(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の端末機器を備え、繰り返し伝送される伝送信号を用いた第１プロトコルの通信と伝送路を共用し、前記伝送信号のうち所定の重畳可能期間に重畳される重畳信号を伝送する第２プロトコルの通信を用いて前記端末機器同士が端末情報を授受する通信システムであって、
前記端末情報の送信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記端末機器が出力する前記端末情報を前記重畳信号に変換して前記伝送路に送出する下位重畳装置と、前記端末情報の受信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記伝送路から受信した前記重畳信号を前記端末情報に変換して前記端末機器に出力する上位重畳装置とを備え、
前記伝送路には複数台の前記下位重畳装置が接続されており、
前記複数台の前記下位重畳装置の各々は、前記端末機器に接続される端末接続部と、当該端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した前記端末情報を蓄積するバッファ部と、前記上位重畳装置からの情報要求に応じて前記端末情報を前記重畳信号により返信する通信部とを備え、
前記情報取得部は、他の前記下位重畳装置に接続されている前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、当該情報要求によって指定されるタイミングで前記端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得し、当該端末情報を前記バッファ部に一旦蓄積し、
前記通信部は、前記端末接続部に接続された前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、前記端末接続部に接続されている前記端末機器の前記端末情報を返信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記情報取得部は、同一タイミングで取得された前記端末情報の返信を求めて複数台の前記下位重畳装置に対して順次送信される一連の前記情報要求につき、１回のみ前記端末機器から前記端末情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記端末機器は１台の前記下位重畳装置に複数台接続されており、前記情報取得部は、指定されたタイミングで、前記端末接続部に接続されている全ての前記端末機器から前記端末情報を取得し前記バッファ部に蓄積することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記下位重畳装置は、前記上位重畳装置からの前記情報要求を受けると、前記端末接続部に接続されている全ての前記端末機器から取得した前記端末情報を前記通信部から返信し、前記上位重畳装置は、前記下位重畳装置から返信された前記端末情報を蓄積する蓄積部を備え、前記端末情報の受信側になる前記端末機器に対して前記情報要求の送信先の前記端末機器の前記端末情報のみを前記蓄積部から出力することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
複数台の端末機器を備え、繰り返し伝送される伝送信号を用いた第１プロトコルの通信と伝送路を共用し、前記伝送信号のうち所定の重畳可能期間に重畳される重畳信号を伝送する第２プロトコルの通信を用いて前記端末機器同士が端末情報を授受し、
前記端末情報の送信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記端末機器が出力する前記端末情報を前記重畳信号に変換して前記伝送路に送出する下位重畳装置と、前記端末情報の受信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記伝送路から受信した前記重畳信号を前記端末情報に変換して前記端末機器に出力する上位重畳装置とを備え、前記伝送路に複数台の前記下位重畳装置が接続された通信システムに前記下位重畳装置として用いられ、
前記端末機器に接続される端末接続部と、当該端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した前記端末情報を蓄積するバッファ部と、前記上位重畳装置からの情報要求に応じて前記端末情報を前記重畳信号により返信する通信部とを備え、
前記情報取得部は、他の前記下位重畳装置に接続されている前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、当該情報要求によって指定されるタイミングで前記端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得し、当該端末情報を前記バッファ部に一旦蓄積し、
前記通信部は、前記端末接続部に接続された前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、前記端末接続部に接続されている前記端末機器の前記端末情報を返信する
ことを特徴とする重畳装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返し伝送される伝送信号を用いた第１プロトコルの通信と伝送路を共用し、伝送信号のうち定められた重畳可能期間に重畳される重畳信号を伝送する第２プロトコルの通信を用いて端末機器同士が端末情報を授受する通信システムおよび重畳装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、伝送路に対して伝送ユニット（親機）および複数台の通信装置（子機）が接続され、各通信装置と伝送ユニットとの間で通信を行う通信システムが広く普及している。この種の通信システムの一例として、伝送ユニットが定期的に通信装置の状態を監視し、通信装置の状態に変化があった場合、その状態変化に対応する処理を行うように伝送ユニットから他の通信装置に信号を送るシステムがある（たとえば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ただし、上記構成の通信システムは、通信装置同士が常に伝送ユニットを経由して通信を行い、伝送ユニットが通信装置に対してポーリングを行うため通信速度が遅く、たとえばアナログ量のように比較的データ量の多い情報の伝送には不向きである。さらに、上記通信システムは、伝送ユニットの故障時などにシステム全体が停止してしまうため、システムとしての信頼性が低いという問題もある。
