入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナル
【課題】単一の制御部に接続された親局と、複数の子局を、伝送クロックで同期させ共通のデータ信号線を介しデータの伝送を行う伝送同期方式を採用した制御・監視信号伝送システムにおいて、伝送されるデータの感度不足状態を検出する伝送エラー検出方式に使用する子局ターミナルを提供。
【解決手段】親局から共通データ信号線を介して伝送される伝送信号に設けられた、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域から、親局で重畳された管理制御データを抽出し、管理データ領域に自局からの情報として管理監視データ信号を重畳する。入力部の信号の感度不足状態を検出し、感度不足状態を示すデータと、入力部の信号レベルに対応するデータと、異常状態と判断された回数データとを切り替えて出力する。
【解決手段】親局から共通データ信号線を介して伝送される伝送信号に設けられた、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域から、親局で重畳された管理制御データを抽出し、管理データ領域に自局からの情報として管理監視データ信号を重畳する。入力部の信号の感度不足状態を検出し、感度不足状態を示すデータと、入力部の信号レベルに対応するデータと、異常状態と判断された回数データとを切り替えて出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御部に接続された親局と複数の被制御装置に対応する複数の子局との間の信号線を省配線化し共通データ信号線で接続し、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式によりデータの伝送を行う制御・監視信号伝送システムにおいて、子局における入力部の信号の感度不足状態を検出する入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御部と、複数の被制御装置を備える制御システムにおいて、配線の数を減らす、所謂省配線化が広く実施されている。そして、その省配線化の一般的な手法として、複数の被制御装置から延出される信号線の各々を制御部に直接繋ぐパラレル接続に代えて、パラレル信号とシリアル信号の変換機能を備えた親局と複数の子局を、制御部と被制御装置にそれぞれ接続し、親局と複数の子局との間で共通データ信号線を介してシリアル信号によりデータ授受を行う方式が広く採用されている。
【０００３】
省配線化が実現された場合、多数の子局が接続されている状態において、子局における入力部の信号の感度不足状態を制御部側で特定することができない場合、制御部から遠く離れている子局を各々チェックする必要があり、子局における入力部の信号の感度不足状態の検出に多くの工数を要することになる。
【０００４】
そこで、本出願人は、子局における入力部の信号の感度不足状態を、制御部側で特定するためのシステムとして、特開２０１１−１１４４４９号公報に開示されているリモート配線チェックシステムを応用することを検討している。このリモート配線チェックシステムでは、単一の制御部と複数の被制御装置を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて、省配線化されたデータ信号線で接続されている親局と子局との間で双方向同時に伝送される制御データ（出力データ）と監視データ（入力データ）とで構成される制御・監視データ領域と異なる、配線状態を示す接続データを含む管理データ領域を設けている。そして、接続データにおいて、短絡情報、断線情報および正常情報が識別されるものとなっている。そのため、信号の入力データ（監視データ）容量を減らすことなく、子局の配線接続状態を容易に確認することができる。
【０００５】
また、特開２００６−３３１４４９号公報には、マスタユニット（親局）との間でシリアル通信したＯＵＴデータにより、出力機器（出力部）が接続されたＯＵＴ端子のＯＮまたはＯＦＦの状態が変更した際のスタート時間情報を取得する機能と、入力機器（入力部）が接続されるＩＮ端子のＯＮまたはＯＦＦの状態が変更した際のストップ時間情報を取得する機能と、スタート時間情報とストップ時間情報に基づいて出力機器の動作時間を算出する算出機能とを備えたスレーブ（子局）が開示されている。このスレーブ（子局）によれば、出力機器や入力機器の動作時間を求め、これを出力機器や入力機器の正常範囲を特定するための設定情報と比較することより、出力機器や入力機器が正常か否か、交換時期が近づいているかなどの判定をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１４４４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、省配線化されたシステムにおいて、子局の配線接続状態を確認するための理論上の方式は提案されているが、この方式を用いて子局における入力部の信号の感度不足状態を検出するためには、子局において、入力信号の感度不足をどのような方式で検出するかが大きな問題となる。ところが、省配線化されたシステムの子局に搭載できる機能は、大きさやコストの関係で制限があり、子局における感度不足状態検出方式は未だ具現化されていないのが実情である。
【０００８】
そこで本発明は、親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送周期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、極めて簡易な構成で子局における入力部の信号の感度不足状態を検出することを可能とする入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナル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】
【０００９】
本発明に係る子局ターミナルは、親局が接続された共通データ信号線に接続され、前記共通データ信号線を介して伝送される伝送信号に、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域に、前記親局で重畳された管理制御データを抽出する管理制御データ抽出手段と、前記管理データ領域に自局からの情報として管理監視データ信号を重畳する管理監視データ送信手段と、入力部の信号レベルに対応するデータが前記親局から送信されるデータに基づいて変更される下限閾値よりも大きく、前記親局から送信されるデータに基づいて変更される上限閾値よりも小さい場合に異常状態と判断し、前記異常状態と判断された結果に基づいて、前記入力部の信号の感度不足状態を検出する感度不足検出手段と、前記感度不足状態を示すデータと、前記入力部の信号レベルに対応するデータと、前記異常状態と判断された回数データとを切り替えて出力する切替手段とを備える。
【００１０】
前記感度不足検出手段は、前記異常状態と判断された回数の積算値が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第一閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断する。
【００１１】
前記感度不足検出手段は、所定時間当たりの前記異常状態と判断された回数が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第二閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断する。
【００１２】
