(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、通信系が電力線からの干渉を受けても確実に通信することができるエレベーターの通信システムを提供することにある。【解決手段】  電力変換器におけるスイッチングによって発生する電力線上のノイズが１通信フレーム内でビット情報を書き換える可能性のあるビット個数以上の誤りビット訂正機能を有するように、電力変換器のスイッチング周期，通信伝送路における伝送速度および誤り訂正符号のビット個数が設定される。【効果】  電力変換器の発生するノイズに十分対処できる誤りビット訂正機能が得られるので、通信系が電力線からの干渉を受けても確実に通信することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器からエレベーター機器に電力を供給するための電力線と、通信端末によって送受信される前記エレベーター機器を制御するための信号を伝送する通信伝送路とが近接配置されるエレベーターの通信システムにおいて、
上記電力変換器におけるスイッチングによって発生する上記電力線上のノイズが上記信号における１通信フレーム内でビット情報を書き換える可能性のあるビット個数以上の誤りビット訂正機能を有するように、
前記電力変換器のスイッチング周期，前記通信伝送路における伝送速度および誤り訂正符号のビット個数が設定されることを特徴とするエレベーターの通信システム。
【請求項２】
請求項１において、前記スイッチング周期，前記伝送速度および前記誤り訂正符号のビット個数の内、二つが予め設定され、該二つに対して、他の一つが演算されることを特徴とするエレベーターの通信システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記電力変換器の相数，前記電力変換器の前記スイッチング周期，前記１通信フレームのビット数，前記伝送速度，前記誤り訂正符号のビット数をそれぞれｎ，ＴS，ｂ，ｖC，ｃとすると、
ｃ≧ｎ（２ｂ／ｖCＴS）であることを特徴とするエレベーターの通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記電力変換器はパルス幅変調型であることを特徴とするエレベーターの通信システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記誤り訂正符号が、ハミング符号，ＢＣＨ符号並びにリードソロモン符号の内の１つであることを特徴とするエレベーターの通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターの通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベーターシステムでは、各エレベーターを制御するための制御盤と乗りかご内の押しボタンや乗りかご位置表示器との間のテールコード、制御盤と各階ホールに設置される押しボタンや乗りかご位置表示器との間、複数台エレベーターの最適運行制御を行う群管理制御盤と群管理制御される複数台数のエレベーターごとの制御盤との間などで押しボタンの情報や乗りかごの位置，停止予定階，運転方向など運転に関する情報のやり取りをするための通信伝送網が特許文献１のように張りめぐらされている。
【０００３】
一方、エレベーターシステム全体を稼働させるため、商用電源とエレベーター制御盤との間、制御盤内の電力変換器とエレベーター乗りかご自体を昇降駆動させる駆動電動機との間、制御盤と乗りかごドアを開閉駆動させる電力変換器や乗りかごに搭載された空調機や照明機器や表示装置や制御装置との間、制御盤と乗り場の表示装置や制御装置との間、商用電源と複数台エレベーターの群管理制御盤との間など、電源ラインも縦横に張りめぐらされている。これらの近傍電源線や外部からの電磁波によって通信用伝送路に発生する通信誤りに対して、以下に述べるような対策が提案されている。
【０００４】
特許文献２には、テールコードの中に複数の搬送波信号を用いて通信を行うシステムで、各搬送波信号に対してＳ／Ｎ比を推定し、その値に応じて、搬送波への送信データ割り付け量を変更して通信の安定化を図る提案が示されている。
【０００５】
特許文献３には、通信への環境が安定した状況のタイミングに同期してエレベーターの動作状態を保持し、保持したエレベーターの動作信号によりエレベーターを制御することにより、無作為なタイミングで発生するノイズが入力しても誤った検出の可能性を除去する高精度の制御方法を提案している。
