(57)【要約】【課題】光伝送による通信エラーを低減する。【解決手段】コントロールモジュール側から入力される光信号を電気信号に変換する光−電気変換部１１と、変換された電気信号をＩ／Ｏモジュール３側に送信するドライバ１２と、Ｉ／Ｏモジュール３側から入力される電気信号を受信するレシーバ１３と、受信された電気信号を光信号に変換してコントロールモジュール側に出力する電気−光変換部１４と、電気信号ライン６ａ、６ｂに接続されるプルアップ抵抗部１５およびプルダウン抵抗部１６と、ドライバ１２の駆動／停止を制御する送受信制御部１７と、を備え、プルアップ抵抗部１５およびプルダウン抵抗部１６は、抵抗１５２、１６２の接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１５３、１６３を有し、送受信制御部１７は、ドライバ１２を停止させる瞬間を含む所定期間、スイッチ１５３、１６３をＯＦＦにする。【選択図】図２
2012174187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモジュール側から入力される光信号を電気信号に変換する光−電気変換部と、
前記光−電気変換部により変換された電気信号を第２のモジュール側に送信するドライバと、
前記第２のモジュール側から入力される電気信号を受信するレシーバと、
前記レシーバにより受信された電気信号を光信号に変換して前記第１のモジュール側に出力する電気−光変換部と、
前記ドライバおよび前記レシーバと前記第２のモジュール側との間の電気信号ラインに接続されるプルアップ抵抗部および／またはプルダウン抵抗部と、
前記ドライバの駆動／停止を制御する送受信制御部と、を備え、
前記プルアップ抵抗部および／または前記プルダウン抵抗部は、第１の抵抗値と当該第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値とを切り替え可能であり、
前記送受信制御部は、前記ドライバを停止させる瞬間を含む所定期間、前記プルアップ抵抗部および／または前記プルダウン抵抗部の抵抗値を前記第２抵抗値に切り替える、
ことを特徴とする光／電気変換回路。
【請求項２】
前記送受信制御部は、前記第１のモジュール側から入力される光信号が無信号状態になった後、一つの通信が終了したとみなせる所定時間が経過したときに、前記ドライバを停止させる、
ことを特徴とする請求項１記載の光／電気変換回路。
【請求項３】
前記送受信制御部は、前記ドライバを停止させた後、次回の通信が開始するとみなせる所定時間が経過したときに、前記ドライバを駆動させる、
ことを特徴とする請求項２記載の光／電気変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送に用いる光／電気変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント等を対象とするプロセス制御システムでは、コントローラとＩ／Ｏモジュールとの間を、メタルケーブルではなく、光ケーブルで接続する場合がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コントローラとＩ／Ｏモジュールとの間を光ケーブルで接続した場合には、コントローラ側とＩ／Ｏモジュール側とに、それぞれ光／電気変換回路を設けることになる。光／電気変換回路には、光信号を電気信号に変換する機能と、電気信号を光信号に変換する機能とがある。光／電気変換回路は、これら二つの機能を、ドライバを駆動／停止させることで切り替える。具体的に説明すると、光／電気変換回路は、光信号を受信しているときには、ドライバを駆動させ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する。一方、光信号が一定時間無信号状態を維持すると、光／電気変換回路は、通信が終了したとみなし、ドライバを停止させ、ドライバを停止させている間に受信する電気信号を光信号に変換して出力する。
【０００５】
ところで、例えばＲＳ４８５規格のレシーバおよびドライバを備える光／電気変換回路では、電気信号を伝送する際に、＋の信号線と−の信号線との２本の信号線を用いる。このような光／電気変換回路では、光信号の送信を許可するタイミングでドライバを停止させる。そして、ドライバを停止させた瞬間に、それぞれの電気信号でオーバーシュートが発生し、＋側の電気信号と−側の電気信号とがクロスする。これにより、それぞれの電気信号の符号が反転してしまい、ノイズが生ずる。このノイズによる信号は、光／電気変換回路内のレシーバに受信され、光信号に変換された後、光ケーブルを介して、対向するモジュール側に伝送される。
【０００６】
