(57)【要約】【課題】フィールドバスの終端を自動的に形成することができるフィールド通信装置を提供する。【解決手段】第１の機器および第２の機器の各々は、終端抵抗と、前記終端抵抗をフィールドバスに接続する第１の状態と、前記終端抵抗を前記フィールドバスから切り離す第２の状態とを択一的に選択するスイッチと、を備える。前記スイッチの操作により、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの稼働側の状態を前記第１の状態に、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの待機側の状態を前記第２の状態に、それぞれ設定する。【選択図】図１
2013165385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一フィールドバス上にマスタ機器と、スレーブ機器とが接続されたフィールド通信装置において、
前記フィールドバスの終端に接続され、前記マスタ機器または前記スレーブ機器として機能する第１の機器と、
前記第１の機器に隣接した位置で前記フィールドバスに接続され、前記第１の機器とともに二重化機器を構成する第２の機器と、
前記第１の機器および前記第２の機器のうちの一方を制御側に、他方を稼働側に、それぞれ設定する設定手段と、
を備え、
前記第１の機器および前記第２の機器の各々は、
終端抵抗と、
前記終端抵抗を前記フィールドバスに接続する第１の状態と、前記終端抵抗を前記フィールドバスから切り離す第２の状態とを択一的に選択するスイッチと、
前記設定手段による設定に応じて前記スイッチを切り替えることにより、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの稼働側の状態を前記第１の状態に、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの待機側の状態を前記第２の状態に、それぞれ設定するスイッチ制御手段と、
を具備することを特徴とするフィールド通信装置。
【請求項２】
前記第１の機器および前記第２の機器は、前記マスタ機器であることを特徴とする請求項１に記載のフィールド通信装置。
【請求項３】
前記第１の機器および前記第２の機器は、前記スレーブ機器であることを特徴とする請求項１に記載のフィールド通信装置。
【請求項４】
前記設定手段は、前記第１の機器および前記第２の機器の診断結果に基づいて、前記第１の機器および前記第２の機器のうち異常が認められない機器を稼働側に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィールド通信装置。
【請求項５】
前記第１の機器および前記第２の機器は、それぞれ終端内蔵コネクタを介して前記フィールドバスに接続され、それぞれの終端内蔵コネクタの状態は、その内部の終端抵抗が前記フィールドバスから切り離された状態に設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィールド通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一フィールドバス上にマスタ機器となるフィールド機器と、スレーブ機器となるフィールド機器とが接続されたフィールド通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールド機器やフィールドコントローラ等を互いに接続するフィールド通信装置として、マスタ機器と、スレーブ機器とが共通のフィールドバスに接続されてなるフィールド通信装置が知られている。フィールドバスとして、例えばPROFIBUSなどが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなフィールド通信装置において、マスタ機器あるいはスレーブ機器を二重化構成とすることにより動作の冗長化を図ることが考えられる。
【０００５】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、フィールド通信装置においてマスタ機器を二重化構成とした例を示すブロック図である。このフィールド通信装置は、マスタ機器１０Ａおよびマスタ機器１０Ｂと、スレーブ機器２，２，・・・２Ｅとが共通のフィールドバス３に接続されて構成されている。この例ではマスタ機器を二重化構成としているため、マスタ機器１０Ａおよびマスタ機器１０Ｂのうちの一方が稼働側、他方が待機側となる。マスタ機器の二重化により、マスタ機器１０Ａまたはマスタ機器１０Ｂの故障発生時などにも、フィールドバス３を介する通信を継続することが可能となる。一方、スレーブ機器２，２，・・・２Ｅは二重化されておらず個々の機器はシングル機器として動作する。
【０００６】
図５（ａ）に示すように、マスタ機器１０Ａ、マスタ機器１０Ｂ、スレーブ機器２，２，・・・２Ｅは、それぞれ同一のコネクタ４を介してフィールドバス３に接続される。コネクタ４には終端抵抗とスイッチが内蔵されており、スイッチの手動操作により終端抵抗がフィールドバス３に接続される状態と、終端抵抗がフィールドバス３から切り離される状態とを任意に切り替えることができる。このフィールド通信装置では、コネクタ４のスイッチを切り替えることにより、適切な部位に終端を形成することができる。
【０００７】
しかし、マスタ機器１０Ａおよびマスタ機器１０Ｂの稼働側／待機側が切り替わると、終端の部位が変わるため、コネクタ４のスイッチを手動で操作する必要が生じてしまう。
