(57)【要約】【課題】制御装置などにシリアル通信を適用する場合でも、基板間を省配線で接続でき、かつ高信頼が要求される制御装置を低コストに実現可能な仕組みを提供する。【解決手段】バックプレーン上に複数のコネクタを配置し、それぞれのコネクタに基板を挿入して構成された基板切替装置であって、コネクタは、複数のコネクタと、第１の切替用コネクタと、第２の切替用コネクタを含み、複数のコネクタと第１の切替用コネクタの間はシリアル接続線によりそれぞれ接続され、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタとの間はシリアル配線群により接続されており、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタは同じ端子構成を有し、第１の切替用コネクタが出力する第１の状態信号を第２の切替用コネクタに接続し、第２の切替用コネクタが出力する第２の状態信号を第１の切替用コネクタに接続することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックプレーン上に複数のコネクタを配置し、それぞれのコネクタに基板を挿入して構成された基板切替装置であって、
前記コネクタは、複数のコネクタと、第１の切替用コネクタと、第２の切替用コネクタを含み、前記複数のコネクタと前記第１の切替用コネクタの間はシリアル接続線によりそれぞれ接続され、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタとの間はシリアル配線群により接続されており、
前記第１の切替用コネクタと前記第２の切替用コネクタは同じ端子構成を有し、前記第１の切替用コネクタが出力する第１の状態信号を前記第２の切替用コネクタに接続し、前記第２の切替用コネクタが出力する第２の状態信号を前記第１の切替用コネクタに接続することを特徴とする基板切替装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板切替装置において、
前記第１の切替用コネクタの出力端子から出力する第１の状態信号を前記第２の切替用コネクタの入力端子に接続し、
前記第２の切替用コネクタの出力端子から出力する第２の状態信号を前記第１の切替用コネクタの入力端子に接続し、
該状態信号を接続した以外の前記第１の切替用コネクタの端子と前記第２の切替用コネクタの端子の同位置の端子同士が接続されることを特徴とする基板切替装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板切替装置において、
前記第１の切替用コネクタの出力端子は前記第１の状態信号の値によって閾値電圧を超えた場合に信号を出力し、
前記第１の切替用コネクタの入力端子は前記第１の状態信号の値によって閾値電圧を超えた場合に信号を出力しないことを特徴とする基板切替装置。
【請求項４】
請求項２に記載の基板切替装置において、
前記第１の切替用コネクタと前記第１の状態信号と前記第２の状態信号を接続する半導体集積回路を有し、
前記第１の状態信号が故障を示したときは前記第２の切替用コネクタを選択し、
前記第２の状態信号が故障を示したときは前記第１の切替用コネクタを選択する機能を有することを特徴とする基板切替装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基板切替装置を含む制御装置において、
前記第１の切替用コネクタに第１の基板を挿入し、
前記第２の切替用コネクタに第２の基板を挿入し、
前記第１の基板に故障が発生し前記第１の状態信号が故障を示した時は前記第２の基板で動作し、
前記第２の基板に故障が発生し前記第２の状態信号が故障を示した時は前記第１の基板で動作することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の制御装置において、
前記第１の基板が前記第２の基板よりも優先して選択され、
前記第１の切替用コネクタに挿入されている前記第１の基板が故障もしくは前記第１の基板が前記第１の切替用コネクタに挿入されていない場合は前記第２の切替用コネクタに挿入されている前記第２の基板が選択されるが、
それ以外の場合は前記第１の基板が選択されることを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の制御装置において、
前記第１の切替用コネクタに挿入されている前記第１の基板が選択されて正常動作中に、
前記第１の基板が故障した場合は前記第２の切替用コネクタに挿入されている前記第２の基板が選択され、
故障した前記第１の基板が正常な第三の基板に交換されても前記第２の基板が選択されたままで、
前記第２の基板が故障した場合は前記第三の基板が選択される機能を有することを特徴とする
制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の基板切替装置において、
前記第１の切替用コネクタと前記第２の切替用コネクタとの間で信号を比較するための接続を追加し、
前記第１の切替用コネクタに挿入する基板には信号の比較照合を行う半導体集積回路を有することを特徴とする基板切替装置。
【請求項９】
請求項１に記載の基板切替装置において、
前記第１の切替用コネクタおよび第２の切替用コネクタ以外のコネクタは、
前記第１の切替用コネクタおよび第２の切替用コネクタよりも外側に配置されることを特徴とする基板切替装置。
【請求項１０】
第１の切替用コネクタと、
前記第１の切替用コネクタ以外の複数のコネクタと、
前記第１の切替用コネクタが出力する状態信号と前記複数の切替用コネクタと接続し前記第１の切替用コネクタが出力する状態信号を入力する半導体集積回路を有することを特徴とする基板切替装置。
【請求項１１】
第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板を接続する接続ケーブルを有し、
前記第１の基板と前記第２の基板の選択は請求項６もしくは請求項７の基板切替装置によって行われることを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
第１の切替用コネクタと、
前記第１の切替用コネクタ以外の複数のコネクタを有し、
前記第１の切替用コネクタは前記複数のコネクタより最も端の位置に配置されることを特徴とする基板切替装置。
【請求項１３】
バックプレーン上に複数のコネクタを配置し、それぞれのコネクタに基板を挿入して構成された制御装置であって、
前記コネクタは、複数のコネクタと、第１の切替用コネクタと、第２の切替用コネクタを含み、前記複数のコネクタと前記第１の切替用コネクタの間はシリアル接続線によりそれぞれ接続され、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタとの間はシリアル配線群により接続されており、