【０００４】
そこで、伝送ユニットを介して通信装置同士が通信を行う既設の通信システムと、通信装置同士がピア・ツー・ピア（Ｐ２Ｐ）で直接通信を行う通信システムとを混在させた通信システムが提案されている（たとえば特許文献４参照）。この通信システムにおいては、伝送ユニット（親機）を介して通信する第１通信装置（第１通信端末）と、互いに直接通信する第２通信装置（第２通信端末）とが伝送路を共用するので、既設の通信システムに第２通信装置を容易に増設することができる。
【０００５】
第１通信装置は伝送ユニットから伝送路に繰り返し送出される伝送信号（第１プロトコルの信号）を用いた第１プロトコルの通信を行い、第２通信装置は伝送信号に重畳される重畳信号（第２プロトコルの信号）を用いた第２プロトコルの通信を行う。重畳信号は、伝送信号のうち所定の重畳可能期間に重畳される。
【０００６】
この種の通信システムの例として、伝送路に対し第２通信装置を介して接続された端末機器を備えたシステムが提案されている（図１（ａ）参照）。この通信システムは、伝送ユニット１が接続された伝送路２に対し、第２通信装置となる上位重畳装置３、下位重畳装置４１，４２，４３のそれぞれを介して接続された上位端末機器５と下位端末機器６１，６２，６３との２種類の端末機器を備えている。上位端末機器５は、上位重畳装置３とは別経路でも伝送路２に接続されている。以下、下位重畳装置４１，４２，４３を区別しないときにはこれらをまとめて下位重畳装置４と呼び、下位端末機器６１，６２，６３を区別しないときにはこれらをまとめて下位端末機器６と呼ぶ。
【０００７】
上記通信システムでは、上位重畳装置３−下位重畳装置４間で行われる第２プロトコルの通信により、上位端末機器５−下位端末機器６間で端末情報が授受される。ここでいう端末情報は、たとえば下位端末機器６で計測される電気機器の消費電力などである。すなわち、下位端末機器６から上位端末機器５に端末情報を送る場合、下位重畳装置４は下位端末機器６が出力する端末情報を重畳信号に変換して伝送路２に送出し、上位重畳装置３は伝送路２から受信した重畳信号を端末情報に変換して上位端末機器５に出力する。
【０００８】
このように第１プロトコルの通信と第２プロトコルの通信とが混在する通信システムでは、下位重畳装置４を増設することによって下位端末機器６の台数を大幅に増加することも可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第１１８０６９０号公報
【特許文献２】特許第１１９５３６２号公報
【特許文献３】特許第１１４４４７７号公報
【特許文献４】特開２００９−２２５３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述の通信システムでは、上位重畳装置３−下位重畳装置４間の通信は重畳信号を用いたシリアル通信であるため、上位端末機器５が複数台の下位端末機器６から端末情報を収集する場合、端末情報に下位端末機器６間でタイムラグが生じることがある。
【００１１】
すなわち、上位端末機器５は、複数台の下位端末機器６から１台ずつ端末情報を取得するが、上位重畳装置３−下位重畳装置４間の通信が伝送信号の所定の重畳可能期間のみに制限されているため、端末情報の取得に要する１台当りの時間が比較的長くなる。そのため、上位端末機器５が端末情報を取得するタイミングは、複数台の下位端末機器６１，６２，６３間で大きくばらつくことになる。したがって、上位端末機器５がある時刻における端末情報を取得しようとした場合でも、一の下位端末機器６１から取得された端末情報と、他の下位端末機器６３から取得された端末情報との間には比較的大きなタイムラグが生じる可能性がある。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、端末情報が取得されるタイミングのばらつきにより複数台の端末機器間で端末情報に生じるタイムラグを小さく抑えることができる通信システムおよび重畳装置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】
【００１３】
本発明の通信システムは、複数台の端末機器を備え、繰り返し伝送される伝送信号を用いた第１プロトコルの通信と伝送路を共用し、前記伝送信号のうち所定の重畳可能期間に重畳される重畳信号を伝送する第２プロトコルの通信を用いて前記端末機器同士が端末情報を授受する通信システムであって、前記端末情報の送信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記端末機器が出力する前記端末情報を前記重畳信号に変換して前記伝送路に送出する下位重畳装置と、前記端末情報の受信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記伝送路から受信した前記重畳信号を前記端末情報に変換して前記端末機器に出力する上位重畳装置とを備え、前記伝送路には複数台の前記下位重畳装置が接続されており、前記複数台の前記下位重畳装置の各々は、前記端末機器に接続される端末接続部と、当該端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した前記端末情報を蓄積するバッファ部と、前記上位重畳装置からの情報要求に応じて前記端末情報を前記重畳信号により返信する通信部とを備え、前記情報取得部は、他の前記下位重畳装置に接続されている前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、当該情報要求によって指定されるタイミングで前記端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得し、当該端末情報を前記バッファ部に一旦蓄積し、前記通信部は、前記端末接続部に接続された前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、前記端末接続部に接続されている前記端末機器の前記端末情報を返信することを特徴とする。
【００１７】
この通信システムにおいて、前記情報取得部は、同一タイミングで取得された前記端末情報の返信を求めて複数台の前記下位重畳装置に対して順次送信される一連の前記情報要求につき、１回のみ前記端末機器から前記端末情報を取得することがより望ましい。
【００１８】