前記管理監視データ送信手段は、前記入力部の信号の感度不足状態を検出した場合には、前記管理データ領域に、正常状態または感度不足状態と判定されたエラーの種別を示すデータと前記入力部の信号レベルに対応するデータで構成する信号を重畳した前記管理監視データ信号を前記親局へ送信する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る子局は、入力部の信号レベルに対応するデータが親局から送信されるデータに基づいて変更される下限閾値よりも大きく、親局から送信されるデータに基づいて変更される上限閾値よりも小さい場合に異常状態と判断し、異常状態と判断された結果に基づいて、入力部の信号の感度不足状態を検出し、管理データ領域に感度不足状態を示すデータを構成する信号を重畳させるため、伝送同期方式によりデータの伝送が行なわれる制御・監視信号伝送システムにおいて、親局側で子局における入力部の信号の感度不足状態を検出することができる。さらに、下限閾値と上限閾値は親局から送信されるデータに基づいて変更されるため、それぞれの子局の設置環境、固有特性に依存する閾値を環境等に応じて適宜柔軟に変更することが可能となる。
【００１４】
感度不足検出手段は、前記異常状態と判断された回数の積算値が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第一閾値よりも大きいときに、感度不足状態と判断するため、異常状態と判断された回数が多くなると、入力部の信号の感度不足状態が慢性的になってきた兆候を検出することができる。例えば、光学受光素子の検出感度の低下、光学素子の輝度の低下で生じる慢性的な感度不足状態の回数や、上記素子と検出回路間を接続する信号線の劣化による不完全接続で生じる慢性的な感度不足状態の回数の積算値が第一閾値よりも大きいときをもって、判断できる。
【００１５】
感度不足検出手段は、所定時間当たりの前記異常状態と判断された回数が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第二閾値よりも大きいときに、感度不足状態と判断するため、異常状態と判断された頻度が多いときに入力部の信号の感度不足状態を検出することができる。例えば、入力部の周辺環境に電気的ノイズ（モータノイズ）、光学的ノイズ（乱光）、磁気的ノイズなどによる入力部の信号レベルが一時的に異常値を示す場合、誤検出を生じる。これらの外部ノイズによる誤検出は所定時間当たりの異常状態の回数が第二閾値よりも大きいときをもって、判断できる。
【００１６】
前記管理監視データ送信手段は、入力部の信号の感度不足状態を検出した場合には、管理データ領域に、正常状態または感度不足状態と判定されたエラーの種別を示すデータと入力部の信号レベルに対応するデータで構成する信号を重畳した伝送信号を親局へ送信するようにした。これにより、親局側で子局における感度不足状態を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る子局ターミナルを採用した制御・監視信号伝送システムの実施例における、親局と子局の間の伝送方式の模式図である。
【図２】同制御・監視信号伝送システムの概略構成を示すシステム構成図である。
【図３】親局のシステム構成図である。
【図４】入出力子局のシステム構成図である。
【図５】感度不足検出手段のシステム構成図である。
【図６】伝送クロック信号のタイムチャート図である。
【図７】親局に記憶されるＩＤＸアドレスデータテーブルの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜７を参照しながら、本発明に係る子局ターミナルを採用した制御・監視信号伝送システムの実施例を説明する。
図２に示すように、この制御・監視信号伝送システムは、制御部１および共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、伝送ラインということがある）に接続された単一の親局２と、前記共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された入出力子局５、出力子局６および入力子局７の複数で構成される。なお、図２においては、図示の便宜上、各々の子局が一つずつ示されているが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続される子局の種類や数に制限は無い。
【００１９】
入出力子局４、出力子局６および入力子局７は、制御部１の出力指示に応じて動作する出力部８に対する信号出力処理と、制御部１への入力情報を取り入れる入力部９からの入力信号処理のいずれかまたは双方を行うものである。なお、出力部８とは、例えば、アクチュエータ、（ステッピング）モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ、ランプ等であり、入力部９とは、例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光電スイッチ、各種センサ等である。入出力子局４は、出力部８と入力部９で構成される被制御装置５に接続され、出力子局６は出力部８のみに接続され、入力子局７は入力部９にのみ接続されている。なお、出力子局６は出力部８を内包するもの（出力部一体型子局８０）であってもよく、また、入力子局７は入力部９を内包するもの（入力部一体型子局９０）であってもよい。
【００２０】
制御部１は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、制御データ１３、および管理制御データ１４を送出する出力ユニット１１と、入出力子局４および入力子局７からの監視データ信号のデータ１５および第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を受け取る入力ユニット１２を有する。そして、これら出力ユニット１１と入力ユニット１２が親局２に接続されている。また、入力ユニット１２から受け取ったデータに基づいて、出力ユニット１１から送出されるデータを算出する管理判断手段１８を備えている。
【００２１】
親局２は、図３に示すように、出力データ部２１、管理データ部２２、タイミング発生部２３、親局出力部２４、親局入力部２５、および入力データ部２６を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、本発明の伝送信号に相当する一連のパルス状信号である制御データ信号（以下、伝送クロック信号というものとする）を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、入出力子局４、出力子局６、または入力子局７（以下、これら全てを指す場合は「子局４、６、７」という）から送出された監視データ信号、管理監視データ信号から抽出された監視データ１５、第一管理監視データ１６および第二管理監視データ１７を制御部１の入力ユニット１２へ送出する。
【００２２】
出力データ部２１は、制御部１の出力ユニット１１から制御データ１３として受けた並列データをシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。
【００２３】
管理データ部２２は、子局４、６、７の各々に関する情報を集約したＩＤＸアドレステーブルを記憶する記憶手段２９を備えている。ＩＤＸアドレステーブルとは、少なくとも、故障確認の対象となる出力部８または入力部９に対応する入出力子局４、出力子局６または入力子局７のいずれか一つを特定するためのデータを含むものであるが、この実施例では、子局４、６、７の先頭アドレスが用いられている。図７に、先頭アドレスを用いたＩＤＸアドレステーブルの一例を示す。
【００２４】