【０００６】
特許文献４には、伝送路の電圧を検出して、その値が大きいとき伝送路を遮断して、サージによる誤動作や構成部品の破損を未然に防ぐことを提案している。
【０００７】
特許文献５には、伝送路の受信局にノイズ除去手段を設け、その構成を伝送エラーの特性で変更することにより安定した特性を発揮させる提案が成されている。
【０００８】
【特許文献１】特公平６−７９９６０号公報
【特許文献２】特開２００７−１７７４号公報
【特許文献３】特開２００６−１９９４６６号公報
【特許文献４】特許第３３４６９８０号公報
【特許文献５】特開２００７−３６５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、エレベーターシステムへのネットワーク応用が提案されているが、伝送障害などトラブルについては言及がない。特許文献２では、Ｓ／Ｎ比に応じて送信データ割り付けをしているので、事象が起きてからの対応であること、また、ある程度のデータ量が貯まってから、その結果に基づいての対応となるので実時間性にやや難がある。特許文献３では、伝送の状態を高頻度で監視しなければならない。特許文献４でもやはり、伝送路に障害が起きた後の対応となる。特許文献５でも、受信にのるノイズの特性を把握したのち、ノイズ除去機能の特性を決定し対処するので、時間的な遅れを伴い、やはり、実時間性に難がある。
【００１０】
本発明の目的は、通信系が電力線からの干渉を受けても確実に通信することができるエレベーターの通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、本発明者が見出した、電力変換器のスイッチング周期，通信伝送路における伝送速度，誤り訂正符号のビット個数の間の関係に関する新規な知見に基づく。本知見に基づき、具体的には、電力変換器におけるスイッチングによって発生する電力線上のノイズが１通信フレーム内でビット情報を書き換える可能性のあるビット個数以上の誤りビット訂正機能を有するように、電力変換器のスイッチング周期，通信伝送路における伝送速度および誤り訂正符号のビット個数が設定される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力変換器の発生するノイズに十分対処できる誤りビット訂正機能が得られるので、通信系が電力線からの干渉を受けても確実に通信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例であるエレベーターの通信システムを図１に示し、構成とその概略動作を説明する。
【００１４】
乗客が乗る乗りかご１が、ロープ２を介して釣合いおもり３に接続され、綱車４，そらせ車５につりかけられている。この綱車４は駆動用の電動機６によって駆動され、この電動機６には制御盤７内にある電力変換器８から所定のスイッチング周波数でチョッピングされたパルス状の駆動用電力の給電が行われている。同様に乗りかご１の図示していないドアを駆動するドアモータ２１に対してもパルス状の電力を変換器２０から与えるので、電力線である乗りかご給電線１９やホール給電線１３にはノイズが重畳する可能性があり、この影響をケーブル１２，１８中で近接する伝送線１７や２２に与えないような工夫を後述するように実施している。
【００１５】
エレベーターシステムでは、乗りかご１を運行するために制御盤７内にある主通信端末９を中心にホール伝送線１７を使用して各階の押しボタン１５−１〜ｎと表示装置１４−１〜ｎ制御用のホール通信端末１６−１〜ｎと、乗りかご伝送線２２を使用して乗りかご押しボタン１５−ｃと表示装置１４−ｃ制御用のかご通信端末１６−ｃと、他にも群管理装置内の群管理端末１６−ｇや外部保守センタとのインターフェース用の保守端末１６−ｈとが互いに通信している。これらの端末の中には、後述する伝送速度やビット誤り訂正機能の設定がノイズ源である電力変換器８，２０などのスイッチング周波数との関係でなされる。
【００１６】
以下、通信システムにおける通信端末についてかご通信端末１６−ｃを例にし、図２，図３を使用して説明する。
【００１７】