この通信システムにおいて、前記端末機器は１台の前記下位重畳装置に複数台接続されており、前記情報取得部は、指定されたタイミングで、前記端末接続部に接続されている全ての前記端末機器から前記端末情報を取得し前記バッファ部に蓄積することがより望ましい。
【００１９】
この通信システムにおいて、前記下位重畳装置は、前記上位重畳装置からの前記情報要求を受けると、前記端末接続部に接続されている全ての前記端末機器から取得した前記端末情報を前記通信部から返信し、前記上位重畳装置は、前記下位重畳装置から返信された前記端末情報を蓄積する蓄積部を備え、前記端末情報の受信側になる前記端末機器に対して前記情報要求の送信先の前記端末機器の前記端末情報のみを前記蓄積部から出力することがより望ましい。
【００２０】
本発明の重畳装置は、複数台の端末機器を備え、繰り返し伝送される伝送信号を用いた第１プロトコルの通信と伝送路を共用し、前記伝送信号のうち所定の重畳可能期間に重畳される重畳信号を伝送する第２プロトコルの通信を用いて前記端末機器同士が端末情報を授受し、前記端末情報の送信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記端末機器が出力する前記端末情報を前記重畳信号に変換して前記伝送路に送出する下位重畳装置と、前記端末情報の受信側になる前記端末機器と前記伝送路との間に挿入され、前記伝送路から受信した前記重畳信号を前記端末情報に変換して前記端末機器に出力する上位重畳装置とを備え、前記伝送路に複数台の前記下位重畳装置が接続された通信システムに前記下位重畳装置として用いられ、前記端末機器に接続される端末接続部と、当該端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した前記端末情報を蓄積するバッファ部と、前記上位重畳装置からの情報要求に応じて前記端末情報を前記重畳信号により返信する通信部とを備え、前記情報取得部は、他の前記下位重畳装置に接続されている前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、当該情報要求によって指定されるタイミングで前記端末接続部に接続された前記端末機器から前記端末情報を取得し、当該端末情報を前記バッファ部に一旦蓄積し、前記通信部は、前記端末接続部に接続された前記端末機器に対する前記情報要求を受けると、前記端末接続部に接続されている前記端末機器の前記端末情報を返信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、下位重畳装置が情報取得部により、指定されたタイミングで端末情報を取得し、端末接続部に接続されている端末機器に対する情報要求があるまでは取得した端末情報をバッファ部に一旦蓄積する。したがって、端末情報が取得されるタイミングのばらつきにより複数台の端末機器間で端末情報に生じるタイムラグを小さく抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１の構成を示し、（ａ）は通信システムの概略システム構成図、（ｂ）は下位重畳装置の概略ブロック図である。
【図２】同上の伝送信号を示す波形図である。
【図３】同上の動作を示すフローチャートである。
【図４】同上の他の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態２の構成を示す通信システムの概略ブロック図である。
【図６】同上の動作を示すフローチャートである。
【図７】同上の動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態の通信システムは、図１（ａ）に示すように、２線式の伝送路２に接続される伝送ユニット１を備えた通信システムである。
【００２４】
この通信システムは、伝送路２に対し、第２通信装置となる上位重畳装置３、下位重畳装置４１，４２，４３のそれぞれを介して接続された上位端末機器５と下位端末機器６１，６２，６３との２種類の端末機器を備えている。上位端末機器５は、上位重畳装置３とは別経路でも伝送路２に接続されている。この通信システムでは、伝送ユニット１から伝送路２に送出される伝送信号と、伝送信号に重畳される重畳信号とを用いて通信が行われる。重畳信号は、伝送信号より周波数が高い信号である。伝送ユニット１と伝送路２との間には、重畳信号に対して高インピーダンスとなるインピーダンス整合モジュール７が挿入されている。
【００２５】
以下では、下位重畳装置４１，４２，４３を区別しないときにはこれらをまとめて下位重畳装置４と呼び、下位重畳装置４１，４２，４３にそれぞれ接続された下位端末機器６１，６２，６３を区別しないときにはこれらをまとめて下位端末機器６と呼ぶ。なお、図１（ａ）では伝送路２には下位重畳装置４が３台接続された例を示しているが、伝送路２に接続可能な下位重畳装置４の台数を制限する趣旨ではない。
【００２６】
伝送路２には、伝送ユニット１から繰り返し送出される伝送信号を用いて、互いに通信する複数台の通信装置（図示せず）がさらに接続される。これらの通信装置は、伝送ユニット１に対して伝送路２を介して並列接続されており、伝送信号を用いることにより伝送ユニット１を経由して第１プロトコルの通信を行う。伝送ユニット１および通信装置は、伝送ユニット１から通信装置へのデータ伝送と通信装置から伝送ユニット１へのデータ伝送とが時分割で行われる時分割多重伝送システム（以下、「基本システム」という）を構築する。
【００２７】
基本システムにおいて、通信装置は、スイッチやセンサなど（図示せず）を付設した監視端末器と、負荷（図示せず）を付設した制御端末器との２種類に分類される。これにより、監視端末器に付設したスイッチやセンサなどからの監視入力に応じて、制御端末器に付設した負荷を制御することが可能となる。ここで、通信装置は予め割り当てられた自己のアドレスをそれぞれ記憶部（図示せず）に記憶している。
【００２８】
監視端末器は、監視入力を受けると伝送ユニット１に対して監視入力に対応した制御情報を伝送する。伝送ユニット１は、制御情報を受け取るとアドレスによって上記監視端末器と対応付けられている制御端末器に向けて制御情報を伝送する。制御端末器は、制御情報を受け取ると上記制御情報に従って負荷を制御する。制御情報はスイッチ等の監視入力を反映しているから、結局、スイッチ等の監視入力が負荷の制御に反映されることになる。
【００２９】
