手段３５は、スタート信号の時間長を計測し、その時間長を、ＲＯＭに記憶されている所定時間長値と比較する。そして、時間長が所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合、その所定時間長値に対応する伝送クロック速度を、前記親局６との伝送速度と判断し、その判断値を、スタート信号の終了タイミングで擬似タイミング発生部２０に引き渡す。なお伝送速度の判断手順は後述する。
【００３８】
擬似タイミング発生部２０は、速度判定手段３５からの入力に基づいて、スタート信号の終了を起点とし、親局６との伝送クロック速度に対応しタイミング信号に同期した擬似タイミング信号を、アドレス抽出手段３２に引渡す。
【００３９】
アドレス抽出手段３２は、前記擬似タイミング信号に基づいて自局のデータを抽出するタイミングを得て、伝送クロック信号から自局のデータを抽出し、そのデータを子局データ出力手段３３に引き渡す。子局データ出力手段３３に引き渡されたデータは、更に出力データ部３４に引き渡され、それらデータに基づき被制御部５１が動作する。
【００４０】
この子局出力部３０は、特に専用の電源を保有していないが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮから供給される、電源が重畳された伝送クロック信号から、子局出力部３０内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。
【００４１】
子局入力部４０は、図５に示すように、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、子局データ入力手段４３、入力データ部４４、速度判定手段４５、および制御データ信号抽出手段４６を備えている。また、接続端子ｉｎＮを備え、そこにセンサ５２が接続されている。更に、この子局入力部４０にも、子局出力部３０と同様にマイクロコンピュータ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）４９が搭載されており、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、子局データ入力手段４３、入力データ部４４、および速度判定手段４５のそれぞれにおける処理は、ＭＣＵ４９により行われるものとなっている。なお、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、速度判定手段４５、および制御データ信号抽出手段４６は、子局出力部３０のアドレス設定手段３１、アドレス抽出手段３２、速度判定手段３５、および制御データ信号抽出手段３６とほぼ同一の構成であり、ほぼ同一の動作をするため、その説明は省略する。また、図６においては、図５と同様、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、その図示を省略するものとする。
【００４２】
入力データ部４４は、センサ部５２から入力された１又は複数の（ビットの）データ信号を子局データ入力手段４３に引き渡す。ここで引き渡されたデータは、子局データ入力手段４３において保持される。子局データ入力手段４３では、自局のデータを伝送クロック信号に重畳させるタイミングがアドレス抽出手段４２から入力されると、保持している１又は複数のデータに応じて、Ｉｏｕｔ０信号の出力を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とする。Ｉｏｕｔ０信号が“ｏｎ”の場合、トランジスタ４７は”ｏｎ”となり、データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視データ信号が出力される。ここで子局データ入力手段４３は、監視データ信号についての並列／直列変換を行い、出力される監視データ信号は直列の信号となる。このとき監視データ信号のデータ値は、既述のように、伝送クロック信号の１周期の前半（低電位レベルの期間）における電流レベルとして表現される。
【００４３】
子局データ入力手段４３は、また、伝送クロック信号における後述の管理データ領域が自局に割り当てられているときにも、Ｉｏｕｔ０信号の出力を”ｏｎ”とし、データ信号線ＤＰ、ＤＮに応答データ信号を出力する。
【００４４】
なお、子局入力部４０も、子局出力部３０と同様に、電源を重畳された伝送クロック信号から、子局入力部４０内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。
【００４５】
親局出力部６４からデータ信号線ＤＰ、ＤＮに送出される伝送クロック信号のデータ値は、伝送クロックの１周期における電圧レベルの高い期間の幅（電圧パルスの幅）により表現される。この実施例では、図６、図８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＋１９Ｖ）とされている。そして、電圧パルスの幅は、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て、図１、或いは図８の破線で示すように拡張される。また、この伝送クロック信号の１周期毎にはアドレス（ＡＤＲ０、ＡＤＲ１、ＡＤＲ２などと表示する）が割り当てられている。
【００４６】
図６に、伝送クロック信号の一例を示す。この実施例においては、各アドレス番号０、１、２、３における制御データの値（出力データ）はそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表わすものとなっている。一方、監視データの値（入力データ）は、伝送クロック信号の１周期の前半（低電位レベルの期間）における電流レベルとして表現される。この実施例では、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）を流し、“０”の場合にはブリーダ電流（例えば、１０ｍＡ）のみとして表現されている。従って、各アドレス番号０、１、２、３における監視データはそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表わすことになる。 
【００４７】
なお、図６において図示は省略されているが、図１、或いは図８に示すように、伝送クロック信号には、一連のパルス状信号の始まりを示すスタート信号（ＳｔａｒｔＢｉｔ）が形成される。スタート信号は、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される。この実施例では、伝送クロック信号の１周期Ｔｃの５倍（５Ｔｃ）とされている。