図２は本発明の一実施例における通信端末の構成を示している。かご通信端末１６−ｃは主にトランシーバ２３と通信マイコン２４で構成され、乗りかご給電線１９から得られた電力をＡＣ／ＤＣ変換器１１−ｃにより直流化したものが乗りかご内の電気・電子機器に供給されている。主通信端末９から乗りかご伝送線２２を介して送信されてきた通信端末１６−ｃ宛のデータは、トランシーバ２３により通信マイコン２４が使用できる電気信号に変換される。そして、通信マイコン２４によりデータの送受信，誤り検出・符号化処理，シリアル／パラレルデータ変換が実施され、表示機１４−ｃなどにデータが渡される。送信時は逆の流れで実施される。この通信を行う乗りかご伝送線２２は乗りかご内の各機器に電力を送る乗りかご給電線１９とケーブル１８を共有している。
【００１８】
図３に通信マイコン２４の主な機能を示す。通信マイコン２４には初期設定部２５，データ送受信部２６，誤り訂正機能実施部２７，データ保持部２８の機能がある。
【００１９】
初期設定部２５には伝送速度を設定する伝送速度設定部２５−ａや後述する通信フレームを構成するビット数を設定する通信フレーム構成ビット設定部２５−ｂ，伝送誤りを訂正可能なビット数を設定する誤り訂正可能ビット数設定部２５−ｃなどがある。これらはプログラムによって設定してもよいし、ディップスイッチなどハードウェアによって設定してもよい。
【００２０】
データ送受信部２６は他の通信端末とデータのやりとりを初期設定部２５で設定された伝送速度，フレームのビット数並びに訂正可能なビット数に従って実際に行う。これもハードウェアでもプログラムによっても構成できる。
【００２１】
誤り訂正機能実施部２７は、データを送信するために誤り訂正符号を付加する符号化部２７−ａと受信したデータに伝送誤りがあるかどうかを判定し、ある場合には訂正処理を実施する誤り検出・訂正部２７−ｂがある。ここで誤りビット訂正機能としてハミング符号やＢＣＨ符号，リードソロモン符号などがあるが、それらの中から適切なものを選択すればよい。また、これらの機能もシフトレジスタなどハードウェアで実現してもよいし、同機能をプログラムによって実施してもよい。
【００２２】
データ保持部２８は、送受信するデータを保持し、パラレル／シリアルデータ変換を行う。これはメモリなどにより実現する。
【００２３】
以上、通信システムについてかご通信端末１６−ｃを例にあげ、図２，図３を使用して説明した。ここでは、かご通信端末１６−ｃを例にあげ説明したが、他の通信端末でも同様である。
【００２４】
図１に戻って全体構成についてさらに説明する。主通信端末９と各エレベーター機器の通信端末を結ぶ伝送線のそばには、各ホールにあるエレベーター機器（１４−１〜ｎ，１５−１〜ｎ，１６−１〜ｎ）へ給電するため商用電源１０をＡＣ／ＤＣ変換器により直流化された電圧を送電するホール給電線１３や、乗りかごドアを駆動するドアモータ２１へ給電するＡＣ／ＤＣ変換器１１−ｃなどを結ぶ乗りかご給電線１９が近接して配置されている。特にホール伝送線１７とホール給電線１３は同じケーブル１２を使用し、乗りかご伝送線２２と乗りかご給電線１９は同じケーブル１８を使用している。これら給電線に接続されている電力変換器により伝送誤りが引き起こされる。例として乗りかごドアを駆動するドアモータ２１へ給電する電力変換器２０の動作について、図４を用いて説明する。
【００２５】
図４は本発明の一実施例における電力変換器２０の主回路・制御回路構成を示す。本実施例の電力変換器は、いわゆるパルス幅変調型（Pulse Width Modulation、略してＰＷＭ）電力変換器である。商用電源１０から乗りかご給電線１９を介して電力変換器２０へ給電される。電力変換器２０では整流器２９によりＡＣ／ＤＣ変換される。図４では整流器２９用の半導体素子としてダイオードを示したが、これに限らず自励式の半導体スイッチング素子でもよい。整流器２０が出力するＤＣ電圧をインバータ３０によりＤＣ／ＡＣ変換し、ドアモータ２１を駆動させる。このとき制御回路３４によりドアモータ２１が指令値通りに回転するように制御される。
【００２６】
次に制御回路３４の動作を図５に示す。ドアモータ２１を指令どおりに駆動させるため、回転速度制御部３５では図４に示した回転速度検出器３２から得たモータの回転速度実測値とその指令値を比較し、これがゼロになるようにトルク電流指令値を作成する。トルク電流制御部３６では作成されたトルク電流指令値と図４に示した各相電流センサ３３−１〜ｎから得るトルク電流実測値を比較し、これをゼロにするように電圧指令値を作成する。次にＰＷＭ比較部では作成された電圧指令値とあらかじめ搬送波設定部３７にて設定された搬送波を比較し、その交点でスイッチングする指令を図４に示したインバータ３０のスイッチング素子３１−１〜６へ送る。
【００２７】