伝送ユニット１は、伝送路２に対して図２に示すように時間軸方向において複数の期間に分割された形式の電圧波形からなる時分割方式の伝送信号を送信する。すなわち、伝送信号は、予備割込期間１１と、予備期間１２と、送信期間１３と、返送期間１４と、割込期間１５と、短絡検出期間１６と、休止期間１７とからなる複極（±２４Ｖ）の時分割多重信号である。予備割込期間１１は２次割込を検出するための期間、予備期間１２は割込期間１５および短絡検出期間１６に合わせて設定された期間であり、送信期間１３は通信装置にデータを伝送するための期間である。返送期間１４は通信装置からの返送信号を受信するタイムスロットであり、割込期間１５は後述の割込信号を検出するための期間であり、短絡検出期間１６は短絡を検出するための期間である。休止期間１７は処理が間に合わないときのための期間である。伝送信号は、パルス列からなるキャリアを変調することによってデータを伝送する信号である。
【００３０】
続いて、基本システムの動作について説明する。
【００３１】
各通信装置では、伝送路２を介して受信した伝送信号の送信期間１３に含まれるアドレスデータが各々の記憶部に記憶されているアドレスに一致すると、伝送信号から負荷を制御するための制御情報を取り込む。さらに、通信装置は、伝送信号の返送期間１４に同期して制御情報を電流モードの信号（適当な低インピーダンスを介して伝送路２を短絡することにより送出される信号）として返送する。なお、通信装置の内部回路の電源は、伝送路２を介して伝送される伝送信号を整流し安定化することによって供給される。
【００３２】
伝送ユニット１は、常時は伝送信号に含まれるアドレスデータをサイクリックに変化させて通信装置に順次アクセスする常時ポーリングを行う。常時ポーリングの際には、伝送信号に含まれるアドレスデータが自己のアドレスに一致した通信装置は、伝送信号に制御情報が含まれていれば制御情報を取り込んで動作し、自己の動作状態を伝送ユニット１に返送する。
【００３３】
また、伝送ユニット１は、いずれかの監視端末器（通信装置）においてスイッチ等の監視入力に対応して発生する割込信号を受信すると、割込信号を発生した通信装置を検索し、その通信装置にアクセスして割込ポーリングも行う。
【００３４】
すなわち、伝送ユニット１は、常時はモードデータを通常モードとした伝送信号を送出し、監視端末器（通信装置）で発生した割込信号を伝送信号の割込期間１５に同期して検出すると、モードデータを割込ポーリングモードとした伝送信号を送出する。
【００３５】
割込信号を発生した通信装置は、割込ポーリングモードの伝送信号のアドレスデータの上位ビットが自己のアドレスの上位ビットに一致していれば、その伝送信号の返送期間１４に同期して自己のアドレスの下位ビットを返送データとして返送する。これにより伝送ユニット１では割込信号を発生した通信装置のアドレスを取得できる。
【００３６】
割込信号を発生した通信装置のアドレスが伝送ユニット１で取得されると、伝送ユニット１は当該通信装置に対して制御情報の返送を要求する伝送信号を送出し、通信装置はスイッチ等の監視入力に対応した制御情報を伝送ユニット１に返送する。伝送ユニット１は制御情報を受け取ると、該当する通信装置の監視入力をクリアするように指示を与え、当該通信装置では監視入力のクリアを返送する。
【００３７】
制御情報を受け取った伝送ユニット１は、当該制御情報の発信元の通信装置（監視端末器）とアドレスの対応関係によって対応付けられている通信装置（制御端末器）へ送信する制御情報を生成する。伝送ユニット１は、この制御情報を含む伝送信号を伝送路２に送出して、通信装置（制御端末器）に付設した負荷を制御する。
【００３８】
上述したように、基本システムでは、ポーリング・セレクティング方式のプロトコル（第１プロトコル）に従い、伝送ユニット１を介して通信装置（監視端末器、制御端末器）同士が通信を行うこととなる。
【００３９】
また、本実施形態においては、上位端末機器５は、基本システムの通信装置を兼ねており、通信装置として伝送ユニット１との間で第１プロトコルの通信を行う際には、上位重畳装置３を通さずに伝送路２を介して伝送ユニット１と通信する。なお、基本システムの各通信装置と伝送路２との間にも、重畳信号に対して高インピーダンスとなるインピーダンス整合モジュール７がそれぞれ挿入されてもよい。
【００４０】
ところで、本実施形態の通信システムにおいては、上位端末機器５と下位端末機器６とは、上記基本システムと伝送路２を共用しつつ、第１プロトコルの伝送信号に重畳される重畳信号を用いて第２プロトコルの通信を行い、端末情報を授受する。ここでいう端末情報は、たとえば下位端末機器６で計測される電気機器の消費電力などである。本実施形態では、下位重畳装置４は下位端末機器６が出力する端末情報を重畳信号に変換して伝送路２に送出し、上位重畳装置３は伝送路２から受信した重畳信号を端末情報に変換して上位端末機器５に出力する。これにより、上位端末機器５は下位端末機器６から端末情報を収集することができる。なお、上位端末機器５と上位重畳装置３との間、および下位端末機器６と下位重畳装置４との間の通信は、それぞれＲＳ４８５などのシリアル通信によって実現される。
【００４１】
また、本実施形態においては、第２プロトコルの通信に関して、上位端末機器５がマスタとして機能し、下位端末機器６がスレーブとして機能する。マスタとしての上位端末機器５は、スレーブとしての下位端末機器６に対してポーリングを行い、このポーリングに対する応答として下位端末機器６からそれぞれ端末情報を取得する。本実施形態では、下位端末機器６は複数台設けられているので、マスタとしての上位端末機器５は、スレーブとしての複数台の下位端末機器６１，６２，６３に対して順次ポーリングを行う。
【００４２】
ここで、端末情報を授受するのは上位端末機器５および下位端末機器６であるが、伝送路２に対して第２プロトコルの重畳信号を送受信するのは上位重畳装置３および下位重畳装置４である。すなわち、上位重畳装置３および下位重畳装置４は、各々に接続された上位端末機器５あるいは下位端末機器６と伝送路２の間で、伝送データ（端末情報）と重畳信号とを相互に変換するアダプタとして機能する。
【００４３】
その結果、上位端末機器５は、上述した第１プロトコルとは異なるプロトコル（第２プロトコル）に従って、伝送ユニット１を経由することなくピア・ツー・ピア（Ｐ２Ｐ）で端末情報を下位端末機器６から取得可能となる。要するに、第１プロトコルによる通信装置同士の通信は伝送ユニット１を経由して行われるのに対し、第２プロトコルによる上位端末機器５−下位端末機器６間の通信は伝送ユニット１を経由せず端末機器間で直接行われる。そのため、第２プロトコルの通信は、第１プロトコルの通信に比べて通信速度を高速化でき、たとえばアナログ量（消費電力等）のように比較的データ量の多い情報の伝送に用いられる。