図７示すように、＃ａｄ０のアドレスが付与された局は、監視データ信号のデータ値が１ビットであり、ＩＤＸアドレステーブルのデータは＃ａｄ０と＃ａｄ１が連続した値となる。一方、＃ａｄ１のアドレスが付与された局は、監視データ信号のデータ値が２ビットであるため、＃ａｄ２のパルスも＃ａｄ１と同じ局に割り当てられることになる。そのため、ＩＤＸアドレステーブルのデータは、＃ａｄ１の次の値として＃ａｄ３が記憶されることになる。なお、この実施例では、監視データ信号のデータ値が１ビットである場合であっても、すなわち＃ａｄ０も、＃ａｄ１と同様、先頭アドレスとされる。
【００２５】
タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１とタイミング発生手段３２からなり、ＯＳＣ３１を基にタイミング発生手段３２が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２４に引き渡す。
【００２６】
親局出力部２４は、制御データ発生手段３３とラインドライバ３４からなる。制御データ発生手段３３が、出力データ部２１及び管理データ部２２から受けたデータと、タイミング発生部２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに一連のパルス状信号として伝送クロック信号を送出する。
【００２７】
伝送クロック信号は、図１に示すように、スタート信号ＳＴに続く制御・監視データ領域と、更にこれに続く管理データ領域を有するものとなっている。制御・監視データ領域は、親局２から送出される制御データ信号のデータＯＵＴｎ（ｎは整数）と入出力子局４または入力子局７から送出される監視データ信号のデータＩＮｎ（ｎは整数）とで構成される。そして、伝送クロック信号のパルスは、図６に示すように、１周期の後半が高電位レベル（この実施例では＋２４Ｖ）と、前半が低電位レベル（この実施例では＋１２Ｖ）とされ、低電位レベルとなるパルス前半のパルス幅間隔が出力データ期間となり、同じく低電位レベルとなるパルス前半が入力データ期間ともなる。そして、低電位レベルのパルス幅間隔が制御データ信号のデータＯＵＴｎを、低電位レベルに重畳される電流の有無が監視データ信号のデータＩＮｎを表すものとなっている。この実施例では、伝送クロック信号の１周期をｔ０とした時、低電位レベルのパルス幅間隔は（１／４）ｔ０から（３／４）ｔ０まで拡張されるが、制御部１から入力される制御データ１３の各データの値に応じたものであれば、その幅に制限はなく適宜に決めればよい。また、入力データ期間と出力データ期間も適宜に決めることができ、例えば、入力データ期間はこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）のパルス幅間隔を出力データ期間としてもよく、逆に、出力データ期間をこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）を入力データ期間としてもよい。更に、パルス後半（高電位レベル）を出力データ期間と入力データ期間を兼ねるものとしてもよい。伝送クロック信号の１周期の後半が低電位レベルとなる場合も同様である。なお、図１において、上段は出力データ期間を、下段は入力データ期間を示すものとなっている。
【００２８】
伝送クロック信号の管理データ領域は、親局２から送出される管理制御データ信号が重畳される管理制御データ領域と、子局４、６、７から送出される管理監視データ信号が重畳される管理監視データ領域で構成される。管理制御データ信号で伝送される管理制御データは第一管理制御データＩＳＴｏと第二管理制御データＩＤＸｏで構成され、制御データ信号のデータＯＵＴｎと同様に、低電位レベルのパルス幅間隔として表される。また、管理監視データ信号で伝送される管理監視データは第一管理監視データＳＴｉと第二管理監視データＩＤＸｉで構成され、監視データ信号のデータＩＮｎと同様に、低電位レベルに重畳される電流の有無として表される。なお、この実施例では、第一管理制御データＩＳＴｏおよび第二管理制御データＩＤＸｏは、子局４、６、７に対し要求するデータの種類を特定する指示データ、或いは子局４、６、７のいずれか一つを特定するためのアドレスデータとされる。更に、第一管理監視データＳＴｉおよび第二管理監視データＩＤＸｉは、入力信号が感度正常状態であることを示す種別データ、または入力信号が感度不足状態であることの異常を示す種別データ、およびその時の正常状態時または異常時の入力レベルのモニタリングデータ、或いはエラーの種別に応じた感度不足状態の回数のモニタリング結果を示すデータとされ、更に、管理監視データとして常に“０”以外のデータが送信されるものとされているが、詳細は後述する。
【００２９】
スタート信号ＳＴは、伝送クロック信号の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号の１周期より長い信号となっている。
【００３０】
親局入力部２５は監視信号検出手段３５と監視データ抽出手段３６で構成される。監視信号検出手段３５は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局４、６、７から送出された監視データ信号と管理監視データ信号を検出する。監視データ信号および管理監視データ信号のデータ値は、既述のように低電位レベルに重畳される電流の有無で表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、まず、入出力子局４または入力子局７の各々から順次監視データ信号を受け取り、続いて子局４、６、７の何れか一局からの管理監視データ信号を受け取るものとなっている。監視データ信号および管理監視データ信号のデータは、タイミング発生手段３２の信号に同期して監視データ抽出手段３６で抽出される。そして、監視データ信号のデータが直列の入力データ３７として入力データ部２６に送出される。管理監視データ信号から抽出された管理監視データ３９もまた入力データ部２６に送出される。
【００３１】
入力データ部２６は、親局入力部２５から受け取った直列の入力データ３７を並列（パラレル）データに変換し、監視データ１５として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。また、親局入力部２５から受け取った管理監視データ３９を第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７に分離して入力ユニット１２へ送出する。
【００３２】
入力子局７は、本発明の子局ターミナルに相当するもので、図４に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、管理監視データ送信手段４６、監視データ送信手段４７、Ａ／Ｄ変換器４８、入力手段４９、および感度不足検出手段５０を有する子局入出力部７０と、入力部９とを備える。なお、この実施例の入力子局７は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入力部７０として機能するものとなっている。処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵ（以下、ＭＣＵ７０とする）の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入力部７０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
【００３３】
