(57)【要約】【課題】通信の信頼性を確保し、システムの適用範囲を拡大する。【解決手段】通信システムは、第１のノードと、第１のノードにデイジーチェーン方式で接続される複数の第２のノード２ａを備える。第１のノードは、自通信機器に接続されるイーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１に所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部を有する。第２のノード２ａは、隣接する通信機器との間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部２０と、自通信機器に接続されるイーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１とフレーム転送部２０の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチ２４と、電源部２２からフレーム転送部２０への給電が遮断されたときに、バックアップ給電スイッチ２４をオンにする給電スイッチ制御部２５とを有する。【選択図】  図２
2013258619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信機器と、
この第１の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第２の通信機器と、
隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備え、
前記第１の通信機器は、
自通信機器に接続されるイーサネットケーブルの未使用芯線をバックアップ電源ラインとして、このバックアップ電源ラインに所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部を有し、
前記第２の通信機器は、
隣接する通信機器との間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部と、
このフレーム転送部の電源入力端子に電源電圧を供給する電源部と、
自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチと、
前記電源部から前記フレーム転送部への給電が遮断されたことを検知したときに、前記バックアップ給電スイッチをオンにする給電スイッチ制御部とを有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の通信システムにおいて、
さらに、前記複数の第２の通信機器のうち最後尾の第２の通信機器と前記第１の通信機器とを接続するイーサネットケーブルを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
第１の通信機器と、この第１の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第２の通信機器と、隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備えた通信システムにおいて前記第２の通信機器の電源をバックアップするバックアップ給電方法であって、
前記第２の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部に電源が供給されているか否かを判定する給電判定ステップと、
前記第２の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部への給電が遮断されたと判定したときに、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子とを接続するバックアップ給電ステップとを備え、
前記バックアップ電源ラインは、イーサネットケーブルの未使用芯線であり、前記第１の通信機器内のバックアップ電源部から所定の電源電圧が印加されることを特徴とする通信システムのバックアップ給電方法。
【請求項４】
請求項３記載の通信システムのバックアップ給電方法において、
さらに、前記複数の第２の通信機器のうち最後尾の第２の通信機器と前記第１の通信機器とがイーサネットケーブルで接続されることを特徴とする通信システムのバックアップ給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デイジーチェーン方式またはリング方式の配線で複数の通信機器を接続する通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コントローラに複数のノ−ドをデイジーチェーン（数珠繋ぎ）で配線する場合において、ノードには同形状のコネクタが２箇所ついており、１台目のノードに２台目のノードを接続し、２台目のノードに３台目のノードを接続する、という具合に繋いでいく。デイジーチェーンイーサネット（登録商標）通信の特徴としては、各ノードが受信したフレームを自身で処理するだけではなく、次のノードに転送する必要があることである。
【０００３】
このようなトポロジの通信方式の１つの大きな問題としては、あるノードの電源がオフになると、その先のノードとの通信が断絶してしまうことである。その理由は、フレ−ムを転送するためにノード内部の電気回路を動作させることが必要であり、ノードの電源がオフになると、回路が動かなくなって、転送ができなくなるからである。図４の例では、コントローラ１に接続されているノード２−１，２−２，２−３，２−４，・・・・のうち３台目のノード２−３の電源がオフになった例を示している。この場合、ノード２−３以降の通信が不可能になる。
【０００４】
このような問題に対して、図５に示すようにメカニカルリレーを利用する案が提案されている（非特許文献１参照）。図５の例では、ノード２は、フレーム転送部２０と、電源スイッチ２１と、電源部２２と、メカニカルリレー２３とを備えている。電源スイッチ２１がオンの場合には、図示しない外部電源から電源部２２を介してフレーム転送部２０に電源電圧が供給される。電源スイッチ２１がオフとなり、ノード２の電源がオフとなった場合には、メカニカルリレー２３をオンにする。これにより、当該ノード２のフレーム転送部２０が動作していなくても、当該ノード２の前後のイーサネットケーブル３をメカニカルリレー２３を介して接続することができ、通信機能を維持することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】デイジーチェーンイーサネットＩ／Ｏ，ＭＯＸＡ社，＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｂｓｊａｐａｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｈｔｍｌ／ｉｏＬｏｇｉｋ＿Ｅ１２００／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