【００４４】
下位重畳装置４は、図１（ｂ）に示すように、下位端末機器６に接続される端末接続部４０１と、端末接続部４０１に接続された情報取得部４０２と、情報取得部４０２に接続された通信部４０３とを備えている。通信部４０３は伝送路２に接続され、重畳信号の送出を行う信号送出部４０４と、重畳信号の受信を行う信号受信部４０５とを有している。
【００４５】
情報取得部４０２は、端末接続部４０１に接続された下位端末機器６から端末接続部４０１を介して端末情報を取得する。通信部４０３は、上位重畳装置３から重畳信号により送信される情報要求に応じて、端末情報を重畳信号により上位重畳装置３に返信する。ここでいう情報要求は、上位端末機器５が下位端末機器６からの端末情報の返信を求めて出力する信号であって、いずれかの下位端末機器６を送信先に特定して送信される。
【００４６】
また、下位重畳装置４は、基本システムの伝送ユニット１と通信装置との間で伝送される伝送信号を監視する信号監視部４０６を備え、信号監視部４０６では伝送信号からデータ伝送状況（以下、「ステート」という）を解析する。信号送出部４０４は、信号監視部４０６で解析されたステートが重畳信号の重畳に適した状況にあるか否かを判定し、伝送に適していると判断したタイミングで重畳信号を送信する機能を具備している。
【００４７】
上述したように、伝送信号は図２に示すような信号フォーマットを採用している。予備割込期間１１や予備期間１２や休止期間１７は、重畳信号が重畳されても伝送信号による通信に影響がなく、重畳信号による端末間通信も伝送信号の影響を受けにくいので、重畳信号を重畳可能な期間（以下、「重畳可能期間」という）となる。
【００４８】
その他の期間（送信期間１３と返送期間１４と割込期間１５と短絡検出期間１６）は、伝送信号がハイレベルあるいはローレベルに安定している時間が相対的に短く、重畳信号が重畳されると伝送信号による通信に影響を与えやすい。また上記他の期間に重畳信号が重畳されると、重畳信号による端末間通信も伝送ユニット１と通信装置との間で授受される信号（割込信号や返送データ）の影響を受けやすい。そのため、上記他の期間は、重畳信号の重畳には使用されない期間（以下、「重畳不可期間」という）となる。
【００４９】
また、伝送信号の立ち上がりおよび立ち下がりの期間も、高調波ノイズの影響や信号の電圧反転に伴う過渡応答の影響などにより、重畳信号を重畳するのに適していない。したがって、伝送信号は、予備割込期間１１と予備期間１２と休止期間１７の中でも、期間の切り替わり（立ち上がりまたは立ち下がり）後の所定時間（たとえば３００μｓ）については、重畳不可期間となる。
【００５０】
そこで、信号送出部４０４は、伝送信号のステートの解析結果に基づいて重畳可能期間か重畳不可期間かの判定を行い、重畳可能期間と判定したときに限って重畳信号を送出するように構成されている。下位重畳装置４は、このように伝送信号に同期させて伝送信号の重畳可能期間にのみ重畳信号を重畳させることにより、共通の伝送路２を使用する第１プロトコルの通信と第２プロトコルの通信との干渉を回避する。
【００５１】
ここで、信号送出部４０４は、送信データのデータ量が多く一度の重畳可能期間内で送信しきれなかった場合には、当該重畳可能期間の終了に合わせて一旦通信を中断し、次回の重畳可能期間に残りのデータを送信する。
【００５２】
また、上位重畳装置３においても、基本的な構成は下位重畳装置４と同様であって、上位端末機器５に接続される端末接続部（図示せず）と、伝送路２に接続された通信部（図示せず）と、信号監視部（図示せず）とを備えている。さらに、上位重畳装置３には、端末接続部と通信部との間に挿入され、上位端末機器５と下位端末機器６との間でやり取りされる情報を処理する処理部（図示せず）が設けられている。
【００５３】
なお、上位端末機器５および下位端末機器６への電源供給は、基本システムの通信装置と同様に伝送ユニット１から伝送路２を介して伝送される伝送信号を整流し安定化することによって供給される方式（集中給電方式）によって為される。ただし、この構成に限らず、上位端末機器５、下位端末機器６への電源供給は、商用電源を整流し安定化することによって供給される方式（ローカル給電方式）で為されてもよい。
【００５４】
ところで、本実施形態では、下位重畳装置４は図１（ｂ）に示すように、情報取得部４０２にて取得した端末情報を蓄積するバッファ部４０７をさらに備えている。これにより、下位重畳装置４は、各々に接続されている下位端末機器６の端末情報を、予め情報取得部４０２にて取得し、バッファ部４０７に蓄積しておくことができる。
【００５５】
すなわち、情報取得部４０２は、指定されたタイミングで端末情報を取得し、端末接続部４０１に接続されている下位端末機器６に対する情報要求があるまでは、取得した端末情報をバッファ部４０７に一旦蓄積する。バッファ部４０７に蓄積された端末情報は、端末接続部４０１に接続されている下位端末機器６に対する情報要求があれば、上位端末機器５に通信部４０３から返信される。バッファ部４０７に蓄積された端末情報は、通信部４０３から返信された時点でバッファ部４０７から消去される。
【００５６】
ここにおいて、情報取得部４０２は、伝送路２に接続された他装置からのトリガによって指定されるタイミングで、下位端末機器６から端末情報を取得する。つまり、情報取得部４０２は、他装置から伝送路２上に送出されたトリガを通信部４０３が受信したタイミングで、下位端末機器６からの端末情報の取得を開始する。
【００５７】
本実施形態では、トリガは、上位端末機器５が下位端末機器６に対して端末情報の返信を求めて出力する情報要求である。上位端末機器５は、ポーリングにより複数台の下位端末機器６から端末情報を取得するために、各下位端末機器６１，６２，６３に向けて情報要求を順次送信しているので、この情報要求をトリガとして利用し情報取得部４０２が動作する。要するに、情報取得部４０２は、端末接続部４０１に接続された下位端末機器６に対して情報要求を出力し、その返信として下位端末機器６から端末情報を取得する。
【００５８】