ここで、光信号は、光ケーブルの長さに応じて遅延する。したがって、ノイズによる信号は、対向するモジュール側にタイムラグを生じて到達することになる。上述したように光／電気変換回路には、光信号と電気信号とが受信された場合に、光信号を優先して変換出力する特性がある。つまり、この場合、電気信号から光信号への変換出力が一旦停止され、光信号から変換された電気信号が優先してメタルケーブル側に送信されることになる。したがって、タイムラグを生じた光信号（ノイズ）が到達したときに、すでに逆側から正常データによる電気信号が入力されていると、その電気信号から光信号への変換出力が停止されるため、通信エラーの要因となる。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、光伝送による通信エラーを低減することができる光／電気変換回路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】
【０００８】
本発明に係る光／電気変換回路は、第１のモジュール側から入力される光信号を電気信号に変換する光−電気変換部と、前記光−電気変換部により変換された電気信号を第２のモジュール側に送信するドライバと、前記第２のモジュール側から入力される電気信号を受信するレシーバと、前記レシーバにより受信された電気信号を光信号に変換して前記第１のモジュール側に出力する電気−光変換部と、前記ドライバおよび前記レシーバと前記第２のモジュール側との間の電気信号ラインに接続されるプルアップ抵抗部および／またはプルダウン抵抗部と、前記ドライバの駆動／停止を制御する送受信制御部と、を備え、前記プルアップ抵抗部および／または前記プルダウン抵抗部は、第１の抵抗値と当該第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値とを切り替え可能であり、前記送受信制御部は、前記ドライバを停止させる瞬間を含む所定期間、前記プルアップ抵抗部および／または前記プルダウン抵抗部の抵抗値を前記第２抵抗値に切り替える。
【０００９】
かかる構成を採用することで、ドライバを駆動させている時には、プルアップ抵抗部および／またはプルダウン抵抗部の抵抗値を大きくすることができるため、プルアップおよび／またはプルダウンの効果を弱めて、第２のモジュール側に送信する電気信号に歪が生じないようにして通信させることができる、一方、ドライバを停止させる瞬間の直前直後の期間は、プルアップ抵抗部および／またはプルダウン抵抗部の抵抗値を小さくすることができるため、プルアップおよび／またはプルダウンの効果を強めて、ドライバ停止に起因するノイズの発生を防止することができる。また、プルアップ抵抗部および／またはプルダウン抵抗部の抵抗値を小さくしてから上記所定期間が経過した後は、プルアップ抵抗部および／またはプルダウン抵抗部の抵抗値を大きくすることができるため、プルアップおよび／またはプルダウンの効果を弱めて、第２のモジュール側から入力される電気信号に歪が生じないようにして通信することができる。
【００１０】
前記送受信制御部は、前記第１のモジュール側から入力される光信号が無信号状態になった後、一つの通信が終了したとみなせる所定時間が経過したときに、前記ドライバを停止させる、こととしてもよい。また、前記送受信制御部は、前記ドライバを停止させた後、次回の通信が開始するとみなせる所定時間が経過したときに、前記ドライバを駆動させる、こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光伝送による通信エラーを低減することができることが可能な光／電気変換回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における光／電気変換回路を含む通信システムの構成を模式的に例示する図である。
【図２】光／電気変換回路の構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００１４】
まず、図１を参照して、実施形態における光／電気変換回路を含むプロセス制御システムの構成について説明する。図１に示すように、プロセス制御システムは、プロセスを制御するコントロールモジュール４と、コントロールモジュール４とセンサ等のフィールド機器（不図示）との間の信号のやり取りを行うＩ／Ｏモジュール３と、コントロール側光／電気変換回路２と、Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路１と、を有する。
【００１５】
Ｉ／Ｏモジュール３は、コントロールモジュール４から受信した制御信号をフィールド機器に送信し、フィールド機器から発信される測定値等を含む信号をコントロールモジュール４に送信する。
【００１６】
Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路１とコントロール側光／電気変換回路２との間は光ケーブル５で接続される。Ｉ／Ｏモジュール３とＩ／Ｏ側光／電気変換回路１との間、およびコントロールモジュール４とコントロール側光／電気変換回路２との間、それぞれメタルケーブル６、７で接続される。
【００１７】
次に、実施形態における光／電気変換回路の構成について説明する。本実施形態では、図２を参照して、Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路１の構成について説明する。なお、本実施形態では、説明の便宜のために、Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路１の構成について説明するが、光／電気変換回路をＩ／Ｏ側光／電気変換回路１に限定するものではない。コントロール側光／電気変換回路２についても、Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路１と同様にして本発明に適用することができる。
【００１８】
図２に示すように、Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路１は、光−電気変換部１１と、ドライバ１２と、レシーバ１３と、電気−光変換部１４と、プルアップ抵抗部１５と、プルダウン抵抗部１６と、送受信制御部１７と、を有する。
【００１９】
光−電気変換部１１は、コントロールモジュール４側から入力される光信号を電気信号に変換する。
【００２０】
ドライバ１２は、例えばＲＳ４８５規格のドライバであり、光−電気変換部１１により変換された電気信号をＩ／Ｏモジュール３側に送信する。
【００２１】
レシーバ１３は、例えばＲＳ４８５規格のレシーバであり、Ｉ／Ｏモジュール３側から入力される電気信号を受信する。
【００２２】
電気−光変換部１４は、レシーバ１３により受信された電気信号を光信号に変換してコントロールモジュール４側に出力する。
【００２３】
プルアップ抵抗部１５は、ドライバ１２およびレシーバ１３とＩ／Ｏモジュール３側との間の電気信号ライン６のうち、＋側の電気信号ライン６ａに接続される。
【００２４】
プルアップ抵抗部１５は、第１の抵抗値を有する抵抗１５１と、第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値を有する抵抗１５２と、抵抗１５２と電源１５４との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１５３と、を含む。抵抗１５１、１５２の一端側は電源１５４に接続され、抵抗１５１、１５２の他端側は＋側の電気信号ライン６ａに接続される。
【００２５】
電源１５４の電圧としては、例えば、５Ｖを設定することができる。第１の抵抗値としては、例えば、１ｋΩを設定することができ、第２の抵抗値としては、例えば、２４０Ωを設定することができる。
【００２６】
プルダウン抵抗部１６は、ドライバ１２およびレシーバ１３とＩ／Ｏモジュール３側との間の電気信号ライン６のうち、−側の電気信号ライン６ｂに接続される。
【００２７】
プルダウン抵抗部１６は、第１の抵抗値を有する抵抗１６１と、第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値を有する抵抗１６２と、抵抗１６２とグランド（ＧＮＤ）との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１６３と、を含む。抵抗１６１、１６２の一端側はグランドに接続され、抵抗１６１、１６２の他端側は−側の電気信号ライン６ｂに接続される。
【００２８】
送受信制御部１７は、ドライバ１２の駆動／停止を制御するとともに、プルアップ抵抗部１５に含まれるスイッチ１５３およびプルダウン抵抗部１６に含まれるスイッチ１６３のＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ切り替える。以下に具体的に説明する。
【００２９】
送受信制御部１７は、コントロールモジュール４側から入力される光信号が無信号状態になった後、一つの通信が終了したとみなせる所定時間が経過したときに、ドライバ１２を停止させる。送受信制御部１７は、ドライバ１２を停止させる瞬間を含む所定期間、プルアップ抵抗部１５に含まれるスイッチ１５３およびプルダウン抵抗部１６に含まれるスイッチ１６３をＯＮに切り替える。
【００３０】
スイッチ１５３およびスイッチ１６３をＯＮに切り替えることで、プルアップ抵抗部１５およびプルダウン抵抗部１６の抵抗値を小さくすることができるため、プルアップおよびプルダウンの効果を強めることができる。これにより、ドライバ１２を停止させた瞬間に、＋側の電気信号と−側の電気信号とで発生するオーバーシュートを抑制することができるため、＋側の電気信号と−側の電気信号とがクロスしてしまうことを防止することができる。