【０００８】
図５（ａ）はマスタ機器１０Ａが稼働側の場合、図５（ｂ）はマスタ機器１０Ｂが稼働側の場合を示している。これらの図において、コネクタ４に記載された「Ｔ」は、そのコネクタ４の終端抵抗がフィールドバス３に接続されるべき旨を示している。図５（ａ）および図５（ｂ）を対比すれば明らかなように、稼働側機器の入れ替わりに応じて、稼働側のマスタ機器を終端とするために、マスタ機器１０Ａおよびマスタ機器１０Ｂに接続されたコネクタ４のスイッチを手動で操作することが必要となる。
【０００９】
本発明の目的は、フィールドバスの終端を自動的に形成することができるフィールド通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のフィールド通信装置は、同一フィールドバス上にマスタ機器と、スレーブ機器とが接続されたフィールド通信装置において、前記フィールドバスの終端に接続され、前記マスタ機器または前記スレーブ機器として機能する第１の機器と、前記第１の機器に隣接した位置で前記フィールドバスに接続され、前記第１の機器とともに二重化機器を構成する第２の機器と、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの一方を制御側に、他方を稼働側に、それぞれ設定する設定手段と、を備え、前記第１の機器および前記第２の機器の各々は、終端抵抗と、前記終端抵抗を前記フィールドバスに接続する第１の状態と、前記終端抵抗を前記フィールドバスから切り離す第２の状態とを択一的に選択するスイッチと、前記設定手段による設定に応じて前記スイッチを切り替えることにより、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの稼働側の状態を前記第１の状態に、前記第１の機器および前記第２の機器のうちの待機側の状態を前記第２の状態に、それぞれ設定するスイッチ制御手段と、を具備することを特徴とする。
このフィールド通信装置によれば、スイッチを切り替えることにより、第１の機器および第２の機器のうちの稼働側の状態を終端抵抗をフィールドバスに接続する状態に、待機側の状態を終端抵抗をフィールドバスから切り離す状態に、それぞれ設定するので、フィールドバスの終端を自動的に形成することができる。
前記第１の機器および前記第２の機器は、前記マスタ機器であってもよい。
前記第１の機器および前記第２の機器は、前記スレーブ機器であってもよい。
前記設定手段は、前記第１の機器および前記第２の機器の診断結果に基づいて、前記第１の機器および前記第２の機器のうち異常が認められない機器を稼働側に設定してもよい。
前記第１の機器および前記第２の機器は、それぞれ終端内蔵コネクタを介して前記フィールドバスに接続され、それぞれの終端内蔵コネクタの状態は、その内部の終端抵抗が前記フィールドバスから切り離された状態に設定されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフィールド通信装置によれば、スイッチを切り替えることにより、第１の機器および第２の機器のうちの稼働側の状態を終端抵抗をフィールドバスに接続する状態に、待機側の状態を終端抵抗をフィールドバスから切り離す状態に、それぞれ設定するので、フィールドバスの終端を自動的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態のフィールド通信装置の構成を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のフィールド通信装置の構成を示すブロック図。
【図２】マスタ機器およびコネクタの構成を示すブロック図。
【図３】コネクタのスイッチが「Ｔ」側にされた状態を示す図。
【図４】診断処理の方法を示す図であり、（ａ）は、上位装置においてマスタ機器についての診断を行う例を示すブロック図、（ｂ）は、ＭＰＵがマスタ機器内のハードウェア異常を検知する例を示すブロック図。
【図５】マスタ機器を二重化した例を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は、マスタ機器を二重化したフィールド通信装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明によるフィールド通信装置の一実施形態について説明する。
【００１４】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、本実施形態のフィールド通信装置の構成を示すブロック図、図２はマスタ機器およびコネクタの構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のフィールド通信装置は、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂと、スレーブ機器２，２，・・・２Ｅとが共通のフィールドバス３に接続されて構成されている。フィールドバス３として、例えばPROFIBUSなどが適用される。
【００１６】
本実施形態は、マスタ機器が二重化された例を示しており、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂのうちの一方が稼働側、他方が待機側となる。マスタ機器の二重化により、マスタ機器１Ａまたはマスタ機器１Ｂの故障発生時などにも、フィールドバス３を介する通信を継続することが可能となる。マスタ機器の一方を稼働側として選択する動作については後述する。