ここで、下位重畳装置４は、自身に接続された下位端末機器６に対する情報要求を受けた場合だけでなく、他の下位重畳装置４に接続された下位端末機器６に対する情報要求を受けた場合にも、情報要求をトリガとして情報取得部４０２により端末情報を取得する。具体的には、下位重畳装置４は、上位重畳装置３からの情報要求に関しては送信先に関わらず通信部４０３にて全て受信する。さらに、情報取得部４０２は、他の下位重畳装置４に接続された下位端末機器６宛ての情報要求が、自身に接続された下位端末機器６宛ての情報要求となるように、情報要求に含まれる送信先としての下位端末機器６の識別子（アドレス）を変更する。情報取得部４０２は、送信先を変更した情報要求を自身に接続された下位端末機器６に出力し、その返信として端末情報を取得する。
【００５９】
ただし、下位重畳装置４は、他の下位重畳装置４に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受けても、上位端末機器５に対して通信部４０３から直ちに端末情報を返信することはない。そのため、他の下位重畳装置４に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受けた場合、情報取得部４０２は、端末情報をバッファ部４０７に一旦蓄積し、その後、自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受けて初めて端末情報を返信する。
【００６０】
また、各下位重畳装置４は、上位端末機器５が同一タイミングで取得された端末情報の返信を求めて複数台の下位端末機器６１，６２，６３に対して順次送信する一連の情報要求をそれぞれ受信することになる。たとえば、上位端末機器５が１時００分、２時００分、３時００分というように１時間ごとに端末情報を要求している場合、１時００分になると上位端末機器５は複数台の下位端末機器６１，６２，６３に対して順次情報要求を送信する。
【００６１】
このとき、各下位重畳装置４は、それぞれ他の下位重畳装置４に接続された下位端末機器６宛ての情報要求も受信するので、１時００分の端末情報を要求する情報要求を複数回（ここでは３回）ずつ受信することになる。ここで、情報要求には、端末情報を取得するタイミングを示すタイミング情報（たとえば時刻情報）が含まれており、上記のように同一タイミングで取得された端末情報の返信を求めるこれら一連の情報要求には共通のタイミング情報が含まれる。
【００６２】
そこで、本実施形態では、情報取得部４０２は、同一タイミングで取得された端末情報の返信を求めるこれら一連の情報要求につき１回のみ、下位端末機器６から端末情報を取得するように構成されている。つまり、たとえば１時００分のタイミング情報を含む情報要求が下位端末機器６１，６２，６３の順に送信された場合、各下位重畳装置４の情報取得部４０２は、それぞれ最初に受信する下位端末機器６１宛ての情報要求のみをトリガとして端末情報を取得する。
【００６３】
以下に、本実施形態の下位重畳装置４の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００６４】
下位重畳装置４は、上位端末機器５からの情報要求を受信すると（Ｓ１）、情報要求の送信対象が自身に接続されている下位端末機器６であるか否かを判断する（Ｓ２）。自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求であれば（Ｓ２：Ｙｅｓ）、情報取得部４０２は、取得済みの端末情報が既にバッファ部４０７に保持されているか否かを判断する（Ｓ３）。バッファ部４０７に端末情報が保持されていなければ（Ｓ３：Ｎｏ）、情報取得部４０２は、接続されている下位端末機器６から端末情報を取得し（Ｓ４）、この端末情報を情報要求への応答として通信部４０３から上位端末機器５に返信する（Ｓ５）。
【００６５】
一方、下位重畳装置４は、受信した情報要求が自身に接続されている下位端末機器６宛てでなければ（Ｓ２：Ｎｏ）、同じタイミングの端末情報を既に下位端末機器６から取得済みか否かを判断し（Ｓ６）、取得済みであれば（Ｓ６：Ｙｅｓ）処理を終了する。端末情報を取得済みでなければ（Ｓ６：Ｎｏ）、情報取得部４０２は、情報要求の送信先を自身に接続されている下位端末機器６に変更し（Ｓ７）、当該下位端末機器６から端末情報を取得して（Ｓ８）、この端末情報をバッファ部４０７に蓄積する（Ｓ９）。
【００６６】
バッファ部４０７に端末情報を蓄積した下位重畳装置４は、次に自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受信したときに（Ｓ２：Ｙｅｓ）、バッファ部４０７内の端末情報を情報要求への応答として通信部４０３から上位端末機器５に返信する（Ｓ１０）。
【００６７】
以上説明した本実施形態の構成によれば、複数台の下位重畳装置４は、下位端末機器６の端末情報を、指定されたタイミングで一斉に取得し、必要に応じてそれぞれのバッファ部４０７に蓄積しておくことが可能である。つまり、上位重畳装置３−下位重畳装置４間の通信が伝送信号の所定の重畳可能期間のみに制限されているため、端末情報が上位端末機器５に返信されるタイミングにはずれが生じるものの、情報取得部４０２は端末情報の返信に先立って予め端末情報を取得できる。
【００６８】
そのため、各下位重畳装置４の情報取得部４０２は、端末情報を取得するタイミングを複数台の下位端末機器６１，６２，６３間で揃えることができる。したがって、上記通信システムによれば、下位重畳装置４が複数台の下位端末機器６から取得するタイミングのばらつきに起因して端末情報の間に生じるタイムラグを、小さく抑えることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、情報取得部４０２が端末情報を取得するタイミングは、伝送路２に接続された他装置からのトリガによって指定されているので、伝送路２に接続された複数台の下位重畳装置４間で端末情報の取得タイミングを容易に揃えることができる。しかも、トリガとして上位重畳装置３からの情報要求を利用しているので、別途、トリガを発生するための他装置が不要になり、システム構成が簡単になる。
【００７０】
さらに、下位重畳装置４は、他の下位重畳装置４に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受けると、端末情報を取得してバッファ部４０７に一旦蓄積し、次に自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求に応答して端末情報を返信する。そのため、マスタとしての上位端末機器５からスレーブとしての複数台の下位端末機器６に対して情報要求が順次送信される場合でも、各下位重畳装置４の情報取得部４０２は、端末情報の取得タイミングを揃えることができる。