ここで、搬送波設定部３７では搬送波の波形や、スイッチング周波数またはスイッチング周期を設定する。詳細は後述するが、スイッチング周波数あるいはスイッチング周期の設定は電源パルスのＯＮ／ＯＦＦを規定し、所定時間内でみればノイズ発生の回数に関係する。このような搬送波の特性の設定は、プログラムによってもいいし、ハードウェアで設定してもよい。また、各制御部（３５，３６）で用いられる制御は、例えばＰＩ制御など指令値と実測値の差をゼロに出来るものであればよい。
【００２８】
以下、図６を使用して実施例の概要を説明する。図５を用いて説明したように三相インバータではｕ相，ｖ相，ｗ相の各相の電圧指令がそれぞれ４０−１，４０−２，４０−３で与えられるとき、各電圧指令と搬送波４１との交わるタイミングでスイッチングを実施する。ここで、変換器のスイッチング半周期区間４２に着目すると、各相１回ずつ（４３−１，４３−２，４３−３）計３回スイッチングが実施される。インバータはスイッチングにより矩形波状の電圧を出力するため、その電圧の変化に起因して零相電流４４−１が発生する。この零相電流４４−１によるノイズ４４−２がシリアル通信のデータ列４５に重畳する。このノイズにより伝送誤りが発生する。
【００２９】
ここで、図７に示すようなコマンドや送受信端末を示すＩＤを指定するヘッダ４６−１，情報データ４６−２，誤り訂正符号４６−３で構成される通信フレーム４６を送信するのに要する時間（以下、通信フレーム時間長と記す）４７をＴf、電力変換器の相数をｎとし、スイッチング半周期区間４２をＴS／２とすると通信フレーム４６内に重畳するノイズ数ｅmaxは次式のように示すことができる。
【００３０】
【数１】
2009078904.tif 000003
【００３１】
本実施例では、三相変換器であるため、ｎ＝３である。そこで（１）式は（２）式のように書き直される。
【００３２】
【数２】
2009078904.tif 000004
【００３３】
なお、本実施例においては、前式（１）及び（２）の左辺について、［］内を小数点以下切上げている。
【００３４】
図８に通信フレーム時間長Ｔfと重畳するノイズとの関係を示す。ＴfをＴS／２以上ＴS以下に設定した場合、ｅmaxは６となる。ＴfをＴS／２以下に設定した場合、ｅmaxは３となる。ここでｂを通信フレームを構成する全ビット数、ｖCは伝送速度とすると、（３）式が導かれる。
【００３５】
【数３】
2009078904.tif 000005
【００３６】
ただし、本実施例においては［］内を小数点以下切上げている。
【００３７】
（３）式は、ここではＴsを変化させることにより重畳するノイズ数を調整できることを示すが、電力変換器のスイッチング周期を変化させても同じ効果が得られる。ノイズの影響を受けにくくするためには（４）式のように通信システムが（３）式で示したノイズ数以上の誤りビット訂正数ｃを有すればよい。
【００３８】
【数４】
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【００３９】
以下、本実施例における、通信フレームを構成する全ビット数ｂ，誤りビット訂正数ｃ，スイッチング周期ＴS，伝送速度ｖCの設定方法について説明する。
【００４０】
設定方法の一形態を図９に示す。この処理はエレベーターの立ち上げ直後の初期処理中に１回各端末に対して実行させることでもよいし、他からの影響に対してアダプティブに対応させたいのであれば、設定を動的に複数回実施してもよい。本形態においては、（３）および（４）式において通信システムの有する誤りビット訂正機能のビット訂正数ｃ，通信フレームを構成する全ビット数ｂおよび電力変換器のスイッチング周期ＴSをあらかじめ固定の値として図２に示した初期設定部２５，図５に示した搬送波設定部３７で設定しておき、伝送速度ｖCを演算して設定することで通信フレーム時間長Ｔfを設定する。つまり、図６の通信フレーム時間長４７を調節することで、通信フレーム内に重畳するノイズ数ｅmaxをビット訂正数ｃ以下にする。なお、本実施例においては、演算および設定は、通信マイコン２４が行っている（後述する図１０および図１１の形態も同様）。
【００４１】
例としてｃを３ビット、ｂを２０ビット、１／Ｔsを８ｋＨｚとする。（３）および（４）式よりｖCは（５）式で演算することができる。
【００４２】
【数５】
2009078904.tif 000007
【００４３】
それぞれ値を代入すると、伝送速度ｖCを３２０kbps以上にすればよいことがわかる。この値を図２で示した伝送速度設定部２５−ａに設定する。
【００４４】