前記複数のコネクタ間における通信は、前記第１の切替用コネクタまたは前記第２の切替用コネクタのいずれか一方を介して行われ、前記通信に使用中の前記第１または第２の切替用コネクタにおける異常の際に、前記通信に未使用の前記第２または第１の切替用コネクタに切り替えて通信を続行することを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の制御装置であって、
第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタとの間はシリアル配線群により接続されることにより、前記第１の切替用コネクタは、前記複数のコネクタからの通信を前記第２の切替用コネクタに転送し、また前記第２の切替用コネクタからの通信を前記複数のコネクタに転送するとともに、前記複数のコネクタに送る通信を、前記第１の切替用コネクタからの通信と前記第２の切替用コネクタからの通信のいずれかを選択する機能を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の制御装置であって、
前記通信のいずれかを選択する機能は、第１の切替用コネクタおよび第２の切替用コネクタと、これらに挿入された基板における異常判定の結果を受けて選択を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の制御装置であって、
当該制御装置は、筐体内に収納されるとともに、筐体表面のモニタ画面には前記第１の切替用コネクタおよび前記第２の切替用コネクタにおける前記基板の挿入の状態、および第１の切替用コネクタおよび第２の切替用コネクタに挿入された基板における異常の有無が表示されていることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板切替装置及びそれを用いた制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業用制御システムは少量多品種生産で用途毎に機能が異なっていることが多い。そのため、システム製品毎に専用に制御装置を開発するよりも効率的な方法として、装置間で一定の共通性を持たせ、システム毎に異なる機能のみを個別モジュールとして設計し、モジュールを組み合わせて装置を実装する方法を採用することがある。
【０００３】
このような産業用制御システムで使用される制御装置では、例えば共通のバックプレーンを定義し、バックプレーンに複数の汎用コネクタを配置してコネクタ間を接続した構成を標準的に採用しておき、各コネクタに個々のシステム機能を実装した基板を挿入してシステム全体を構築する仕組みが知られており、広く長期的に使用されている。
【０００４】
従来のバックプレーンを用いたシステムでは、コネクタ間をパラレルバスで接続するのが一般的であった。しかしパラレルバス上を流れる信号の周波数を高めていくにつれて、同じバスの信号間でのわずかな配線長の違いに起因するスキューが大きくなり、これによって起こるタイミングのずれが誤動作につながってしまい、このスキューをシステム内で吸収するのが困難になってきている。
【０００５】
このような背景から、近年、パラレルバスに変わって、対となる差動信号を使って通信を実現する高速シリアル通信方式が複数規格化され、製品化されている。そのため、バックプレーンなどの基板間接続にも高速シリアル通信を採用することが考えられる。
【０００６】
例えば特許文献１には、高速シリアル通信で基板間を接続する例として、「システムボード上のチップセットと、前記チップセットに形成されたレジスタ群と、外部記憶媒体が記憶する情報を入力するためのスロットと、前記スロットと前記チップセットとの間に挿入されたレーン配線切り替え手段と、リンクの初期化により成立したリンクのリンク数とレーン数とが一致しなかった場合に、前記レーン配線切り替え手段を介して前記スロットと前記チップセットとの間のレーン配線を切り替え、レーンと接続されていなかった接続端子にレーンの一部を接続すると共に、接続後に、再度、リンクの初期化を実行する、前記チップセットに形成された制御手段とを備える情報処理装置。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２００６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の高速シリアル通信で基板間を接続する技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００９】
特許文献１の例では高速シリアル通信のレーン状態を判定して二つのレーンを切り替える構成となっているが、そのためにセレクタ／デコーダを用意し、それぞれのレーンに配線を接続する必要があるため、配線長が多くなりコストがかかるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１で示される構成をバックプレーンに実装する場合、バックプレーン上に配置したセレクタ／デコーダが故障した場合、バックプレーンに挿入した全ての基板を取り外してバックプレーンを交換しなければならなくなる点が問題となった。
【００１１】
そこで本発明では、制御装置などにシリアル通信を適用する場合でも、基板間を省配線で接続でき、かつ高信頼が要求される制御装置を低コストに実現可能な仕組みを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、バックプレーン上に複数のコネクタを配置し、それぞれのコネクタに基板を挿入して構成された基板切替装置であって、コネクタは、複数のコネクタと、第１の切替用コネクタと、第２の切替用コネクタを含み、複数のコネクタと第１の切替用コネクタの間はシリアル接続線によりそれぞれ接続され、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタとの間はシリアル配線群により接続されており、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタは同じ端子構成を有し、第１の切替用コネクタが出力する第１の状態信号を第２の切替用コネクタに接続し、第２の切替用コネクタが出力する第２の状態信号を第１の切替用コネクタに接続することを特徴とする。
【００１３】
また本発明においては、バックプレーン上に複数のコネクタを配置し、それぞれのコネクタに基板を挿入して構成された制御装置であって、コネクタは、複数のコネクタと、第１の切替用コネクタと、第２の切替用コネクタを含み、複数のコネクタと第１の切替用コネクタの間はシリアル接続線によりそれぞれ接続され、第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタとの間はシリアル配線群により接続されており、複数のコネクタ間における通信は、第１の切替用コネクタまたは第２の切替用コネクタのいずれか一方を介して行われ、通信に使用中の第１または第２の切替用コネクタにおける異常の際に、通信に未使用の第２または第１の切替用コネクタに切り替えて通信を続行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリアル通信で基板間を接続して構成するような場合でも、接続部分を高信頼化した制御装置を省配線で低コストに実現できる。また、高い信頼性を必要としない制御装置の構成に追加設計する形で高信頼構成を実現できるため、開発コストの削減が可能になる。