【００７１】
しかも、情報取得部４０２は、同一タイミングで取得された端末情報の返信を求める一連の情報要求につき１回のみ端末情報を取得する。そのため、情報取得部４０２は、同一タイミングで取得された端末情報の返信を求めるこれら一連の情報要求の各々をトリガとする場合のように、同一の下位端末機器６から時間差のある複数の端末情報を取得することはない。つまり、情報取得部４０２は、上位端末機器５が要求した一のタイミングでのみ、端末情報を取得することができ、無駄な端末情報の取得を回避できるという利点がある。
【００７２】
ところで、上位重畳装置３は伝送路２に接続されている全ての下位重畳装置４に対して、情報要求とは別に予備要求を出すように構成され、情報取得部４０２が予備要求を受けたタイミングで下位端末機器６から端末情報を取得するように構成されていてもよい。ここでいう予備要求は、情報要求に先立って下位端末機器６から端末情報の取得のみを求める信号であって、全ての下位重畳装置４にブロードキャストで送信される。この構成では、情報取得部４０２は、トリガとしての予備要求を受けたタイミングで取得する端末情報を一旦バッファ部４０７に蓄積し、その後の情報要求に応答してバッファ部４０７内の端末情報を通信部４０３から返信させる。
【００７３】
さらにまた、情報取得部４０２は、伝送路２に接続された他装置からのトリガを受けて端末情報を取得する構成に限らず、たとえば下位重畳装置４に時計を内蔵し、時計の示す時刻が所定の時刻になると端末情報を取得する構成であってもよい。この場合、複数台の下位重畳装置４の時計の同期をとるべく、たとえば上位端末機器５から定期的に同期信号が送出されるようにしてもよい。
【００７４】
この場合において、上記所定の時刻に上位重畳装置３から情報要求を出すようにすることにより、下位重畳装置４は図４のフローチャートに従って動作する。
【００７５】
すなわち、下位重畳装置４は、上位端末機器５から自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受信すると（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、取得済みの端末情報が既にバッファ部４０７に保持されているか否かを判断する（Ｓ１２）。バッファ部４０７に端末情報が保持されていなければ（Ｓ１２：Ｎｏ）、情報取得部４０２は、接続されている下位端末機器６から端末情報を取得し（Ｓ１３）、この端末情報を情報要求への応答として通信部４０３から上位端末機器５に返信する（Ｓ１４）。
【００７６】
一方、下位重畳装置４は、自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受信していない間（Ｓ１１：Ｎｏ）、上記所定の時刻になると（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、下位端末機器６から端末情報を取得して（Ｓ１６）、端末情報をバッファ部４０７に蓄積する（Ｓ１７）。バッファ部４０７に端末情報を蓄積した下位重畳装置４は、次に自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受信したときに（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、バッファ部４０７内の端末情報を情報要求への応答として通信部４０３から上位端末機器５に返信する（Ｓ１８）。
【００７７】
この構成であっても、上記実施形態と同様に、複数台の下位重畳装置４は、下位端末機器６の端末情報を指定されたタイミング（上記所定の時刻）で一斉に取得することにより、端末情報間に生じるタイムラグを小さく抑えることができる。
【００７８】
（実施形態２）
本実施形態の通信システムは、図５に示すように下位端末機器６が１台の下位重畳装置４につき複数台ずつ接続されている点が、実施形態１の通信システムと相違する。
【００７９】
図５の例では、下位重畳装置４１には下位端末機器６１１，６１２，・・・が接続され、下位重畳装置４２には下位端末機器６２１，６２２，・・・が接続され、下位重畳装置４３には下位端末機器６３１，６３２，・・・が接続されている。同一の下位重畳装置４に接続される複数台の下位端末機器６は、端末接続部４０１に並列に接続されるように送り配線によって接続されている。
【００８０】
本実施形態においては、情報取得部４０２は、トリガとしての上位重畳装置３からの情報要求を受けたタイミングで、端末接続部４０１に接続されている全ての下位端末機器６から端末情報を取得し、取得した端末情報をバッファ部４０７に一旦蓄積する。このとき、情報取得部４０２は、同一タイミングで取得された端末情報の返信を求める一連の情報要求のうち最初の１回の情報要求にのみ応じて端末情報を取得するので、一連の情報要求によって同一の下位端末機器６から重複して端末情報を取得することはない。
【００８１】
下位重畳装置４は、上位端末機器５から出力された情報要求にて要求されている端末情報がバッファ部４０７に蓄積されていれば、改めて下位端末機器６から取得することなく、この端末情報を情報要求への返信として通信部４０３から上位重畳装置３に返信する。
【００８２】
ここで、各下位重畳装置４の情報取得部４０２は、端末接続部４０１に接続された複数台の下位端末機器６に対して１台ずつ、情報要求を出力し、その返信として端末情報を取得する。ただし、下位重畳装置４と下位端末機器６との間の通信は、第２プロトコルの通信のように所定の重畳可能期間のみに制限されることはないので、情報取得部４０２が複数台の下位端末機器６から端末情報を取得する時間差は無視できる程度である。つまり、情報取得部４０２が複数台の下位端末機器６から取得する端末情報に大きなタイムラグは生じない。
【００８３】
また、本実施形態では下位重畳装置４は、上位重畳装置３から自身に接続されている下位端末機器６宛ての情報要求を受けて端末情報を返信する際、バッファ部４０７に予め蓄積した全ての下位端末機器６分の端末情報を通信部４０３から上位重畳装置３に返信する。
【００８４】
上位重畳装置３は、端末情報を蓄積する蓄積部（図示せず）を有しており、下位重畳装置４からまとめて返信された複数台の下位端末機器６分の端末情報を蓄積部に一旦蓄積する。このとき、上位重畳装置３は、上位端末機器５が出力した情報要求の送信先の下位端末機器６の端末情報のみを上位端末機器５に返信する。
【００８５】