【００１７】
一方、スレーブ機器２，２，・・・２Ｅは二重化されておらず個々の機器はシングル機器として動作する。なお、図１において、スレーブ機器２，２，・・・が互いに同一機器であることを意味するものではなく、各スレーブ機器２として任意のフィールド機器等をフィールドバス３に接続することができる。また、スレーブ機器２Ｅは、フィールドバス３の終端に接続されたスレーブ機器を示している。
【００１８】
図１（ａ）および図２に示すように、マスタ機器１Ａ、マスタ機器１Ｂ、スレーブ機器２，２，・・・２Ｅは、それぞれ同一のコネクタ４を介してフィールドバス３に接続される。図２に示すように、コネクタ４は、フィールドバス３を構成するケーブル３０が接続される２つのポートＰ１およびポートＰ２と、終端抵抗ｒ１〜ｒ３と、フィールドバス３と終端抵抗ｒ１〜ｒ３との間の接続状態を「Ｔ」側および「Ｃ」側の間で手動により切り替えるスイッチ４１と、を備える。図２に示すように、スイッチ４１は「Ｔ」側および「Ｃ」側の間での切り替えに応じて連動する２つの切片を有する。
【００１９】
図２に示すように、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂは、それぞれ、フィールドバス３に接続されフィールドバス３を介する通信を実行する通信用内部回路１１と、終端抵抗Ｒ１〜Ｒ３を具備する終端回路１２と、フィールドバス３と終端回路１２との間の接続状態を切り替える２つの連動する切片を有するスイッチ１３と、スイッチ１３の操作を含む種々の処理を実行するＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）１４と、機器各部に電力を供給する電源１５と、を備える。また、電源１５の出力は、コネクタ４の終端抵抗ｒ１〜ｒ３および終端回路１２に接続される。
【００２０】
図１（ａ）および図２に示すように、マスタ機器１Ａに接続されたコネクタ４のポートＰ１に差し込まれたケーブル３０は、マスタ機器１Ｂに接続されたコネクタ４のポートＰ２に接続される。また、マスタ機器１Ｂに接続されたコネクタ４のポートＰ１に差し込まれたケーブル３０は、次のスレーブ機器２に接続されたコネクタ４のポートＰ２に接続される。さらに、このコネクタ４のポートＰ１に差し込まれたケーブル３０は、次のスレーブ機器２に接続されたコネクタ４のポートＰ２に接続される。このように、コネクタ４のポートＰ１とポートＰ２とをケーブル３０により順次接続することにより、フィールドバス３が構成される。
【００２１】
次に、終端抵抗とフィールドバス３との接続状態について説明する。
【００２２】
図１（ａ）および図２は、マスタ機器１Ａが稼働側で、マスタ機器１Ｂが待機側の場合の状態を示している。この場合、図１（ａ）に示すようにフィールドバス３の終端に位置するスレーブ機器２Ｅのコネクタ４のみ、スイッチ４１の２つの切片が「Ｔ」側に接続され、マスタ機器１Ａ、マスタ機器１Ｂおよび他のスレーブ機器２，２，・・・に接続されたコネクタ４では、スイッチ４１の２つの接点が「Ｃ」側に接続される。
【００２３】
図２に示すように、スイッチ４１の２つの接点が「Ｃ」側に接続されている場合には、コネクタ４の内部でポートＰ１とポートＰ２とが接続されるとともに、終端抵抗ｒ１〜ｒ３がフィールドバス３から切り離される。
【００２４】
一方、図３は、コネクタ４のスイッチ４１の２つの切片が「Ｔ」側に接続された状態を示す図である。図３に示すように、コネクタ４のスイッチ４１の２つの切片が「Ｔ」側に接続されている場合には、コネクタ４の内部でポートＰ１とポートＰ２とが切り離されるとともに、ポートＰ１に接続されたフィールドバス３が終端抵抗ｒ１〜ｒ３に接続される。したがって、フィールドバス３の終端に位置するスレーブ機器２Ｅのコネクタ４では、終端抵抗ｒ１〜ｒ３がフィールドバス３に接続された状態となる。
【００２５】
また、図２に示すように、マスタ機器１Ａが稼働側で、マスタ機器１Ｂが待機側の場合、マスタ機器１ＡのＭＰＵ１４は、自らの機器が稼働側であることを認識しており、この認識に従ってスイッチ１３をオンする。スイッチ１３がオンしているとき、コネクタ４のポートＰ１を介して接続されたフィールドバス３に、スイッチ１３の２つの切片を介して終端回路１２が接続される。したがって、マスタ機器１Ａの内部において終端抵抗Ｒ１〜Ｒ３がフィールドバス３が接続される。
【００２６】
一方、マスタ機器１ＢのＭＰＵ１４は、自らの機器が待機側であることを認識しており、この認識に従ってスイッチ１３をオフする。スイッチ１３がオフしているとき、コネクタ４のポートＰ１およびポートＰ２を介して接続されたフィールドバス３に終端回路１２は接続されず、したがって、マスタ機器１Ｂの内部において終端抵抗Ｒ１〜Ｒ３がフィールドバス３から切り離された状態となる。
【００２７】
このように、マスタ機器１Ａが稼働側で、マスタ機器１Ｂが待機側の場合、マスタ機器１Ａのスイッチ１３はオンし、マスタ機器１Ｂのスイッチ１３はオフするため、フィールドバス３の終端に位置することになるマスタ機器１Ａの内部において端末抵抗Ｒ１〜Ｒ３が自動的にフィールドバス３に接続される。
【００２８】
一方、図１（ｂ）は、マスタ機器１Ａが待機側で、マスタ機器１Ｂが稼働側の場合の状態を示している。この場合、マスタ機器１ＢのＭＰＵ１４は、自らの機器が稼働側であることを認識しており、この認識に従ってスイッチ１３をオンする。スイッチ１３がオンしているとき、コネクタ４のポートＰ１を介して接続されたフィールドバス３に、スイッチ１３の２つの切片を介して終端回路１２が接続される。したがって、マスタ機器１Ｂの内部において終端抵抗Ｒ１〜Ｒ３がフィールドバス３に接続される。