【００１５】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に係る基板切替装置に内蔵されるバックプレーンを表す一例を示す図。
【図２】図１のバックプレーンにおける切替用コネクタ２と切替用コネクタ３の具体的な接続方法の一例を示す図。
【図３】図２に示した切替用コネクタの詳細な構成方法の一例を示す図。
【図４】図２の切替用コネクタの詳細な構成方法の一例を示す図。
【図５ａ】スイッチ基板に搭載するＦＰＧＡ内部の回路構成の一例を示す図。
【図５ｂ】スイッチ基板に搭載するＦＰＧＡ内部の回路構成の一例を示す図。
【図６】２枚のスイッチ基板４２１、４２２のいずれかを選択するための選択手段の一例を示す図。
【図７】図６に示したスイッチ基板選択論理表２０１を実現する論理回路の一例を示す図。
【図８】図６のスイッチ基板選択論理実現するフローチャートの一例を示す図。
【図９ａ】ＣＰＵとＦＰＧＡを主たる構成として基板構成した例を示す図。
【図９ｂ】マイクロコントローラを主たる構成として基板構成した例を示す図。
【図９ｃ】ＦＰＧＡと自己診断制御ＩＣを有するスイッチ基板により構成した例を示す図。
【図１０】本発明における制御装置の構成例の全体図の一例を示す図。
【図１１】実施例２に係るスイッチ基板選択論理表の一例を示す図。
【図１２】図１１に示したスイッチ基板選択論理表を実現する論理回路の一例を示す図。
【図１３】図１１および図１２で示したスイッチ基板選択論理を用いた、スイッチ基板切替のフローチャートの一例を示す図。
【図１４】実施例３に係る制御装置に内蔵されるバックプレーン構成の一例を示す図。
【図１５】図１４に示したスイッチ基板４２３の構成の一例を示す図。
【図１６】実施例４に係る基板切替装置に内蔵されるバックプレーンを表す一例を示す図。
【図１７】実施例５に係る基板切替装置に内蔵されるバックプレーンを表す一例を示す図。
【図１８】実施例６に係る基板切替装置を用いた制御装置に内蔵される基板の接続構成の一例を示す図。
【図１９】実施例７に係る基板切替装置に内蔵されるバックプレーンを表す一例を示す図。
【図２０】実施例８に係る基板切替装置を用いた制御装置の一例を示す図。
【図２１】実施例８に係る制御装置を適用した制御システムの一例を示す図。
【図２２】実施例９に係る制御装置を適用した制御システムの一例を示す図。
【図２３】実施例１０に係る制御装置を収納する盤構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１から図１０を用いて、本発明の実施例１に係る基板切替装置及びそれを用いた制御装置を示す。
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る基板切替装置に内蔵されるバックプレーンを表す一例を示したものである。
【００２０】
このバックプレーン１は、例えば制御盤などの盤内に固定配置されており、シリアル通信で相互に接続する基板を挿入するコネクタ２１、２２、２３、２４を備えている。
【００２１】
また、Ｐｏｉｎｔ−Ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ接続のシリアル通信において１対多の接続を実現するスイッチ基板を挿入するため、バックプレーン１は切替用コネクタ２、３を備えている。これにより切替用コネクタ２、３は、各コネクタ２１、２２、２３、２４に挿入された基板間での１対多の通信が可能となるように接続先を順次切り替える。なお切替用コネクタ２、３は、常時はその一方に挿入された基板により１対多の接続を実現しており、その故障時に待機側の切替用コネクタに挿入された基板に切り替えて１対多の接続を継続実行させるために備えられている。
【００２２】
スイッチ基板を挿入する切替用コネクタ２は、シリアル接続線４１、４２、４３、４４によって、各コネクタ２１、２２、２３、２４と接続されている。なお図１においてシリアル接続線４１、４２、４３、４４は単線で表示しているが、実際には往復用の各線の他に、さらに差動伝送用の往復用の各線を備えるため合計４線で構成されている。
【００２３】
また、切替用コネクタ２と３は、シリアル配線群６０によって相互に接続されている。詳細を後述するが、シリアル配線群６０は切替用コネクタ２から切替用コネクタ３にシリアル接続線４１、４２、４３、４４からの信号を送るための往用のシリアル配線群と、切替用コネクタ３からの信号を切替用コネクタ２を介してシリアル接続線４１、４２、４３、４４に送るための復用のシリアル配線群とで構成されている。さらに、切替用コネクタ２と３の間では、切替用コネクタ２が出力する状態信号５１が切替用コネクタ３に入力され、切替用コネクタ３が出力する状態信号５２が切替用コネクタ２に入力される。この状態信号５１、５２により、通常は切替用コネクタ２が常用、切替用コネクタ３が待機用に設定されており、切替用コネクタ２側の異常により切替用コネクタ３側を常用に切り替える。
【００２４】
図２は、図１のバックプレーンにおける切替用コネクタ２と切替用コネクタ３の具体的な接続方法の一例を示したものである。なお図２には、前記した合計４線で構成された配線のうち往復用の２線のみによる配線接続関係を記載しており、往用配線には記号ａを付与し、復用配線には記号ｂを付与して表記している。したがって、差動伝送用の配線を含めるとさらに往復２線を含めた合計４線が図２上に配列されていることになる。
【００２５】
図２の配線関係はおおむね以下のようである。この構成によれば、バックプレーン１上で切替用コネクタ２の左側から配線されたシリアル接続線４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂが、切替用コネクタ２内で迂回して端子７０ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ、７０ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂにそれぞれ接続され、そのままシリアル配線６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂとなって切替用コネクタ３内で迂回して端子７４ａ、７５ａ、７６ａ、７７ａ、７４ｂ、７５ｂ、７６ｂ、７７ｂに接続される。
【００２６】
また、切替用コネクタ２の端子７８は出力端子で、切替用コネクタ２に挿入されるスイッチ基板の状態に基づいて値が決まる状態信号５１を切替用コネクタ３の端子８１に出力する。同様に切替用コネクタ３の端子８０も出力端子で、切替用コネクタ３に挿入されるスイッチ基板の状態に基づいて値が決まる状態信号５２を切替用コネクタ２の端子７９に出力する。