その後、上位重畳装置３は、上位端末機器５から出力された情報要求にて要求されている端末情報が蓄積部に蓄積されていれば、改めて下位重畳装置４と通信することなく、この端末情報を情報要求への返信として蓄積部から上位端末機器５に出力する。蓄積部に蓄積された端末情報は、上位端末機器５に返信された時点で蓄積部から消去される。
【００８６】
以下に、本実施形態の下位重畳装置４の動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００８７】
ここで、図６のフローチャートのうちＳ２１〜Ｓ３０の処理は、図３のフローチャートにおけるＳ１〜Ｓ１０の処理に対応している。ただし、図３の「Ｓ６」では、同じタイミングの端末情報を既に下位端末機器６から取得済みか否かを判断しているのに対し、図６の「Ｓ２６」では、同じタイミングの端末情報を全ての下位端末機器６から取得済みか否かを判断している。また、図３の「Ｓ７」では、情報取得部４０２は情報要求の送信先を自身に接続されている下位端末機器６に変更するのに対し、図６の「Ｓ２７」では、情報取得部４０２は情報要求の送信先を複数台のうち端末情報を未取得の下位端末機器６に変更している。さらに、図６の「Ｓ２５」および「Ｓ３０」においては、通信部４０３より返信される端末情報は、端末接続部４０１に接続された複数台の下位端末機器６分の端末情報である。
【００８８】
図６の例では、通信部４０３より端末情報が返信される（Ｓ２５，Ｓ３０）か、あるいは情報取得部４０２が取得した端末情報をバッファ部４０７に蓄積する（Ｓ２９）と、同じタイミングの端末情報を全ての下位端末機器６から取得済みか否かを判断する（Ｓ３１）。このとき、全ての下位端末機器６から端末情報を取得済みであれば（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、下位重畳装置４は処理を終了する。
【００８９】
一方、下位重畳装置４は、全ての下位端末機器６から端末情報を取得済みでなければ（Ｓ３１：Ｎｏ）、全て取得済みになるまで、端末情報を未取得の下位端末機器６から取得し（Ｓ３２）、この端末情報をバッファ部４０７に蓄積する（Ｓ３３）処理を繰り返す。
【００９０】
次に、本実施形態の通信システムの具体的な動作例について、図７のシーケンス図を参照して説明する。図７では、上位端末機器５と、上位重畳装置３と、下位重畳装置４１と、この下位重畳装置４１に接続されている下位端末機器６１１，６１２，・・・との間の情報のやり取りを示している。
【００９１】
上位端末機器５から、下位重畳装置４３に接続されている下位端末機器６３１に対して情報要求（Ｓ４１）が出力されると、上位重畳装置３は、重畳信号により下位重畳装置４１に対しても情報要求（Ｓ４２）を送信する。下位端末機器６３１宛ての情報要求を受けた下位重畳装置４１は、この情報要求をトリガとして、自身に接続されている下位端末機器６１１，６１２，・・・に情報要求を出力し、端末情報の取得を開始する（Ｓ４３〜Ｓ４６）。ただし、下位重畳装置４１は、このとき取得した端末情報を直ちに上位重畳装置３に返信するのではなく、バッファ部４０７に一旦蓄積する。
【００９２】
その後、上位端末機器５から、下位端末機器６１１に対して情報要求（Ｓ４７）が出力されると、上位重畳装置３は、重畳信号により下位重畳装置４１に情報要求（Ｓ４８）を送信する。下位端末機器６１１宛ての情報要求を受けた下位重畳装置４１は、この情報要求に応答して、バッファ部４０７に蓄積されている端末情報を全て上位重畳装置３に返信する（Ｓ４９）。
【００９３】
下位重畳装置４１からの端末情報を受信した上位重畳装置３は、情報要求の送信先である下位端末機器６１１の端末情報のみを上位端末機器５に出力し（Ｓ５０）、残りの端末情報については蓄積部に蓄積する。一方、情報要求（Ｓ４８）を受けた下位重畳装置４１は、この情報要求をトリガとして、自身に接続されている下位端末機器６１１，６１２，・・・に情報要求を出力し、端末情報の取得を開始する（Ｓ５１，Ｓ５２）。
【００９４】
その後、上位端末機器５から、下位端末機器６１２に対して情報要求（Ｓ５３）が出力されると、上位重畳装置３は、改めて通信を行うことなく、蓄積部に蓄積されている下位端末機器６１２の端末情報を上位端末機器５に返信する（Ｓ５４）。
【００９５】
以上説明した本実施形態の通信システムによれば、端末接続部４０１に接続されている複数台の下位端末機器６についても、情報取得部４０２は、指定されたタイミングで全ての下位端末機器６から端末情報を取得してバッファ部４０７に蓄積する。したがって、下位重畳装置４が、端末接続部４０１に接続されている複数台の下位端末機器６の各々に対する情報要求を受ける度に１台ずつ端末情報を取得する場合に比べて、これら複数台の下位端末機器６の端末情報に生じるタイムラグを小さくすることができる。
【００９６】
また、下位重畳装置４は、上位重畳装置３からの情報要求に応答して、端末接続部４０１に接続されている複数台の下位端末機器６の端末情報をまとめて返信する。下位重畳装置４からまとめて端末情報を受け取った上位重畳装置３は、その後、取得済みの端末情報を要求する情報要求を受けても、改めて下位重畳装置４と通信することなく、端末情報を上位端末機器５に返信することができる。これにより、上位重畳装置３−下位重畳装置４間の通信回数が少なくなり、また、上位重畳装置３が情報要求を出してから端末情報が返信されるまでの応答時間も短くなるという利点がある。
【００９７】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００９８】
なお、上記各実施形態では、上位重畳装置３と下位重畳装置４とを別々の装置として説明したが、下位重畳装置４として用いられる重畳装置は上位重畳装置３としても使用できる構成であってもよい。この場合、重畳装置は、上位重畳装置３としての機能と、下位重畳装置４としての機能とがディップスイッチ等を用いて任意に切替可能に構成される。
【符号の説明】
【００９９】
２  伝送路
３  上位重畳装置
４，４１，４２，４３  下位重畳装置（重畳装置）
５  上位端末機器
６，６１，６２，６３，６１１，６１２，６２１，６２２，６３１，６３２  下位端末機器
４０１  端末接続部
４０２  情報取得部
４０３  通信部
４０７  バッファ部
【図１】
0005379772.tif 000002
【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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