イーサネットの規格である１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸでは、ノード間のイーサネットケ−ブル配線長が１００ｍ以下と定められている。しかしながら、図５に示した構成では、電源がオフになったノードの前後のイーサネットケーブルをメカニカルリレーを介して接続するので、合計のイーサネットケーブルの配線長が１００ｍを超える可能性がある。イーサネットケーブルの配線長が規格で定められている長さを超えると、通信できる保証がなくなる。したがって、メカニカルリレーを利用する構成では、デイジーチェーンイーサネットの総配線長がイーサネットの規格で定められている長さ以下という限定された場合にしか使えないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、通信の信頼性を確保し、システムの適用範囲を拡大することができる通信システムおよびバックアップ給電方法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】
本発明の通信システムは、第１の通信機器と、この第１の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第２の通信機器と、隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備え、前記第１の通信機器は、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルの未使用芯線をバックアップ電源ラインとして、このバックアップ電源ラインに所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部を有し、前記第２の通信機器は、隣接する通信機器との間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部と、このフレーム転送部の電源入力端子に電源電圧を供給する電源部と、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチと、前記電源部から前記フレーム転送部への給電が遮断されたことを検知したときに、前記バックアップ給電スイッチをオンにする給電スイッチ制御部とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムの１構成例は、さらに、前記複数の第２の通信機器のうち最後尾の第２の通信機器と前記第１の通信機器とを接続するイーサネットケーブルを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、第１の通信機器と、この第１の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第２の通信機器と、隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備えた通信システムにおいて前記第２の通信機器の電源をバックアップするバックアップ給電方法であって、前記第２の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部に電源が供給されているか否かを判定する給電判定ステップと、前記第２の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部への給電が遮断されたと判定したときに、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子とを接続するバックアップ給電ステップとを備え、前記バックアップ電源ラインは、イーサネットケーブルの未使用芯線であり、前記第１の通信機器内のバックアップ電源部から所定の電源電圧が印加されることを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムのバックアップ給電方法の１構成例は、さらに、前記複数の第２の通信機器のうち最後尾の第２の通信機器と前記第１の通信機器とがイーサネットケーブルで接続されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２の通信機器内のフレーム転送部への給電が遮断されたときに、この第２の通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインとフレーム転送部の電源入力端子とを接続することにより、第１の通信機器のバックアップ電源部から第２の通信機器のフレーム転送部に電力を供給することができる。本発明では、イーサネットケーブルを接続する従来のメカニカルリレーのような手段を使用しないので、第２の通信機器の前後のイーサネットケーブルの配線長がこの第２の通信機器の電源のオン／オフによって変わることがなく、イーサネットケーブルの配線長をイーサネットの規格で定められている長さ以下に抑えることが容易になる。その結果、本発明では、通信の信頼性を確保することができ、従来のメカニカルリレーを使用する場合と比べて、通信システムの適用範囲を拡大することができる。
【００１１】
また、本発明では、複数の第２の通信機器のうち最後尾の第２の通信機器と第１の通信機器とを接続するイーサネットケーブルを設けることにより、リング方式の配線を実現することができ、第２の通信機器に接続される２本のイーサネットケーブルのうち一方が断線したとしても、他方のイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインを介して第２の通信機器のフレーム転送部に電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るデイジーチェーンイーサネット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るノードの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るデイジーチェーンイーサネット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】従来の問題点を説明する図である。
【図５】従来のノードの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るデイジーチェーンイーサネット通信システムの構成を示すブロック図、図２は本発明の第１の実施の形態に係るノードの構成を示すブロック図である。
デイジーチェーンイーサネット通信システムは、コントローラやスイッチングハブなどの通信機器である第１のノード１ａと、第１のノード１ａにデイジーチェーン方式（数珠繋ぎ）で接続された、設備機器や端末などの通信機器である複数の第２のノード２ａ−１〜２ａ−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、ノード間を接続するイーサネットケーブル３とから構成される。
【００１４】
第１のノード１ａは、隣接するノードとの間でイーサネットフレームの送受信処理を行う通信部１０と、第１のノード１ａに接続されるイーサネットケーブル３の未使用芯線をバックアップ電源ラインとして、このバックアップ電源ラインに所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部１１とを有する。