【００２７】
このようなコネクタと端子の配置にすることにより、各切替用コネクタ２、３に挿入するスイッチ基板の構成を変える必要が無く、同一のスイッチ基板を両方の切替用コネクタに挿入できる構成となる。
【００２８】
図３は、図２に示した切替用コネクタの詳細な構成方法の一例を示したものである。
【００２９】
図３に示した切替用コネクタ２は、図２に示した切替用コネクタ２と比較して、切替用コネクタ２内の記号ａを付与した往用配線側の端子７０ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａに信号転送用のダイオード素子Ｄ７０ａ、Ｄ７１ａ、Ｄ７２ａ、Ｄ７３ａを配置している。また図３に示した切替用コネクタ３は、図２に示した切替用コネクタ３と比較して、切替用コネクタ３内の記号ａを付与した往用配線側の端子７４ａ、７５ａ、７６ａ、７７ａに信号転送用のダイオード素子Ｄ７４ａ、Ｄ７５ａ、Ｄ７６ａ、Ｄ７７ａを配置している。
【００３０】
さらに図３に示した切替用コネクタ２は、図２に示した切替用コネクタ２と比較して、切替用コネクタ２内の記号ｂを付与した復用配線側の端子７０ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂに信号切替用の２つの並列ダイオード素子Ｄ７０ｂ１とＤ７０ｂ２、Ｄ７１ｂ１とＤ７１ｂ２、Ｄ７２ｂ１とＤ７２ｂ２、Ｄ７３ｂ１とＤ７３ｂ２をそれぞれ配置している。図３に示した切替用コネクタ３は、図２に示した切替用コネクタ３と比較して、切替用コネクタ３内の記号ｂを付与した復用配線側の端子７４ｂ、７５ｂ、７６ｂ、７７ｂに信号切替用の２つの並列ダイオード素子Ｄ７４ｂ１とＤ７４ｂ２、Ｄ７５ｂ１とＤ７５ｂ２、Ｄ７６ｂ１とＤ７６ｂ２、Ｄ７７ｂ１とＤ７７ｂ２をそれぞれ配置している。
【００３１】
なお図３に示す上記回路構成の切替用コネクタ２と切替用コネクタ３は、標準化のために同一回路構成とされており、そのため特に待機用に機能する切替用コネクタ３の一部には、待機時に使用されない回路構成を含んでいる。
【００３２】
またこの回路において、切替用コネクタ２の端子７８の出力５１は切替用コネクタ３の端子８１に伝送されるとともに、切替用コネクタ２内の復用配線側の端子７０ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂに設けられた信号切替用の２つの並列ダイオード素子Ｄ７０ｂ１とＤ７０ｂ２、Ｄ７１ｂ１とＤ７１ｂ２、Ｄ７２ｂ１とＤ７２ｂ２、Ｄ７３ｂ１とＤ７３ｂ２の切替信号として使用される。また切替用コネクタ３の端子８０の出力５２は切替用コネクタ２の端子７９に伝送されるとともに、切替用コネクタ３内の復用配線側の端子７４ｂ、７５ｂ、７６ｂ、７７ｂに設けられた信号切替用の２つの並列ダイオード素子Ｄ７４ｂ１とＤ７４ｂ２、Ｄ７５ｂ１とＤ７５ｂ２、Ｄ７６ｂ１とＤ７６ｂ２、Ｄ７７ｂ１とＤ７７ｂ２の切替信号として使用される。
【００３３】
これらのダイオード素子について、黒色で示したダイオード素子Ｄ７０ａ、Ｄ７１ａ、Ｄ７２ａ、Ｄ７３ａと、Ｄ７４ａ、Ｄ７５ａ、Ｄ７６ａ、Ｄ７７ａと、Ｄ７０ｂ２、Ｄ７１ｂ２、Ｄ７２ｂ２、Ｄ７３ｂ２と、Ｄ７４ｂ２、Ｄ７５ｂ２、Ｄ７６ｂ２、Ｄ７７ｂ２は、ある一定の閾値電圧以上になるまで三角形が示す向きへ電流が流れない特性を持っている。また白色で示したダイオード素子Ｄ７０ｂ１、Ｄ７１ｂ１、Ｄ７２ｂ１、Ｄ７３ｂ１と、Ｄ７４ｂ１、Ｄ７５ｂ１、Ｄ７６ｂ１、Ｄ７７ｂ１は、黒色で示したダイオードと逆で、ある一定の閾値電圧以上になると三角形が示す向きへ電流が流れなくなる特性を持つ。
【００３４】
この結果図３の例では、切替用コネクタ２に挿入されるスイッチ基板が通常動作中は端子７８には低電圧の信号５１が流れるが、スイッチ基板に故障が発生した場合は端子７８から閾値電圧を超えた信号５１が流れる。つまり、切替用コネクタ２に接続されるスイッチ基板が通常動作中は、白色で示したダイオード素子側の端子７０ｂ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ側が通電状態となって切替用コネクタ２側がシリアル接続線４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂと接続状態になり、切替用コネクタ２で折り返す復路が形成される。また切替用コネクタ２に接続されるスイッチ基板に故障が発生すると、切替用コネクタ３の白色で示したダイオード素子側の端子７４ｂ、７５ｂ、７６ｂ、７７ｂが通電状態となって切替用コネクタ３側がシリアル接続線４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂと接続状態になり、切替用コネクタ３で折り返す復路が形成される。
【００３５】
図４は、図２の切替用コネクタの詳細な構成方法の一例を示したものであって、切替用コネクタ２、３に、コネクタカバー付きのスイッチ基板４２１、４２２をそれぞれ挿入した場合の一例を示す斜視図である。なおこの図では往復用接続線を特に区別していないので記号ａ、ｂを付与していない。
【００３６】
スイッチ基板４２１、４２２には、シリアル通信制御を行う半導体としてここではＦＰＧＡ１０１、ＦＰＧＡ１０２をそれぞれ用いている。スイッチ基板４２１のＦＰＧＡ１０１は、切替用コネクタ２の端子７０、７１、７２、７３とシリアル配線で接続し、端子７８、７９と状態信号５１、５２で接続する。スイッチ基板４３のＦＰＧＡ１０２も同様に、切替用コネクタ３の端子７４、７５、７６、７７とシリアル配線で接続し、端子８０、８１と状態信号５５、５６で接続する。
【００３７】
図５ａ、図５ｂは、図４にしたスイッチ基板に搭載するＦＰＧＡ内部の回路構成の一例を示す図である。図５ａ、図５ｂに示したＦＰＧＡ１０１は、外部端子６０１、６０２に状態信号５１、５２を受け、外部端子６０４、６０５、６０６、６０７を切替用コネクタ２の端子７０、７１、７２、７３と接続している。なおこの図では、外部端子６０４、６０５が記号ａを附して示した往用の端子とし、外部端子６０６、６０７が記号ｂを附して示した復用の端子として記述している。
【００３８】
ＦＰＧＡ１０１内には、シリアル通信処理回路６２１と、スイッチ基板選択信号６２０と、セレクタ６１２、６１３、６１４、６１５などの機能を備えている。図５ａは、切替用コネクタ２側を選択している状態のＦＰＧＡ１０１を示したものであり、ＦＰＧＡ１０１内部のシリアル通信処理回路６２１は、セレクタ６１２、６１３、６１４、６１５を介して、端子６０４、６０５、６０６、６０７と接続している。スイッチ基板選択回路６２２は、端子６０２から入力される状態信号の値によってスイッチ基板選択信号６２０の値を決定する回路であり、図５ａの例では各セレクタ６１２、６１３、６１４、６１５をここでは左側に設定することで、シリアル通信処理回路６２１が端子６０４、６０５、６０６、６０７と接続できるようにしている。