伝送受信手段４１は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送クロック信号を受けて、これを管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、および管理監視データ送信手段４６に引き渡す。管理制御データ抽出手段４２は、伝送クロック信号の管理データ領域から、管理制御データ信号のデータを抽出し、これらを感度不足検出手段５０に引き渡す。一方、アドレス抽出手段４３は、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、そのカウント値がアドレス設定手段４４で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングで、監視データ送信手段４７に制御データ信号を引き渡す。
【００３４】
監視データ送信手段４７は、アドレス抽出手段４３から制御データ信号が引き渡されたタイミングで、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータに基づいて、トランジスタＴＲのベース電流を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とする。ベース電流が“ｏｎ”の場合、トランジスタＴＲは”ｏｎ”となり、データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視データ信号である電流信号が出力される。この実施例では、図７に示すように、監視データ信号のデータ値が“１”の場合には所定値Ｉｔｈ以上の電流（例えば、３０ｍＡ）を流すことで表現されている。従って、例えば、図７に示す信号のアドレス０番地（＃ａｄ０）、１番地（＃ａｄ１）、２番地（＃ａｄ２）及び３番地（＃ａｄ３）のそれぞれにおける監視データはそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表すことになる。なお、入力手段７１から監視データ送信手段４７に引き渡されるデータは、入力部９からの入力信号がＡ／Ｄ変換器４８によってＡ／Ｄ変換されたものであり、例えば、入力部９としてオンオフスイッチが接続されている場合は、スイッチの“ｏｎ”または“ｏｆｆ”を示す電流信号や電圧信号に基づくものとなる。
【００３５】
管理監視データ送信手段４６は、伝送クロック信号のスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、管理データ領域のタイミングを得る。そして、感度不足検出手段５０から引き渡されるデータに基づき、前記トランジスタＴＲのベース電流を出力し、データ信号線ＤＰ、ＤＮに管理監視データ信号である電流信号を出力する。
【００３６】
感度不足検出手段５０は、図５に示すように、ＩＳＴｏ抽出手段５１、ＩＤＸｏ抽出手段５２、子局アドレス指定検出手段５４、比較手段５５、下限閾値記憶手段（ＴＫ１）５５１、上限閾値記憶手段（ＴＫ２）５５２、積算値算出手段５６、頻度算出手段５７、符号化手段５８、およびゲート手段５９で構成されている。
【００３７】
ＩＳＴｏ抽出手段５１は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御データ信号のデータから第一管理制御データＩＳＴｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５４に引き渡す。また、ＩＤＸｏ抽出手段５２は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御データ信号のデータから第二管理制御データＩＤＸｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５４に引き渡す。更に、子局アドレス指定検出手段５４には、アドレス設定手段４４から自局アドレスデータが引き渡されている。
【００３８】
子局アドレス指定検出手段５４は、第一管理制御データＩＳＴｏが、入力信号の感度不足状態の回数要求であるエラーモニタ指令を示すデータである場合には、エラーモニタ指令データ５４２を符号化手段５８に引き渡す。また、子局アドレス指定検出手段５４は、第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスのデータ値と比較し、一致したときには、入力信号の感度不足状態のモニタを指示するエラーモニタ指令を示すデータである場合には、エラーモニタ指令データ５４２を符号化手段５８に引き渡す。また、子局アドレス指定検出手段５４は、第一管理制御データＩＳＴｏが入力信号のモニタを指示する入力モニタ指令を示すデータ、または伝送ラインの断線検出指令を示すデータである場合には、入力モニタ指令データ５４３をゲート手段５９に引き渡す。
【００３９】
比較手段５５は、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータの信号レベルと、あらかじめ設定されて下限閾値記憶手段（ＴＫ１）５５１に記録されている下限閾値と、あらかじめ設定されて上限閾値記憶手段（ＴＫ２）５５２に記録されている上限閾値とを比較することにより、入力信号の異常状態を検出する。下限閾値としては、シリアルデータの信号レベルがそれよりも大きい場合に感度不足による入力レベルの“ｏｆｆ” （または“ｏｎ”）が異常状態と判定される値が設定され、上限閾値としては、シリアルデータの信号レベルがそれよりも小さい場合に感度不足による入力レベルの“ｏｎ” （または“ｏｆｆ”）が異常状態と判定される値が設定される。比較手段５５は、上記比較結果に基づいて異常状態と判定した場合には、その旨を示す信号を積算値算出手段５６、および頻度算出手段５７へ出力する。
【００４０】
積算値算出手段５６は、比較手段５５からの出力信号に基づいて、比較手段５５が異常状態と判定した回数の積算値を算出する。そして、算出した積算値があらかじめ設定された第一閾値よりも大きいときに、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータの信号レベルは、感度不足状態であると判定する。積算値算出手段５６は、感度不足状態であると判定した場合には、積算値エラーにより感度不足状態と判定したことを示す積算エラー情報と、比較手段５５が異常状態と判定した回数の積算値データとを符号化手段５８へ出力する。一方、上記感度不足状態と判定しない場合には、正常状態を示す情報を符号化手段５８へ出力する。
【００４１】
頻度算出手段５７は、比較手段５５からの出力信号に基づいて、所定時間当たりに比較手段５５が異常状態と判定した回数、すなわち比較手段５５が異常状態と判定した頻度を算出する。そして、算出した頻度があらかじめ設定された第二閾値よりも大きいときに、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータの信号レベルは、感度不足状態であると判定する。頻度算出手段５７は、感度不足状態であると判定した場合には、頻度エラーにより感度不足状態と判定したことを示す頻度エラー情報と、比較手段５５が異常状態と判定した頻度を示す頻度データとを符号化手段５８へ出力する。一方、上記感度不足状態と判定しない場合には、正常状態を示す情報を符号化手段５８へ出力する。
【００４２】
符号化手段５８は、子局アドレス指定検出手段５４からエラーモニタ指令データ５４２が引き渡された場合には、子局アドレス指定検出手段５４から引き渡された第二管理制御データＩＤＸｏ、すなわちアドレス一致データ５４１に基づき、積算値算出手段５６、および頻度算出手段５７から出力されたデータを所定の符号データに変換し、管理監視データ送信手段４６に引き渡す。
【００４３】
ゲート手段５９は、子局アドレス指定検出手段５４から入力モニタ指令データ５４３が引き渡された場合には、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータに基づいて、入力信号レベルのモニタ信号データを管理監視データ送信手段４６に引き渡す。
【００４４】