【００３１】
上記ドライバ１２を停止させる瞬間を含む所定期間としては、例えば、ドライバ１２停止時に発生するノイズ信号が、ドライバ１２とＩ／Ｏモジュール３との間に存在し得る期間を設定することができる。これにより、ドライバ１２停止に起因するノイズの発生を抑制することが可能となる。
【００３２】
上記一つの通信が終了したとみなせる所定時間は、例えば、コントロールモジュール４に含まれるＣＰＵのクロック周波数や制御信号の発信間隔等を考慮して、コントロールモジュール４側からの一つの制御信号の送信が終了したと判定可能な時間に適宜設定することができる。
【００３３】
送受信制御部１７は、スイッチ１５３およびスイッチ１６３をＯＮに切り替えてから上記所定期間が経過したときに、スイッチ１５３およびスイッチ１６３をＯＦＦに切り替える。スイッチ１５３およびスイッチ１６３をＯＦＦに切り替えることで、プルアップ抵抗部１５およびプルダウン抵抗部１６の抵抗値を大きくすることができるため、プルアップおよびプルダウンの効果を弱めることができる。これにより、Ｉ／Ｏモジュール３側から入力される電気信号に歪が生じないようにして通信することができる。
【００３４】
送受信制御部１７は、ドライバ１２を停止させた後、次回の通信が開始するとみなせる所定時間が経過したときに、ドライバ１２を駆動させる。上記次回の通信が開始するとみなせる所定時間は、例えば、コントロールモジュール４に含まれるＣＰＵのクロック周波数や制御信号の発信間隔等を考慮して、コントロールモジュール４側から、次回の通信が開始されると判定可能な時間に適宜設定することができる。
【００３５】
ここで、光ケーブルは、メタルケーブルに比べて、劣化し易く、減衰率が増加し易い傾向にある。したがって、光ケーブルを用いて通信を行う設備では、使用期間を少しでも長くするために、光ケーブルが劣化して減衰率が増加してしまうことを予め想定し、光ケーブルの劣化により光伝送レベルが低下しても受信可能なように、光／電気の変換レベルの閾値を低めに設定し、マージンを持たせている。このような設備で、光ケーブルの劣化が進むと、正常な光信号が低い変換レベルで電気信号に変換されるため、変換時の歪が大きくなる。このような状況で、プルアップやプルダウンを強めてしまうと、電気信号の歪が増長され、通信エラーが発生し易くなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、ドライバ１２を駆動させているときには、スイッチ１５３およびスイッチ１６３をＯＦＦに切り替えて、プルアップ抵抗部１５およびプルダウン抵抗部１６の抵抗値を大きくすることにしている。これにより、プルアップおよびプルダウンの効果を弱めることができるため、ドライバ１２駆動時に、プルアップおよびプルダウンによって電気信号の歪が増長されてしまう状況を抑制することができる。
【００３７】
上述したように、本実施形態におけるＩ／Ｏ側光／電気変換回路１によると、通常の光伝送時には、プルアップおよびプルダウンの効果を弱めて、電気信号の歪を低減させることができる、一方、ノイズが発生するタイミングには、プルアップおよびプルダウンの効果を強め、＋側の電気信号と−側の電気信号とがクロスしてしまうことを防止することができる。これにより、光伝送による通信エラーを低減することが可能となる。
【００３８】
なお、上述した実施形態におけるＩ／Ｏ側光／電気変換回路１は、プルアップ抵抗部１５およびプルダウン抵抗部１６を備えているが、いずれか一方を備えることとしてもよい。ドライバ１２を停止させたときに発生するオーバーシュートによって＋側の電気信号と−側の電気信号とがクロスしないように、プルアップまたはプルダウンさせることができればよい。プルダウン抵抗部１６のみを備えることとした場合には、電源を省略することができ、構成を簡素化することができる。
【００３９】
また、上述した実施形態では、スイッチ１５３、１６３を、抵抗１５２、１６２と電源１５４またはグランドとの間に設けているが、これに限定されない。例えば、スイッチ１５３、１６３を、電気信号ライン６ａ、６ｂと抵抗１５２、１６２との間に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…Ｉ／Ｏ側光／電気変換回路、２…コントロール側光／電気変換回路、３…Ｉ／Ｏモジュール、４…コントロールモジュール、６ａ…＋側電気信号ライン、６ｂ…−側電気信号ライン、１１…光−電気変換部、１２…ドライバ、１３…レシーバ、１４…電気−光変換部、１５…プルアップ抵抗部、１６…プルダウン抵抗部、１７…送受信制御部、１５１、１５２、１６１、１６２…抵抗、１５３、１６３…スイッチ、１５４…電源。
【図１】
2012174187.tif 000003
【図２】
2012174187.tif 000004