【００３９】
図５ｂは、ＦＰＧＡ１０１において、ここでは端子６０２から入力される状態信号の値によってスイッチ基板選択信号６２０の値を各セレクタ６１２、６１３、６１４、６１５を右側に設定することで、シリアル通信処理回路６２１が端子６０４、６０５、６０６、６０７と接続しないようにした場合の例を示している。
【００４０】
図５ｂにおいて、端子６０４、６０５はＦＰＧＡ１０１の入力端子（往用端子）であり、セレクタ６１２、６１３を右側に設定することで外部から入力信号をＦＰＧＡ１０１内に取り込まないようにしている。一方、端子６０６、６０７は出力端子（復用端子）であり、セレクタ６１４、６１５を右側に設定することでスイッチ基板選択回路６２１からＦＰＧＡ１０１外に出力しないようにするが、ここではＦＰＧＡ１０１の端子６０３に接続されていたスリーステートバッファ６１１の出力をセレクタ６１４、６１５にも接続する構成とすることで端子６０６、６０７の出力がハイインピーダンス状態となり、ＦＰＧＡ１０１の出力をスイッチ基板から電気的に切り離した状態にしている。
【００４１】
図６は、実施例１における制御装置に内蔵されるバックプレーン１において、２つの切替用コネクタ２、３に挿入した２枚のスイッチ基板４２１、４２２のいずれかを選択するための選択手段の一例を示したものである。
【００４２】
このスイッチ基板選択論理表２０１では、２つのスイッチ基板をそれぞれスイッチ基板Ａ、スイッチ基板Ｂとし、スイッチ基板Ａを切替用コネクタ２に挿入し、スイッチ基板Ｂを切替用コネクタ３に挿入し、スイッチ基板Ａをメイン、スイッチ基板Ｂをリザーブという扱いとしている。
【００４３】
スイッチ基板選択論理表２０１における番号１から９は、スイッチ基板の挿入状態及び正常異常状態の各組み合わせにおいて、メインに定めるスイッチ基板をどれにするかを定めた表であり、右端の有効の欄がメインに選択するスイッチ基板を示している。
【００４４】
まず、各スイッチ基板が挿入され、かつ正常状態にあるときは、スイッチ基板Ａを有効と選択して制御装置を動作させるものとし、この状態はスイッチ基板選択論理表２０１のＮｏ．１に相当する。スイッチ基板Ａが挿入され正常動作している状態のＮｏ．２、Ｎｏ．３では、スイッチ基板Ａを有効とする。なおＮｏ．２はスイッチ基板Ｂが挿入されているが故障した状態、Ｎｏ．３はスイッチ基板Ｂが挿入されていない状態を表している。
【００４５】
これに対し、スイッチ基板Ａが挿入されているが故障状態であるＮｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６では、スイッチ基板Ｂが正常に動作しているＮｏ．４においてはスイッチ基板Ｂを選択するが、スイッチ基板Ｂが故障状態もしくは挿入されていないＮｏ．５、Ｎｏ．６では、メインであるスイッチ基板Ａを選択する。
【００４６】
また、スイッチ基板Ａが挿入されていないＮｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９では、スイッチ基板Ｂが正常に動作しているＮｏ．７においてはスイッチ基板Ｂを選択するが、スイッチ基板Ｂが故障状態もしくは挿入されていないＮｏ．８、Ｎｏ．９では、メインであるスイッチ基板Ａを選択する。
【００４７】
図７は、図６に示したスイッチ基板選択論理表２０１を実現する論理回路の一例である。スイッチ基板Ａが切替用コネクタに挿入されている状態を１、挿入されずに空いている状態を０として示す基板接続信号３１、スイッチ基板Ａが正常動作している状態を０、故障が発生した状態を１として示す基板接続信号３２、スイッチ基板Ｂが切替用コネクタに挿入されている状態を１、挿入されずに空いている状態を０として示す基板接続信号３３、スイッチ基板Ｂが正常動作している状態を０、故障が発生した状態を１として示す基板接続信号３４をそれぞれＡＮＤゲート１３１、信号の否定（丸印）を含むＡＮＤゲート１３２、ＯＲゲート１３３で図７のように接続すると、結果として図７のスイッチ基板選択論理表２０１を実現することができる。この場合に、値が０の時にスイッチ基板Ａを選択し、値が１の時にスイッチ基板Ｂを選択するスイッチ基板選択信号１８１が得られる。
【００４８】
図８は、図６および図７で示したスイッチ基板選択論理を用いた、スイッチ基板Ａをメインとして優先的に選択する場合のスイッチ基板切替のフローチャートの一例を示したものである。
【００４９】
フローとして処理するときには、最初の処理ステップＳ０１にてスイッチ基板Ａとスイッチ基板Ｂを本発明の制御装置に内蔵されるバックプレーンに挿入し、処理ステップＳ０２にて制御装置を起動させる。この例ではスイッチ基板Ａをメインとして優先するシステムとなっているため、処理ステップＳ０３にて選択論理によりスイッチ基板Ａが有効となり、処理ステップＳ０４にてスイッチ基板Ａを有効にしたまま稼働状態となり、処理ステップＳ０５にてスイッチ基板Ａが故障しているかどうかの判定を行い、故障していない場合は処理ステップＳ０４の稼働状態が続く。
【００５０】
しかし処理ステップＳ０５にてスイッチ基板Ａに故障が発生すると、処理ステップＳ０６にて図６で示した選択論理によりスイッチ基板Ｂが有効となり、処理ステップＳ０７にてスイッチ基板Ａが故障状態のまま稼働を継続する。
【００５１】
処理ステップＳ０８にてスイッチ基板Ａが正常な基板に交換されない間は処理ステップＳ０７の稼働状態が継続するが、処理ステップＳ０８にてスイッチ基板Ａの交換が完了すると、処理ステップＳ０３に戻って図６で示した選択論理によりスイッチ基板Ａが有効となり、再び処理ステップＳ０４以降の動作を継続する。
【００５２】
同様に、処理ステップＳ０４の稼働状態から処理ステップＳ０９にてスイッチ基板Ｂに故障が発生すると、処理ステップＳ１０にて図６で示した選択論理によりスイッチ基板Ａが有効となり、処理ステップＳ１１にてスイッチ基板Ｂが故障状態のまま稼働を継続する。
【００５３】
処理ステップＳ１２にてスイッチ基板Ｂが正常な基板に交換されない間は処理ステップＳ１１の稼働状態が継続するが、処理ステップＳ１２にてスイッチ基板Ｂの交換が完了すると、処理ステップＳ０３に戻って図６で示した選択論理によりスイッチ基板Ａが有効となり、再び処理ステップＳ０４以降の動作を継続する。
【００５４】
図９ａ、図９ｂ、図９ｃは、本発明の制御装置において、システムの機能を実現する基板構成の一例を示したものである。図９ａはＣＰＵ３１１とＦＰＧＡ３１２を主たる構成として基板構成した例であり、ＣＰＵ３１１を有するＣＰＵ基板４０１とする。この場合には、ＣＰＵ３１１で制御装置の全体処理を行い、ＦＰＧＡ３１２を介して適切なインタフェースに変換し、シリアル接続線４１によってＣＰＵ基板４０１以外の別の基板と接続して処理を行う。
【００５５】
図９ｂはマイクロコントローラ３１３を主たる構成として基板構成した例であり、マイクロコントローラ３１３を有するＩ／Ｏ基板４１１とする。Ｉ／Ｏ制御ＩＣ３１４、３１５、３１６に外部の入出力機器信号を接続し、シリアル通信制御ＩＣ３１７をＩ／Ｏ基板４１１以外の別の基板と接続して処理を行う。