【００４８】
図７は、この制御・監視信号伝送システムにおける伝送手順を模式的に示したものである。この伝送手順では、スタート信号ＳＴの後に、制御データｏｕｔ０〜ｏｕｔｎと、監視データｉｎ０〜ｉｎｎとで構成される制御・監視データ領域が続き、さらに、その後に、応答データＣＤＴが重畳される管理データ領域が続いたものとなっている。子局２は、既述のように、自局で生成した擬似伝送クロック信号に基づいて自局のデータを抽出するタイミングを得て、この制御・監視データ領域から自局が受信すべき制御データを取り込むものとなっている。
【００４９】
図８に示すように、親局６で生成されるタイミングクロックに同期している擬似タイミング信号において、パルス信号が立上るタイミングは、伝送クロック信号におけるパルス信号の変化のタイミングと一致することになる。図８の場合であれば、伝送クロック信号の始まりであるＰ０を起点とし、伝送クロック信号の各周期が開始するタイミングＰ１、Ｐ２、Ｐ３は擬似タイミング信号のパルスが４回立上る毎に出現する。また、制御データを判断すべきタイミングについては、最初の周期におけるタイミングＰ０１、Ｐ０２はパルスの２回目および３回目の立上りで、次の周期におけるタイミングＰ１１、Ｐ１２はその周期が開始するタイミングＰ１と一致するパルスから数えて２回目および３回目のパルスの立上りで出現する。そして、以降も同様に、その周期が開始するタイミングと一致するパルスから数えて２回目および３回目のパルスの立上りが、制御データを判断すべきタイミングとなる。そこで、子局２は、擬似タイミング信号のパルスの立上りをカウントすることで自局に対応するアドレス（自局のデータを重畳すべきタイミング）が到来したことを判断した場合は、監視データ信号を、伝送クロックの１周期の前半である低電位レベルに重畳するとともに、そこから２回目のパルスおよび３回目のパルスの立上りに対応して伝送クロック信号の電圧を検出し、自局が受信すべき制御データの値を得ている。例えば、２回目のパルスの立上りに対応した伝送クロック信号の電圧が高電位であれば制御データが”１”であり、２回目のパルスの立上りに対応した伝送クロック信号の電圧が低電位で３回目のパルスの立上りに対応した伝送クロック信号の電圧が高電位であれば制御データが”０”であると判断し、それぞれに応じた処理を行う。
【００５０】
次に、この制御・監視信号伝送システムにおける信号伝送方式について説明する。
子局２は、既述のように、速度判定手段３５、４５によって伝送クロック速度を認識しその調整を行う。伝送クロック速度の認識は、スタート信号の時間長を計測し、その時間長を、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と比較する。この場合、計測された時間長が所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合、その所定時間長値に対応する伝送クロック速度が、実際の伝送速度となる。この実施例では、タイミング信号（あるいは擬似伝送クロック）の４周期を伝送クロック信号の１周期とし、タイミング信号の１周期の短い高速（図１（ａ）に示す場合）と、タイミング信号の１周期の長い低速（図１（ｂ）に示す場合）、が設定されている。タイミング信号の１周期は、使用状況に応じて適宜設定することができるが、例えば、高速の場合を１００μｓ、低速の場合を２００μｓと設定すれば、スタート信号の時間長が２０００μｓとなる場合は高速と、４０００μｓとなる場合は低速となる。
【００５１】
なお、スタート信号の時間長は配線の敷設状況等の影響を受けるため、伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値と厳密に一致しない場合がある。そのため、所定時間長値に対し、ある程度の幅を持たせることが好ましい。例えば、所定時間長値が４０００μｓの場合、計測された時間長が３０００〜５０００μｓであれば、その所定時間長値に対応する速度が設定されているものと判断してもよい。
【００５２】
更に、子局２は、既述のように、伝送クロック信号における管理データ領域が自局に割り当てられているとき、応答データ信号を出力する。各子局２に対する管理データ領域の割り当ては、ＩＤＸアドレステーブル６８に基づいて行われる。親局６は、前記ＩＤＸアドレステーブル６８に記憶されているインデックスアドレスデータ群の中から、まず、テーブル番号０のインデックスアドレスデータ（図９の実施例では＃ａｄ０）を選択し、これを伝送する。続けて、スタート信号から開始される、制御データ、監視データおよび管理データの、一連のデータ群（１フレーム伝送サイクル）毎に、各テーブル番号に対応するインデックスアドレスデータを順次に伝送する。各子局２では、自局に割り当てられたアドレスがインデックスアドレスデータＩＤＸのデータ値と一致するとき、応答データＣＤＴを送出する。
【００５３】
親局６は、応答データＣＤＴのデータ群を記憶しておき、上位速度の設定を行った際に得られるデータ群の各データが、その前の下位速度の設定を行った際に得られたデータ群の各データと比較する。そしてそれらが完全に一致すれば「安定伝送速度」と、一致しなければ「不安定伝送速度」と判断する。そして、「安定速度」と判断された場合は、より上位の速度に設定し、同じ処理を繰り返し、「不安定速度」と判断された場合は、その前の下位速度を安定速度としてフィックスする。すなわち、「不安定速度」と判断されるまで、設定速度を順次高くしていくことにより、システムの設置状況に適して安定した最速の速度設定が自動的になされることになる。例えば、この実施例では、高速の場合に得られる応答データＣＤＴのデータ群が、低速の場合に得られる応答データＣＤＴのデータ群と完全一致すれば、安定した伝送クロック速度として高速が自動的にフィックスされることになる。なお、「安定伝送速度」或いは「不安定伝送速度」の判断を行う際に比較されるデータは、応答データＣＤＴに制限されず、実データ（監視データ）そのものであってもよい。ただし、実データを利用する場合は、所定の伝送サイクルにおいて、予め決められたデータ値を入力させることとし、その所定の伝送サイクルでの判断を行なうことになる。
【００５４】
ＩＤＸアドレステーブル６８は、制御部１から初期設定指令により作成される。初期設定指令を示す初期設定信号１４を受けた親局６は、伝送クロック信号における管理データ領域のインデックスアドレスデータＩＤＸを、１フレーム伝送サイクル毎に、最大アドレス値に達するまで１ずつ加算していく。各子局２では、自局に割り当てられたアドレスが、インデックスアドレスデータＩＤＸのデータ値と一致する場合、応答データＣＤＴを返す。応答データＣＤＴがあった場合、そのアドレスが、インデックスアドレス検出部６２の内部に備えてある内部メモリの中にインデックスアドレスデータとして、記憶される。この際、伝送速度は、確実に接続される低速が選択されるため、速度の適否の判断は行われない。