【００２９】
一方、マスタ機器１ＡのＭＰＵ１４は、自らの機器が待機側であることを認識しており、この認識に従ってスイッチ１３をオフする。スイッチ１３がオフしているとき、コネクタ４のポートＰ１およびポートＰ２を介して接続されたフィールドバス３に終端回路１２は接続されず、したがって、マスタ機器１Ａの内部において終端抵抗Ｒ１〜Ｒ３がフィールドバス３から切り離された状態となる。
【００３０】
このように、マスタ機器１Ａが待機側で、マスタ機器１Ｂが稼働側の場合、マスタ機器１Ｂのスイッチ１３はオンし、マスタ機器１Ａのスイッチ１３はオフするため、フィールドバス３の終端に位置することになるマスタ機器１Ｂの内部において端末抵抗Ｒ１〜Ｒ３が自動的にフィールドバス３に接続される。
【００３１】
したがって、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂに接続されたコネクタ４のスイッチ４１を常時「Ｃ」側に設定しておけば、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂのうち稼働側の機器の内部において、自動的に終端抵抗Ｒ１〜Ｒ３がフィールドバス３に接続される。したがって、コネクタ４のスイッチ４１を操作する必要がない。
【００３２】
図４は、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂのうちの一方を稼働側に、他方を待機側に設定するための診断処理の方法を示すブロック図である。
【００３３】
図４（ａ）は、上位装置においてマスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂについての診断を行う例を示している。この例では、上位装置５がマスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂに接続されており、上位装置５がマスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂと交信することにより、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂの異常を検出する。いずれかの装置の異常が検出された場合、上位装置５は異常が検出されていない機器を稼働側に、異常が検出された機器を待機側に設定し、その旨をマスタ機器１Ａおよびマスタ機器１ＢのＭＰＵ１４に通知する。したがって、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１ＢのＭＰＵ１４からの指令に従って、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂのスイッチ１３が操作されることになる。
【００３４】
図４（ｂ）は、ＭＰＵがマスタ機器内のハードウェア異常を検知する例を示すブロック図である。この例では、マスタ機器１ＡのＭＰＵ１４およびマスタ機器１ＢのＭＰＵ１４が、それぞれ自機器の状態を自己診断し、異常の有無についての診断、および稼働側の特定を行う。この場合にも、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１ＢのＭＰＵ１４の認識（稼働側および待機側のいずれかであることの認識）に基づくＭＰＵ１４からの指令に従って、マスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂのスイッチ１３が操作されることになる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、冗長化されたマスタ機器１Ａおよびマスタ機器１Ｂの内部に端末抵抗とスイッチを設け、このスイッチの操作により稼働側の機器の内部にフィールドバスの終端を自動的に形成している。したがって、稼働側、待機側の切り替えに際して手動によるスイッチの操作が不要となり、正常な通信状態を継続することが可能となる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、マスタ機器を二重化した例について説明しているが、スレーブ機器を二重化した場合についても同様の構成を適用することができる。
【００３７】
また、マスタ機器が二重化された例を示したが、マスタ機器がシングルの場合であっても、マスタ機器のＭＰＵ１４が稼動かつシングルであることを認識し、スイッチ１３をオンし、終端回路１２を接続し、終端を行う構成でもよい。
【００３８】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、同一フィールドバス上にマスタ機器と、スレーブ機器とが接続されたフィールド通信装置に対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ    マスタ機器（第１の機器）
１Ｂ    マスタ機器（第２の機器）
４      コネクタ（終端内蔵コネクタ）
５      上位装置（設定手段）
１３    スイッチ
１４    ＭＰＵ（設定手段、スイッチ制御手段）
【図１】
2013165385.tif 000003
【図２】
2013165385.tif 000004
【図３】
2013165385.tif 000005
【図４】
2013165385.tif 000006
【図５】
2013165385.tif 000007