設定方法の他の形態を図１０に示す。本形態では、（３）および（４）式においてビット訂正数ｃ，伝送速度ｖCおよび通信フレーム構成ビット数ｂをあらかじめ固定の値として図２に示した初期設定部２５で設定しておき、電力変換器のスイッチング周期ＴSを演算して設定する。つまり、図６のスイッチング半周期区間４２を調節することで、通信フレーム内に重畳するノイズ数ｅmaxをビット訂正数ｃ以下にする。
【００４５】
例としてｃを３ビット、ｖcを４００kbps、ｂを２０ビットとする。（３）および（４）式よりＴSは（６）式で演算することができる。
【００４６】
【数６】
2009078904.tif 000008
【００４７】
それぞれに値を代入すると、電力変換器のスイッチング周期Ｔｓを１００μｓ以上、つまりスイッチング周波数を１０ｋＨｚ以下にすればよいことがわかる。この値を図５に示した搬送波設定部３７に設定する。
【００４８】
設定方法のさらに他の形態を図１１に示す。本形態では、（３）および（４）式において伝送速度ｖC，通信フレーム構成ビット数ｂおよび電力変換器のスイッチング周期Ｔｓをあらかじめ固定の値とし図２に示した初期設定部２５，図５に示した搬送波設定部３７で設定しておき、ビット訂正数ｃを演算して設定する。
【００４９】
例としてｖCを４００kbps、ｂを２０ビット、１／Ｔｓを８ｋＨｚとする。（３），（４）式よりｃは（７）式で演算することができる。
【００５０】
【数７】
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【００５１】
それぞれに値を代入すると、ビット訂正数ｃは３ビット以上であればよいことがわかる。この値を図２に示した誤り訂正可能ビット数設定部２５−ｃに設定する。
【００５２】
以上の実施例によれば、通信フレーム時間長内に発生する伝送誤りを訂正することが可能なため、電力変換器が発するのノイズの影響を受けにくい通信システムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例であるエレベーターの通信システムを示す。
【図２】本発明の一実施例における通信端末の構成を示す。
【図３】本発明の一実施例における通信マイコンの主な機能を示す。
【図４】本発明の一実施例における電力変換器の主回路・制御構成を示す。
【図５】本発明の一実施例におけるインバータの制御回路の動作を示す。
【図６】本発明の一実施例の概要を示す。
【図７】本発明の一実施例における通信フレームの構成を示す。
【図８】通信フレーム時間長と重畳するノイズとの関係を示す。
【図９】全ビット数，誤りビット訂正数，スイッチング周期，伝送速度の設定方法の１形態を示す。
【図１０】全ビット数，誤りビット訂正数，スイッチング周期，伝送速度の設定方法の他の形態を示す。
【図１１】全ビット数，誤りビット訂正数，スイッチング周期，伝送速度の設定方法の他の形態を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１  乗りかご
２  ロープ
３  釣合いおもり
４  綱車
５  そらせ車
６  電動機
７  制御盤
８，２０  電力変換器
９  主通信端末
１０  商用電源
１１−１，１１−ｃ，１１−ｈ，１１−ｇ  ＡＣ／ＤＣ変換器
１２，１８  ケーブル
１３  ホール給電線
１４−１〜ｎ，１４−ｃ  表示装置
１５−１〜ｎ，１５−ｃ  押しボタン
１６−１〜ｎ，１６−ｃ，１６−ｈ，１６−ｇ  通信端末
１７  ホール伝送線
１９  乗りかご給電線
２１  乗りかごドア駆動用モータ
２２  乗りかご伝送線
２３  トランシーバ
２４  通信マイコン
２５  初期設定部
２５−ａ  伝送速度設定部
２５−ｂ  通信フレーム構成ビット数設定部
２５−ｃ  誤り訂正可能ビット数設定部
２６  データ送受信部
２６−ａ  送信部
２６−ｂ  受信部
２７  誤り訂正機能実施部
２７−ａ  符号化部
２７−ｂ  誤り検出・訂正部
２８  データ保持部
２９  整流器
３０  インバータ
３１−１〜６  スイッチング素子
３２  回転速度検出器
３３−１〜３  電流センサ
３４  制御回路
３５  回転速度制御部
３６  トルク電流制御部
３７  搬送波設定部
３８  ＰＷＭ比較部
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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