【００１５】
図２に示すように、第２のノード２ａ（２ａ−１〜２ａ−Ｎ）は、隣接するノードとの間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部２０と、電源スイッチ２１と、第２のノード２ａの各構成要素に所定の電源電圧を供給する回路である電源部２２と、第２のノード２ａに接続されるイーサネットケーブル３のバックアップ電源ラインとフレーム転送部２０の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチ２４と、電源部２２からフレーム転送部２０への給電が遮断されたことを検知したときに、バックアップ給電スイッチ２４をオンにする給電スイッチ制御部２５と、前方（図１、図２左側）のノードとの接続を行うためのポート２６と、後方（図１、図２右側）のノードとの接続を行うためのポート２７とを有する。
【００１６】
本実施の形態では、任意の第２のノード２ａの電源がオフになっても、イーサネットフレ−ムの転送が中断されないように、フレーム転送に必要な電気回路であるフレーム転送部２０の電力をバックアップする。このバックアップのための電源は、イーサネットケ−ブル３（１００ＢＡＳＥ−ＴＸのＣＡＴ５のケーブル）の２組の未使用芯線のうち１組をバックアップ電源ライン３１として利用して提供される。
【００１７】
なお、第２のノード２ａにおいて、ポート２６に接続されたイーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１とポート２７に接続されたイーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１とは、配線２８によって接続されるようになっている。つまり、第２のノード２ａの前後のイーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１は、第２のノード２ａを介して連結されるようになっている。
【００１８】
第２のノード２ａの電源がオンの場合、給電スイッチ制御部２５は、バックアップ給電スイッチ２４をオフにする。この場合、図示しない外部電源から電源部２２を介してフレーム転送部２０に電源電圧が供給される。このように、通常時には、フレーム転送部２０を含むノード全体の構成に外部電源から電力が供給される。
【００１９】
第１のノード１ａの通信部１０は、隣接する第２のノード２ａ（図１の例では２ａ−１）にイーサネットフレームを送出し、隣接する第２のノード２ａから送出されたイーサネットフレームを受信する。
第２のノード２ａの各々のフレーム転送部２０は、前方（図１、図２左側）のノードから受信したイーサネットフレームを必要に応じて処理すると共に、このイーサネットフレームを後方（図１、図２右側）のノードに転送する。また、フレーム転送部２０は、後方のノードから受信したイーサネットフレームを必要に応じて処理すると共に、このイーサネットフレームを前方のノードに転送する。
【００２０】
次に、例えばユーザの操作ミスによる電源スイッチ２１のオフや電源部２２の故障によって、複数の第２のノード２ａのうち少なくとも１台の第２のノード２ａの電源がオフとなった場合には、外部電源からの給電が遮断され、当該第２のノード２ａの動作が停止する。このとき、当該第２のノード２ａの給電スイッチ制御部２５は、電源がオフになると同時に、バックアップ給電スイッチ２４をオンにする。第１のノード１ａのバックアップ電源部１１は、イーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１に所定のＤＣ電源電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）を印加している。したがって、バックアップ電源部１１からバックアップ電源ライン３１およびバックアップ給電スイッチ２４を介してフレーム転送部２０のみに電源電圧が供給されるので、フレーム転送部２０は、イーサネットフレームの受信や転送などの通信機能を維持することができる。
【００２１】
本実施の形態では、イーサネットケーブルを接続する従来のメカニカルリレーのような手段を使用しないので、第２のノード２ａの前後のイーサネットケーブル３の配線長がこの第２のノード２ａの電源のオン／オフによって変わることがなく、イーサネットケーブル３の配線長をイーサネットの規格で定められている長さ（例えば１００ｍ）以下に抑えることが容易になる。その結果、本実施の形態では、通信の信頼性を確保することができ、従来のメカニカルリレーを使用する場合と比べて、デイジーチェーンイーサネット通信システムの適用範囲を拡大することができる。
【００２２】
なお、給電スイッチ制御部２５は、常時、バックアップ電源ライン３１から電力の供給を受けてバックアップ給電スイッチ２４を制御する。ただし、第２のノード２ａの電源がオンである通常時には、第２のノード２ａの他の構成と同様に、外部電源から電力の供給を受けるようにしてもよい。
【００２３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係るデイジーチェーンイーサネット通信システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態のデイジーチェーン方式の配線に、最後尾の第２のノード２ａ−Ｎと第１のノード１ａとを接続するイーサネットケーブル３を追加して、リング（環）方式の配線にしたものである。
【００２４】
第１のノード１ａおよび第２のノード２ａの動作は第１の実施の形態で説明したとおりである。
本実施の形態では、リング方式の配線とすることにより、第２のノード２ａに接続される２本のイーサネットケーブル３のうち一方が断線したとしても、他方のイーサネットケーブル３のバックアップ電源ライン３１を介して第２のノード２ａのフレーム転送部２０に電力を供給することができる。
【００２５】
なお、第１、第２の実施の形態における第１のノード１ａおよび第２のノード２ａの各々は、例えばＣＰＵ、記憶装置、電源回路及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各々のノードのＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、デイジーチェーン方式またはリング方式の配線で複数の通信機器を接続する通信システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１ａ…第１のノード、２ａ−１〜２ａ−Ｎ…第２のノード、３…イーサネットケーブル、１０…通信部、１１…バックアップ電源部、２０…フレーム転送部、２１…電源スイッチ、２２…電源部、２４…バックアップ給電スイッチ、２５…給電スイッチ制御部、２６，２７…ポート、３１…バックアップ電源ライン。
【図１】
2013258619.tif 000003
【図２】
2013258619.tif 000004
【図３】
2013258619.tif 000005
【図４】
2013258619.tif 000006
【図５】
2013258619.tif 000007