【００５６】
図９ｃは、ＦＰＧＡ１０１と自己診断制御ＩＣ３１８を有するスイッチ基板４２１であり、スイッチ基板４２１以外の各基板と接続するシリアル接続線４１、４２、４３、４４をＦＰＧＡ１０１で処理する一方、ＦＰＧＡ診断データ３２０を自己診断制御ＩＣ３１８に出力する。自己診断制御ＩＣ３１８は、ＦＰＧＡ診断データ３２０を解析して故障の発生を検出したらスイッチ基板４２１に故障が発生したことを状態信号５１から出力する一方で、別のスイッチ基板に故障が発生したことを状態信号５２を介して受信する構成となっている。
【００５７】
図１０は、本発明における制御装置の構成例の全体図の一例を示したものであり、図１で示したバックプレーン１に図９ａ、図９ｂ、図９ｃで示したＣＰＵ基板４０１、Ｉ／Ｏ基板４１１、４１２、４１３、スイッチ基板４２１、４２２を挿入している。
【００５８】
このうち、スイッチ基板４２１は、スイッチ基板４２１を挿入している切替用コネクタ２のシリアル接続線４１、４２、４３、４４によって、それぞれコネクタ２１に挿入されているＣＰＵ基板４０１、コネクタ２２に挿入されているＩ／Ｏ基板４１１、コネクタ２３に挿入されているＩ／Ｏ基板４１２、コネクタ２４に挿入されているＩ／Ｏ基板４１３と接続している。またスイッチ基板４２２を挿入している切替用コネクタ３は、状態信号５１、５２およびシリアル配線群６０で切替用コネクタ２と接続している。
【００５９】
このような構成を採ることで、図１０に示した制御装置では、システムの全体処理を行うＣＰＵ基板と入出力基板を、スイッチ基板を介することでシリアル接続によって接続することができる。
【００６０】
更に、全基板のシリアル接続を統括しているスイッチ基板が故障したとしても、スイッチ基板を挿入している切替用コネクタに接続しているもう一つのスイッチ基板に切り替えてシステムの動作を続けることができる。
【００６１】
また更に、本発明の第１の切替用コネクタと第２の切替用コネクタを接続する構成を採ることで、２つのコネクタを選択する回路をバックプレーン上に設ける必要が無く、また、選択する回路を設ける構成と比較してコネクタの配線数を削減することが可能になる。
【００６２】
なお、この実施例１では基板を挿入するコネクタとしてピンタイプのコネクタの図で説明したが、カードエッジタイプのコネクタを使用しても同様に実装することができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、図１１から図１３を用いて、本発明の実施例２について説明する。
【００６４】
図１１は、本発明の基板切替装置を用いた制御装置に内蔵されるバックプレーンにおいて、２つの切替用コネクタ２、３に挿入した２枚のスイッチ基板４２１、４２２のいずれかを選択するための選択手段の一例を示したものであり、実施例１の図６に示したスイッチ基板選択論理表２０１に対応する。図６の論理表と比較すると、現在有効である基板を追加した点が異なっている。
【００６５】
このスイッチ基板選択論理表２０２では、スイッチ基板Ａをメイン、スイッチ基板Ｂをリザーブといった扱いはせず、現在どちらのスイッチ基板が有効かという情報を考慮して次に有効にする基板を選択する。
【００６６】
図１１のスイッチ基板選択論理表２０２における番号１から１８は、スイッチ基板の挿入状態及び正常異常状態の各組み合わせにおいて、次にメインに定めるスイッチ基板をどれにするかを定めた表であり、右端の有効の欄が次にメインに選択するスイッチ基板を示している。
【００６７】
Ｎｏ．１からＮｏ．９は、現在スイッチ基板Ａが有効である場合において、スイッチ基板Ａおよびスイッチ基板Ｂの接続状態と稼働状態によって次に有効とするスイッチ基板を選択するケースであり、これらの選択結果は実施例１の図６に示したスイッチ基板選択論理表２０１のＮｏ．１からＮｏ．９と同等になる。
【００６８】
Ｎｏ．１０からＮｏ．１８は、現在スイッチ基板Ｂが有効である場合において、スイッチ基板Ａおよびスイッチ基板Ｂの接続状態と稼働状態によって次に有効とするスイッチ基板を選択するケースである。Ｎｏ．１０からＮｏ．１８の各ケースについて以下に詳述する。
【００６９】
スイッチ基板Ａおよびスイッチ基板Ｂが共に挿入され正常動作している状態のＮｏ．１０では、現在スイッチ基板Ｂが有効であることから、次の状態でもスイッチ基板Ｂをそのまま有効とする。
【００７０】
現在スイッチ基板Ｂが有効であった状態から、スイッチ基板Ｂが故障した状態となったＮｏ．１１およびスイッチ基板Ｂが挿入されていない状態となったＮｏ．１２では、正常に動作しているスイッチ基板Ａを有効にする。
【００７１】
Ｎｏ．１３からＮｏ．１８については、現在スイッチ基板Ｂが有効であった状態から、スイッチ基板Ａが正常動作しないＮｏ．１３、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５およびスイッチ基板Ａが挿入されていないＮｏ．１６、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１８についていずれもスイッチ基板Ａを選択せず、スイッチ基板Ｂが有効になったままになる。
【００７２】
図１２は、図１１に示したスイッチ基板選択論理表２０２を実現する論理回路の一例である。
【００７３】
図１２の論理回路には、スイッチ基板Ａが切替用コネクタに挿入されている状態を１、挿入されずに空いている状態を０として示す基板接続信号３１、スイッチ基板Ａが正常動作している状態を０、故障が発生した状態を１として示す基板接続信号３２、スイッチ基板Ｂが切替用コネクタに挿入されている状態を１、挿入されずに空いている状態を０として示す基板接続信号３３、スイッチ基板Ｂが正常動作している状態を０、故障が発生した状態を１として示す基板接続信号３４と、値が０の時にスイッチ基板Ａを選択し、値が１の時にスイッチ基板Ｂを選択するスイッチ選択信号１８２を保持するフリップフロップ１４７がある。
【００７４】
基板接続信号３１、３２、３３、３４をそれぞれ信号の否定（丸印）を含むＡＮＤゲート１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、ＯＲゲート１４６、フリップフロップ１４７で図１２のように接続することで、結果として図１１のスイッチ基板選択論理表２０２を実現するスイッチ選択信号１８２が得られる。
【００７５】
図１３は、図１１および図１２で示したスイッチ基板選択論理を用いた、スイッチ基板切替のフローチャートの一例を示したものである。
【００７６】
処理ステップＳ２１にてスイッチ基板Ａとスイッチ基板Ｂを本発明の制御装置に内蔵されるバックプレーンに挿入し、処理ステップＳ２２にて制御装置を起動させる。
【００７７】