次に、上記構成の制御・監視信号伝送システムにおける入力信号異常検出方式の手順について説明する。
管理データ部２２には、すでに図７のＩＤＸアドレスデータテーブルが作成されているものとする。スタート信号ＳＴとこれに続く制御・監視データ領域と管理データ領域で構成される伝送サイクル毎に、第二管理制御データＩＤＸｏによって、順次子局４、６、７の全てに対し割り付けられた先頭アドレスを指定していく。
【００４５】
制御部１は、適宜設定されたタイミングで、或いは利用者による任意の入力指示により、伝送ラインの断線検出または感度不足状態の検出を指示するための管理制御データ１４を親局２に出力する。これを受けた親局２は伝送ラインの断線検出または感度不足の有無情報を要求する第一管理制御データＩＳＴｏと、ＩＤＸアドレステーブルに記憶されているデータ群の中の一つを指定する第二管理制御データＩＤＸｏを出力する。
【００４６】
第二管理制御データＩＤＸｏによるＩＤＸアドレステーブルのデータの指定は、テーブル番号に従ったものとなっている。すなわち、まず、テーブル番号１のインデックスアドレスデータ（＃ａｄ０）が選択され第二管理制御データＩＤＸｏとして出力される。そして、伝送サイクル毎に、各テーブル番号に対応する先頭アドレスデータに順次変更される。ただし、第二管理制御データＩＤＸｏでＩＤＸアドレステーブルのデータを指定する順番に制限は無く、例えば、機能による優先順位に従うものとしてもよい。
【００４７】
子局４、６、７の各々は、第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスと一致するとき、積算値算出手段５６または頻度算出手段５７において、感度不足状態または正常であることが検出された場合には、感度不足状態のエラー種別である積算エラー情報や頻度エラー情報または正常状態を示す情報を第一管理監視データＳＴｉとして、また第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスと一致するとき、入力モニタ指令データ５４３のタイミングでゲート手段５９を介して、入力手段４９から得られる入力信号レベルのモニタ信号データを第二管理監視データＩＤＸｉとして、管理監視データ信号を、管理監視データ領域に重畳する。これを受けて、親局２では、管理監視データ信号から第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を抽出し制御部１に引き渡す。
【００４８】
制御部１では、第一管理監視データ１６および第二管理監視データ１７の内容によって、所定の処理が実行される。具体的には、第一管理監視データ１６が示すエラー種別である積算エラー情報や頻度エラー情報であれば、制御部１は異常表示を行う。また第一管理監視データ１６が正常状態を示す情報であれば、制御部１は異常表示を行わない。さらに制御部１は、第二管理監視データ１７である入力信号レベルのモニタ信号データを抽出して、モニタ表示を行う。第一管理監視データ１６がエラー種別である積算エラー情報を示すものであれば、制御部１は親局２に対し、感度不足状態の回数である積算値データの要求を示すエラーモニタ指令データを第一管理制御データＩＳＴｏとして、管理制御データ１４を送出する。一方、第一管理監視データ１６がエラー種別である頻度エラー情報を示すものであれば、制御部１は親局２に対し、感度不足状態の回数である頻度データの要求を示すエラーモニタ指令データを第一管理制御データＩＳＴｏとして、管理制御データ１４を送出する。
【００４９】
積算値データまたは頻度データの要求を示す管理制御データ１４を制御部１から受けた親局２は、続いて、感度不足状態の回数である積算値データまたは頻度データを要求するエラーモニタ指令データを第一管理制御データＩＳＴｏとして、および異常を示す第一管理監視データＳＴｉを返した子局４、６、７を特定するためのアドレスを指定した第二管理制御データＩＤＸｏとして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送信号を送出する。
【００５０】
共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続されている子局４、６、７の各々は、第一管理制御データＩＳＴｏが、入力信号の感度不足状態の回数要求であるエラーモニタ指令を示すデータである場合、第二管理制御データＩＤＸｏと自局アドレスのデータ値とを比較する。そして、第二管理制御データＩＤＸｏと自局アドレスのデータ値とが一致したときに、エラーモニタ指令を示すデータの種別に応じて、入力信号の感度不足状態の回数である積算値データまたは頻度データを、第二管理監視データＩＤＸｉとして、積算値データまたは頻度データであることのエラー種別データを、第一管理監視データＳＴｉとして、それぞれ管理監視データ領域に重畳し、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送信号を送出する。これを受けて、親局２では、管理監視データ信号から第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を抽出し制御部１に引き渡す。
【００５１】
制御部１では、第一管理監視データ１６の内容によって、所定の処理が実行される。具体的には、第一管理監視データ１６が異常を示すものであれば、異常表示を行う。また、管理監視データが“０”である場合は、共通データ信号線の断線と判断し、その旨の表示を行う。
【００５２】
以上の手順を経て制御部１では、子局４、６、７の各々についての感度不足状態の有無を把握することができる。更に、感度不足状態が有る場合には、比較手段５５によって異常状態と判定された回数の積算値や頻度を掴むことができるので、そのデータの内容により感度不足状態となった原因をある程度特定することができる。
【００５３】
なお、下限閾値、上限閾値、第一閾値および第二閾値は、制御部側から適宜変更することが可能となっている。その場合、下限閾値、上限閾値、第一閾値および第二閾値を変更することを示すデータと、変更後の下限閾値、上限閾値、第一閾値および第二閾値のデータを、管理制御データ領域に重畳し、子局４、６、７側で、これらを抽出させればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 制御部
２ 親局
４ 入出力子局
５ 被制御装置
６ 出力子局
７ 入力子局
８ 出力部
９ 入力部
１１ 出力ユニット
１２ 入力ユニット
１３ 制御データ
１４ 管理制御データ
１５ 監視データ信号のデータ
１６ 第一管理監視データ
１７ 第二管理監視データ
１８ 管理判断手段
２１ 出力データ部
２２ 管理データ部
２３ タイミング発生部
２４ 親局出力部
２５ 親局入力部
２６ 入力データ部
２９ 記憶手段
３１ ＯＳＣ（発振回路）
３２ タイミング発生手段
３３ 制御データ発生手段
３４ ラインドライバ
３５ 監視信号検出手段
３６ 監視データ抽出手段
３７ 入力データ
３９ 管理監視データ
４０ 子局入出力部
４１ 伝送受信手段
４２ 管理制御データ抽出手段
４３ アドレス抽出手段
４４ アドレス設定手段
４６ 管理監視データ送信手段
４７ 監視データ送信手段
４８ Ａ／Ｄ変換器
４９ 入力手段
５０ 感度不足検出手段
５１ ＩＳＴｏ抽出手段
５２ ＩＤＸｏ抽出手段
５４ 子局アドレス指定検出手段
５４１ アドレス一致データ
５４２ エラーモニタ指令データ
５４３ 入力モニタ指令データ
５５ 比較手段
５５１ 下限閾値記憶手段（ＴＫ１）
５５２ 上限閾値記憶手段（ＴＫ２）
５６ 積算値算出手段
５７ 頻度算出手段
５８ 符号化手段
５９ ゲート手段
６０ 子局出力部
６１ 制御データ抽出手段
６２ 出力手段
７０ 子局入力部
７１ 入力手段