【００５５】
インデックスアドレスデータの数は、この制御・監視信号伝送システムにおいて接続されている子局２の数となるが、この子局２の数が増えた場合にも安定した伝送を実現するためには、低速とする必要がある。そこで、制御部１には、予め定められた複数種類の伝送クロック速度の各々に対し、共通のデータ信号線の総延長を考慮して予め定められた子局２の適正接続数が記憶されている。そして、インデックスアドレスデータの数、すなわち子局２の数が、実行すべき速度に対応する適正接続数を超える場合には、制御部１に対し警告信号が送出されるようになっている。そのため、接続されている子局２の数に対し不適切な速度が実行されることを予め防止できる。
【００５６】
なお、この実施例では、制御データの表現形式として電圧パルスの幅を、監視データの表現形式として電流の有無を採用しているが、その表現形式に制限はなく、電圧パルスレベルや、電流パルスの幅或いはレベルなど、その他の表現形式を適宜採用してもよい。図１０に、監視データの表現形式として電圧パルスレベルを採用した場合の実施例を示す。また、この実施例では、子局２の処理タイミングは自局で生成する擬似伝送クロック信号を利用して得ることとしているが、処理タイミングを得る手法に制限はなく、例えば、タイマを利用する手法であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１    制御部
２    子局
５    被制御装置
６    親局
１１  出力ユニット
１２  入力ユニット
１３  制御データ
１５  センサデータ
２０  擬似タイミング発生部
３０  子局出力部
３１  アドレス設定手段
３２  アドレス抽出手段
３３  子局データ出力手段
３４  出力データ部
３５  速度判定手段
３６  制御データ信号抽出手段
３９、４９  ＭＣＵ
４０  子局入力部
４１  アドレス設定手段
４２  アドレス抽出手段
４３  子局データ入力手段
４４  入力データ部
４５  速度判定手段
４６  制御データ信号抽出手段
４７  トランジスタ
５１  被制御部
５２  センサ部
６１  出力データ部
６３  タイミング発生部
６４  親局出力部
６５  親局入力部
６６  入力データ部
６７  伝送ブリーダ電流回路
７１  発信器
７２  タイミング発生手段
７３  制御データ発生手段
７４  ラインドライバ
７５  ＤＣ電源
７６  監視信号検出手段
７７  監視データ抽出手段
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月21日(2011.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備え、
前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および／または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有し、
前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号と、前記制御部からの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前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記一連のパルス状信号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し、
前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および／または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する制御・監視信号伝送システムにおいて、
前記子局の各々は、前記スタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定することを特徴とする信号伝送方式。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る信号伝送方式は、制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて使用されるものである。前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および／または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有する。前記親局は、所定の周期の伝送クロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有する。また、前記親局は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期の長さを基準として予め定められたパルス幅を有するスタート信号と、前記制御部からの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、前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記一連のパルス状信号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。前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロックの１周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および／または、前記タイミング信号の制御下で、前記伝送クロック信号の１周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状信号に重畳する。そして、前記子局の各々は、前記スタート信号の時間長を計測し、前記時間長が、予め定められた複数種類の伝送クロック速度に基づいて得られる所定時間長値に対し、所定の範囲内である場合前記所定時間長値に対応する前記伝送クロック速度を、前記一連のパルス状信号の伝送速度として設定する。
【国際調査報告】
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