この例では制御装置が最初に起動したときにどちらかのスイッチ基板を選択するため、処理ステップＳ２３において、スイッチ基板Ａを選択して有効にした場合は処理ステップＳ２４に遷移してスイッチ基板Ａを有効にしたまま稼働状態となり、処理ステップＳ２５にてスイッチ基板Ａが故障しているかどうかの判定を行い、故障していない場合は処理ステップＳ２４の稼働状態が続く。
【００７８】
しかし処理ステップＳ２５にてスイッチ基板Ａに故障が発生すると、処理ステップＳ２６にて図１１で示した選択論理によりスイッチ基板Ｂが有効となり、処理ステップＳ２７にてスイッチ基板Ａが故障状態のまま稼働を継続する。
【００７９】
処理ステップＳ２８にてスイッチ基板Ａが正常な基板に交換されない間は処理ステップＳ２７の稼働状態が継続するが、処理ステップＳ２８にてスイッチ基板Ａの交換が完了すると、処理ステップＳ２９にて図１１で示した選択論理に従ってスイッチ基板Ｂが有効のままとなり、処理ステップＳ３０に遷移して稼働を継続する。
【００８０】
処理ステップＳ３０の稼働状態から処理ステップＳ３１にてスイッチ基板Ｂに故障が発生すると、処理ステップＳ３２にて図１１で示した選択論理によりスイッチ基板Ａが有効となり、処理ステップＳ３３にてスイッチ基板Ｂが故障状態のまま稼働状態が続く。
【００８１】
処理ステップＳ３４にてスイッチ基板Ｂが正常な基板に交換されない間は処理ステップＳ３３の稼働状態が継続するが、処理ステップＳ３４にてスイッチ基板Ｂの交換が完了すると、処理ステップＳ３５にて図１１で示した選択論理に従ってスイッチ基板Ａが有効のままとなり、処理ステップＳ２４に遷移して稼働を継続する。
【００８２】
このように、二組あるコネクタおよび基板の一方を常に優先するのではなく、最後に動作を継続していた方を優先する選択方式を実装することで、システムを故障状態から正常状態に切り替えるための時間を短縮したり、切替時間を不要にしたりすることが可能となる。
【実施例３】
【００８３】
次に、図１４から図１５を用いて、本発明の実施例３について説明する。
【００８４】
図１４は、本発明の制御装置に内蔵されるバックプレーン構成の一例を示したものであり、実施例１の図１０と比較して、切替用コネクタ６、７、スイッチ基板４２３、４２４、シリアル配線群６７の部分が異なっている。
【００８５】
シリアル配線群６７は、図１０のシリアル配線群６０と比較して２倍の本数がある。
【００８６】
図１５は、図１４に示したスイッチ基板４２３の構成の一例であり、シリアル配線群１１１（たとえば図２のシリアル接続線４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ）からの信号がシリアル通信スイッチＩＣ４２５を介して照合データ信号１１２となり、シリアル配線群１１３（たとえば図２のシリアル接続線６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ）からの信号がシリアル通信スイッチＩＣ４２６を介して照合データ信号１１４となる。
【００８７】
照合用データ信号１１２、１１４は比較照合ＩＣ４２７にて比較照合処理が行われ、状態信号５１として別のスイッチ基板に出力する一方で、別のスイッチ基板に故障が発生したことを、状態信号５２を介して受信する構成となっている。
【００８８】
このように、スイッチ基板にシリアル通信データの比較照合機能を搭載することで、どの通信データにどのような種類の故障が発生したなど、障害の原因の詳細を知ることが可能となり、それに基づいてスイッチ基板の切替制御を実施する機能を実現することが可能になる。
【実施例４】
【００８９】
次に、図１６を用いて、本発明の実施例４について説明する。
【００９０】
図１６は、本発明の基板切替装置を用いた制御装置に内蔵されるバックプレーン構成の一例を示したものであり、実施例１の図１と比較して、切替用コネクタ２、３をバックプレーン１の中央に配置し、コネクタ２１、２２、２３、２４をそれぞれ切替用コネクタ２、３よりも外側に配置した構成にした部分が異なっている。
【００９１】
このように、切替用コネクタをバックプレーン１の中央に近い位置に配置することで、各コネクタと切替用コネクタ間を接続するシリアル接続線４１、４２、４３、４４の配線長の差が小さくなるため、各コネクタに挿入する各基板と切替用コネクタに挿入するスイッチ基板との間で送受信する信号の遅延時間の差を小さくすることができ、これによって信号の遅延の影響によるシステムの誤動作や故障を防ぐことが容易になる。
【実施例５】
【００９２】
次に、図１７を用いて、本発明の実施例５について説明する。
【００９３】
図１７は、本発明の基板切替装置を用いた制御装置に内蔵されるバックプレーン構成の一例を示したものであり、実施例１の図１と比較して、切替用コネクタ３を取り除き、シリアル通信スイッチ制御ＩＣ４９０をバックプレーン１上に実装した点が異なっている。
【００９４】
シリアル通信スイッチ制御ＩＣ４９０は、各コネクタ２１、２２、２３、２４から、シリアル接続線４１、４２、４３、４４と同等のシリアル接続線４６、４７、４８、４９で接続し、更に切替用コネクタ２から状態信号５１を受信する。
【００９５】
シリアル通信スイッチ制御ＩＣ４９０は、切替用コネクタ２に挿入されるスイッチ基板が正常に動作している間は制御を行わないが、スイッチ基板に故障が発生して状態信号５７から故障状態の信号を受信すると、シリアル通信スイッチ制御ＩＣ４９０がスイッチ基板の代わりにシリアル通信のスイッチ制御を行なって、コネクタ２１、２２、２３、２４間を接続する。
【００９６】
このような構成を採ることで、メインのスイッチ基板の代わりにもう一枚のリザーブ用のスイッチ基板を設けなくとも、別の手段によってシリアル通信のスイッチ機能のバックアップを容易かつ低コストに実装することが可能になる。
【実施例６】
【００９７】
次に、図１８を用いて、本発明の本発明の実施例６について説明する。
【００９８】
図１８は、本発明の基板切替装置を用いた制御装置に内蔵される基板の接続構成の一例を示したものである。
【００９９】
ＣＰＵ基板４０２は、シリアル通信ケーブル４９５を介してスイッチ基板４２８と接続しており、シリアル通信ケーブル４９５は実施例１の図１に示したシリアル配線４１と同等の接続を実現している。またスイッチ基板４２８は、シリアル通信ケーブル４９６を介してスイッチ基板４２９と接続しており、シリアル通信ケーブル４９６は、実施例１の図１に示したシリアル配線群６０および状態信号５１、５２と同等の接続を実現している。
【０１００】
このような構成を採ることで、制御装置を実現するための基板の枚数が少ない場合など、バックプレーンを使用しなくとも本発明で示した切替機構を実現することができ、バックプレーンやコネクタを使用しないで済むために低コスト化が可能になる。
【実施例７】
【０１０１】
次に、図１９を用いて、本発明の本発明の実施例７について説明する。
【０１０２】