８０ 出力部一体型子局
９０ 入力部一体型子局
ＴＲ トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御部に接続された親局と複数の被制御装置に対応する複数の子局との間の信号線を省配線化し共通データ信号線で接続し、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式によりデータの伝送を行う制御・監視信号伝送システムにおいて、子局における入力部の信号の感度不足状態を検出する入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御部と、複数の被制御装置を備える制御システムにおいて、配線の数を減らす、所謂省配線化が広く実施されている。そして、その省配線化の一般的な手法として、複数の被制御装置から延出される信号線の各々を制御部に直接繋ぐパラレル接続に代えて、パラレル信号とシリアル信号の変換機能を備えた親局と複数の子局を、制御部と被制御装置にそれぞれ接続し、親局と複数の子局との間で共通データ信号線を介してシリアル信号によりデータ授受を行う方式が広く採用されている。
【０００３】
省配線化が実現された場合、多数の子局が接続されている状態において、子局における入力部の信号の感度不足状態を制御部側で特定することができない場合、制御部から遠く離れている子局を各々チェックする必要があり、子局における入力部の信号の感度不足状態の検出に多くの工数を要することになる。
【０００４】
そこで、本出願人は、子局における入力部の信号の感度不足状態を、制御部側で特定するためのシステムとして、特開２０１１−１１４４４９号公報に開示されているリモート配線チェックシステムを応用することを検討している。このリモート配線チェックシステムでは、単一の制御部と複数の被制御装置を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて、省配線化されたデータ信号線で接続されている親局と子局との間で双方向同時に伝送される制御データ（出力データ）と監視データ（入力データ）とで構成される制御・監視データ領域と異なる、配線状態を示す接続データを含む管理データ領域を設けている。そして、接続データにおいて、短絡情報、断線情報および正常情報が識別されるものとなっている。そのため、信号の入力データ（監視データ）容量を減らすことなく、子局の配線接続状態を容易に確認することができる。
【０００５】
また、特開２００６−３３１４４９号公報には、マスタユニット（親局）との間でシリアル通信したＯＵＴデータにより、出力機器（出力部）が接続されたＯＵＴ端子のＯＮまたはＯＦＦの状態が変更した際のスタート時間情報を取得する機能と、入力機器（入力部）が接続されるＩＮ端子のＯＮまたはＯＦＦの状態が変更した際のストップ時間情報を取得する機能と、スタート時間情報とストップ時間情報に基づいて出力機器の動作時間を算出する算出機能とを備えたスレーブ（子局）が開示されている。このスレーブ（子局）によれば、出力機器や入力機器の動作時間を求め、これを出力機器や入力機器の正常範囲を特定するための設定情報と比較することより、出力機器や入力機器が正常か否か、交換時期が近づいているかなどの判定をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１４４４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、省配線化されたシステムにおいて、子局の配線接続状態を確認するための理論上の方式は提案されているが、この方式を用いて子局における入力部の信号の感度不足状態を検出するためには、子局において、入力信号の感度不足をどのような方式で検出するかが大きな問題となる。ところが、省配線化されたシステムの子局に搭載できる機能は、大きさやコストの関係で制限があり、子局における感度不足状態検出方式は未だ具現化されていないのが実情である。
【０００８】
そこで本発明は、親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送周期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、極めて簡易な構成で子局における入力部の信号の感度不足状態を検出することを可能とする入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナル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】
【０００９】
本発明に係る子局ターミナルは、親局が接続された共通データ信号線に接続され、前記共通データ信号線を介して伝送される伝送信号に、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域に、前記親局で重畳された管理制御データを抽出する管理制御データ抽出手段と、前記管理データ領域に自局からの情報として管理監視データ信号を重畳する管理監視データ送信手段と、入力部の信号レベルに対応するデータが前記親局から送信されるデータに基づいて変更される下限閾値よりも大きく、前記親局から送信されるデータに基づいて変更される上限閾値よりも小さい場合に異常状態と判断し、前記異常状態と判断された結果に基づいて、前記入力部の信号の感度不足状態を検出する感度不足検出手段と、前記感度不足状態を示すデータと、前記入力部の信号レベルに対応するデータと、前記異常状態と判断された回数データとを切り替えて出力する切替手段とを備える。
【００１０】
前記感度不足検出手段は、前記異常状態と判断された回数の積算値が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第一閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断する。
【００１１】
前記感度不足検出手段は、所定時間当たりの前記異常状態と判断された回数が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第二閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断する。
【００１２】
前記管理監視データ送信手段は、前記入力部の信号の感度不足状態を検出した場合には、前記管理データ領域に、正常状態または感度不足状態と判定されたエラーの種別を示すデータと前記入力部の信号レベルに対応するデータで構成する信号を重畳した前記管理監視データ信号を前記親局へ送信する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る子局は、入力部の信号レベルに対応するデータが親局から送信されるデータに基づいて変更される下限閾値よりも大きく、親局から送信されるデータに基づいて変更される上限閾値よりも小さい場合に異常状態と判断し、異常状態と判断された結果に基づいて、入力部の信号の感度不足状態を検出し、管理データ領域に感度不足状態を示すデータを構成する信号を重畳させるため、伝送同期方式によりデータの伝送が行なわれる制御・監視信号伝送システムにおいて、親局側で子局における入力部の信号の感度不足状態を検出することができる。さらに、下限閾値と上限閾値は親局から送信されるデータに基づいて変更されるため、それぞれの子局の設置環境、固有特性に依存する閾値を環境等に応じて適宜柔軟に変更することが可能となる。
【００１４】