図１９は、本発明の基板切替装置を用いた制御装置に内蔵されるバックプレーン構成の一例を示したものであり、実施例１の図１と比較すると、バックプレーン１をバックプレーン１１と１２に分割し、バックプレーン１１には切替用コネクタ２とコネクタ２１、２２、２３、２４を搭載し、バックプレーン１２には切替用コネクタ３を搭載する。バックプレーン１１とバックプレーン１２は、必要に応じて別途接続する。
【０１０３】
このように、切替用コネクタを予めバックプレーンの端に配置する設計としておくことで、スイッチ基板の切替機構を必要としない制御装置をバックプレーン１１の構成で実装し、スイッチ基板の切替機構を必要とする高信頼な制御装置についてはバックプレーン１１に切替用コネクタ３を追加するだけで実装することが可能になる。
【０１０４】
係る構成とすることにより、高い信頼性が要求される装置が必要な場合でも、高信頼設計のために多大な開発コストおよび部品コストを費やすことなく実装することが可能になる。
【実施例８】
【０１０５】
次に、図２０と図２１を用いて、本本発明の本発明の実施例８ついて説明する。
【０１０６】
図２０の制御装置５０１は、ＣＰＵ基板４０１、Ｉ／Ｏ基板４１１、４１２、４１３、スイッチ基板４２１、４２２をバックプレーン上に接続して筐体に格納した状態を表している。
【０１０７】
図２１は、この制御装置５０１を用いた制御システムの一例である走査電子顕微鏡の実装例を示したものである。走査電子顕微鏡５０２に対し、制御装置５０１からコンデンサレンズ５１１へ制御信号を出力して電子銃５１５から検査物５１４に電子ビームを照射する。制御装置５０１は走査偏光器５１３を制御しながら、電子ビームの照射結果を電子検出器５１２から受信して画像化する。
【０１０８】
検査物５１４から得られる画像が微細になればなるほど画像データのサイズが大きくなって処理に時間がかかるが、長時間の処理中に制御装置５０１内で故障が発生したとしても、本発明のスイッチ基板の切替機構により、故障したスイッチ基板からもう一方のスイッチ基板に切り替わって処理を継続することができる。
【０１０９】
このように、本発明の切替機構を実装することで、処理に多大な時間が必要な制御装置を高信頼に実現することが可能となる。
【実施例９】
【０１１０】
次に、図２２を用いて、本発明の本発明の実施例９について説明する。
【０１１１】
図２２は、実施例８の図２０で示した制御装置５０１を用いた制御システムの一例である検体検査装置の実装例を示したものである。
【０１１２】
検体検査装置５０３において、投入部から投入された検体はライン１を通過する間に本発明の制御装置５０１によって制御される処理ユニット１、処理ユニット２、処理ユニット３で順番に処理される。その後収納部１を経てライン２を通過する間に分析装置で分析され、分析終了後に収納部２に収納される。
【０１１３】
検体を詳細に検査しようとして精度を高めるほど処理ユニットの数が増えて時間がかかるが、多くの処理中に制御装置５０１内で故障が発生したとしても、本発明のスイッチ基板の切替機構により、故障したスイッチ基板からもう一方のスイッチ基板に切り替わって処理を継続することができる。
このように、本発明の切替機構を実装することで、多くの処理が必要な制御装置を高信頼に実現することが可能になる。
【実施例１０】
【０１１４】
図２３を用いて制御装置を実装した制御盤の構成を示した実施例１０について説明する。この場合に、制御盤は先に述べた走査電子顕微鏡の制御装置を実装した盤、検体検査装置の制御装置を実装した盤を含め、一般的な制御装置への適用が可能である。
【０１１５】
図２３の盤１０００の構成によれば、盤上部１０００Ａは使用者によるキーボード１００１などからの各種の入力と、使用者に運転状況などを画像出力するモニタ画面１００３、その他内部異常の際のアラーム警報などを行うランプ表示部１００２などのＧＵＩ部を形成している。また盤下部１０００Ｂは扉１００４内に図２０に示す制御装置５００の筐体を収納している。
【０１１６】
本発明においては、モニタ画面１００３に図６あるいは、図１１の情報が表示されることで、現在のスイッチ基板の使用状況が使用者に可視化表示される。表示内容としてはスイッチ基板の切替用コネクタへの挿入状況及びスイッチ基板の正常、異常の区別を含んだものとされるのがよい。また内部異常の際のアラーム警報などを行うランプ表示部１００２には、スイッチ基板異常時の検知信号５１、５２に応じて音声報知とともに強制的なランプ表示を行わせるのがよい。
【０１１７】
なお図６、図１１の各ケースは、論理上想定し得るものを表記したものであって、実際問題としては異常検知時には上記アラームやモニタ画面１００３への表示を通じて、検査要請を行い、あるいはスイッチ基板の交換を促すために、片方が異常状態のまま長期間運転が継続されるというものではない。但し本発明によれば係る状態でも正常動作が期待できる。
【０１１８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１、１１：バックプレーン
２、３：切替用コネクタ
２１、２２、２３、２４：コネクタ
３１、３３：基板接続信号
３２、３４：基板故障信号
４１、４２、４３、４４：シリアル接続線
５１、５２：状態信号
６０：シリアル配線群
６１、６２、６３、６４：シリアル配線
７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１：端子
１０１、１０２：ＦＰＧＡ
２０１、２０２：スイッチ基板選択論理表
３１１：ＣＰＵ
３１３：マイクロコントローラ
３１４、３１５、３１６：Ｉ／Ｏ制御ＩＣ
３１７：シリアル通信制御ＩＣ
３１８：自己診断制御ＩＣ
４０１、４０２：ＣＰＵ基板
４１１、４１２、４１３：Ｉ／Ｏ基板
４２１、４２２、４２３、４２４、４２８、４２９：スイッチ基板
５０１：制御装置
５０２：走査電子顕微鏡
５０３：検体検査装置
１０００：盤
【図１】
2017097697.tif 000003
【図２】
2017097697.tif 000004
【図３】
2017097697.tif 000005
【図４】
2017097697.tif 000006
【図５ａ】
2017097697.tif 000007
【図５ｂ】
2017097697.tif 000008
【図６】
2017097697.tif 000009
【図７】
2017097697.tif 000010
【図８】
2017097697.tif 000011
【図９ａ】
2017097697.tif 000012
【図９ｂ】
2017097697.tif 000013
【図９ｃ】
2017097697.tif 000014
【図１０】
2017097697.tif 000015
【図１１】
2017097697.tif 000016
【図１２】
2017097697.tif 000017
【図１３】
2017097697.tif 000018
【図１４】
2017097697.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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