感度不足検出手段は、前記異常状態と判断された回数の積算値が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第一閾値よりも大きいときに、感度不足状態と判断するため、異常状態と判断された回数が多くなると、入力部の信号の感度不足状態が慢性的になってきた兆候を検出することができる。例えば、光学受光素子の検出感度の低下、光学素子の輝度の低下で生じる慢性的な感度不足状態の回数や、上記素子と検出回路間を接続する信号線の劣化による不完全接続で生じる慢性的な感度不足状態の回数の積算値が第一閾値よりも大きいときをもって、判断できる。
【００１５】
感度不足検出手段は、所定時間当たりの前記異常状態と判断された回数が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第二閾値よりも大きいときに、感度不足状態と判断するため、異常状態と判断された頻度が多いときに入力部の信号の感度不足状態を検出することができる。例えば、入力部の周辺環境に電気的ノイズ（モータノイズ）、光学的ノイズ（乱光）、磁気的ノイズなどによる入力部の信号レベルが一時的に異常値を示す場合、誤検出を生じる。これらの外部ノイズによる誤検出は所定時間当たりの異常状態の回数が第二閾値よりも大きいときをもって、判断できる。
【００１６】
前記管理監視データ送信手段は、入力部の信号の感度不足状態を検出した場合には、管理データ領域に、正常状態または感度不足状態と判定されたエラーの種別を示すデータと入力部の信号レベルに対応するデータで構成する信号を重畳した伝送信号を親局へ送信するようにした。これにより、親局側で子局における感度不足状態を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る子局ターミナルを採用した制御・監視信号伝送システムの実施例における、親局と子局の間の伝送方式の模式図である。
【図２】同制御・監視信号伝送システムの概略構成を示すシステム構成図である。
【図３】親局のシステム構成図である。
【図４】入出力子局のシステム構成図である。
【図５】感度不足検出手段のシステム構成図である。
【図６】伝送クロック信号のタイムチャート図である。
【図７】親局に記憶されるＩＤＸアドレスデータテーブルの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜７を参照しながら、本発明に係る子局ターミナルを採用した制御・監視信号伝送システムの実施例を説明する。
図２に示すように、この制御・監視信号伝送システムは、制御部１および共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、伝送ラインということがある）に接続された単一の親局２と、前記共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された入出力子局５、出力子局６および入力子局７の複数で構成される。なお、図２においては、図示の便宜上、各々の子局が一つずつ示されているが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続される子局の種類や数に制限は無い。
【００１９】
入出力子局４、出力子局６および入力子局７は、制御部１の出力指示に応じて動作する出力部８に対する信号出力処理と、制御部１への入力情報を取り入れる入力部９からの入力信号処理のいずれかまたは双方を行うものである。なお、出力部８とは、例えば、アクチュエータ、（ステッピング）モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ、ランプ等であり、入力部９とは、例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光電スイッチ、各種センサ等である。入出力子局４は、出力部８と入力部９で構成される被制御装置５に接続され、出力子局６は出力部８のみに接続され、入力子局７は入力部９にのみ接続されている。なお、出力子局６は出力部８を内包するもの（出力部一体型子局８０）であってもよく、また、入力子局７は入力部９を内包するもの（入力部一体型子局９０）であってもよい。
【００２０】
制御部１は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、制御データ１３、および管理制御データ１４を送出する出力ユニット１１と、入出力子局４および入力子局７からの監視データ信号のデータ１５および第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を受け取る入力ユニット１２を有する。そして、これら出力ユニット１１と入力ユニット１２が親局２に接続されている。また、入力ユニット１２から受け取ったデータに基づいて、出力ユニット１１から送出されるデータを算出する管理判断手段１８を備えている。
【００２１】
親局２は、図３に示すように、出力データ部２１、管理データ部２２、タイミング発生部２３、親局出力部２４、親局入力部２５、および入力データ部２６を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、本発明の伝送信号に相当する一連のパルス状信号である制御データ信号（以下、伝送クロック信号というものとする）を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、入出力子局４、出力子局６、または入力子局７（以下、これら全てを指す場合は「子局４、６、７」という）から送出された監視データ信号、管理監視データ信号から抽出された監視データ１５、第一管理監視データ１６および第二管理監視データ１７を制御部１の入力ユニット１２へ送出する。
【００２２】
出力データ部２１は、制御部１の出力ユニット１１から制御データ１３として受けた並列データをシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。
【００２３】
管理データ部２２は、子局４、６、７の各々に関する情報を集約したＩＤＸアドレステーブルを記憶する記憶手段２９を備えている。ＩＤＸアドレステーブルとは、少なくとも、故障確認の対象となる出力部８または入力部９に対応する入出力子局４、出力子局６または入力子局７のいずれか一つを特定するためのデータを含むものであるが、この実施例では、子局４、６、７の先頭アドレスが用いられている。図７に、先頭アドレスを用いたＩＤＸアドレステーブルの一例を示す。
【００２４】
図７示すように、＃ａｄ０のアドレスが付与された局は、監視データ信号のデータ値が１ビットであり、ＩＤＸアドレステーブルのデータは＃ａｄ０と＃ａｄ１が連続した値となる。一方、＃ａｄ１のアドレスが付与された局は、監視データ信号のデータ値が２ビットであるため、＃ａｄ２のパルスも＃ａｄ１と同じ局に割り当てられることになる。そのため、ＩＤＸアドレステーブルのデータは、＃ａｄ１の次の値として＃ａｄ３が記憶されることになる。なお、この実施例では、監視データ信号のデータ値が１ビットである場合であっても、すなわち＃ａｄ０も、＃ａｄ１と同様、先頭アドレスとされる。
【００２５】
タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１とタイミング発生手段３２からなり、ＯＳＣ３１を基にタイミング発生手段３２が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２４に引き渡す。
【００２６】
親局出力部２４は、制御データ発生手段３３とラインドライバ３４からなる。制御データ発生手段３３が、出力データ部２１及び管理データ部２２から受けたデータと、タイミング発生部２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに一連のパルス状信号として伝送クロック信号を送出する。
【００２７】
伝送クロック信号は、図１に示すように、スタート信号ＳＴに続く制御・監視データ領域と、更にこれに続く管理データ領域を有するものとなっている。制御・監視データ領域は、親局２から送出される制御データ信号のデータＯＵＴｎ（ｎは整数）と入出力子局４または入力子局７から送出される監視データ信号のデータＩＮｎ（ｎは整数）とで構成される。そして、伝送クロック信号のパルスは、図６に示すように、１周期の後半が高電位レベル（この実施例では＋２４Ｖ）と、前半が低電位レベル（この実施例では＋１２Ｖ）とされ、低電位レベルとなるパルス前半のパルス幅間隔が出力データ期間となり、同じく低電位レベルとなるパルス前半が入力データ期間ともなる。そして、低電位レベルのパルス幅間隔が制御データ信号のデータＯＵＴｎを、低電位レベルに重畳される電流の有無が監視データ信号のデータＩＮｎを表すものとなっている。この実施例では、伝送クロック信号の１周期をｔ０とした時、低電位レベルのパルス幅間隔は（１／４）ｔ０から（３／４）ｔ０まで拡張されるが、制御部１から入力される制御データ１３の各データの値に応じたものであれば、その幅に制限はなく適宜に決めればよい。また、入力データ期間と出力データ期間も適宜に決めることができ、例えば、入力データ期間はこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）のパルス幅間隔を出力データ期間としてもよく、逆に、出力データ期間をこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）を入力データ期間としてもよい。更に、パルス後半（高電位レベル）を出力データ期間と入力データ期間を兼ねるものとしてもよい。伝送クロック信号の１周期の後半が低電位レベルとなる場合も同様である。なお、図１において、上段は出力データ期間を、下段は入力データ期間を示すものとなっている。
【００２８】
伝送クロック信号の管理データ領域は、親局２から送出される管理制御データ信号が重畳される管理制御データ領域と、子局４、６、７から送出される管理監視データ信号が重畳される管理監視データ領域で構成される。管理制御データ信号で伝送される管理制御データは第一管理制御データＩＳＴｏと第二管理制御データＩＤＸｏで構成され、制御データ信号のデータＯＵＴｎと同様に、低電位レベルのパルス幅間隔として表される。また、管理監視データ信号で伝送される管理監視データは第一管理監視データＳＴｉと第二管理監視データＩＤＸｉで構成され、監視データ信号のデータＩＮｎと同様に、低電位レベルに重畳される電流の有無として表される。なお、この実施例では、第一管理制御データＩＳＴｏおよび第二管理制御データＩＤＸｏは、子局４、６、７に対し要求するデータの種類を特定する指示データ、或いは子局４、６、７のいずれか一つを特定するためのアドレスデータとされる。更に、第一管理監視データＳＴｉおよび第二管理監視データＩＤＸｉは、入力信号が感度正常状態であることを示す種別データ、または入力信号が感度不足状態であることの異常を示す種別データ、およびその時の正常状態時または異常時の入力レベルのモニタリングデータ、或いはエラーの種別に応じた感度不足状態の回数のモニタリング結果を示すデータとされ、更に、管理監視データとして常に“０”以外のデータが送信されるものとされているが、詳細は後述する。
【００２９】
スタート信号ＳＴは、伝送クロック信号の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号の１周期より長い信号となっている。
【００３０】
親局入力部２５は監視信号検出手段３５と監視データ抽出手段３６で構成される。監視信号検出手段３５は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局４、６、７から送出された監視データ信号と管理監視データ信号を検出する。監視データ信号および管理監視データ信号のデータ値は、既述のように低電位レベルに重畳される電流の有無で表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、まず、入出力子局４または入力子局７の各々から順次監視データ信号を受け取り、続いて子局４、６、７の何れか一局からの管理監視データ信号を受け取るものとなっている。監視データ信号および管理監視データ信号のデータは、タイミング発生手段３２の信号に同期して監視データ抽出手段３６で抽出される。そして、監視データ信号のデータが直列の入力データ３７として入力データ部２６に送出される。管理監視データ信号から抽出された管理監視データ３９もまた入力データ部２６に送出される。
【００３１】
入力データ部２６は、親局入力部２５から受け取った直列の入力データ３７を並列（パラレル）データに変換し、監視データ１５として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。また、親局入力部２５から受け取った管理監視データ３９を第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７に分離して入力ユニット１２へ送出する。
【００３２】
入力子局７は、本発明の子局ターミナルに相当するもので、図４に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、管理監視データ送信手段４６、監視データ送信手段４７、Ａ／Ｄ変換器４８、入力手段４９、および感度不足検出手段５０を有する子局入出力部７０と、入力部９とを備える。なお、この実施例の入力子局７は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入力部７０として機能するものとなっている。処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵ（以下、ＭＣＵ７０とする）の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入力部７０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
【００３３】
伝送受信手段４１は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送クロック信号を受けて、これを管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、および管理監視データ送信手段４６に引き渡す。管理制御データ抽出手段４２は、伝送クロック信号の管理データ領域から、管理制御データ信号のデータを抽出し、これらを感度不足検出手段５０に引き渡す。一方、アドレス抽出手段４３は、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、そのカウント値がアドレス設定手段４４で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングで、監視データ送信手段４７に制御データ信号を引き渡す。
【００３４】
監視データ送信手段４７は、アドレス抽出手段４３から制御データ信号が引き渡されたタイミングで、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータに基づいて、トランジスタＴＲのベース電流を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とする。ベース電流が“ｏｎ”の場合、トランジスタＴＲは”ｏｎ”となり、データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視データ信号である電流信号が出力される。この実施例では、図７に示すように、監視データ信号のデータ値が“１”の場合には所定値Ｉｔｈ以上の電流（例えば、３０ｍＡ）を流すことで表現されている。従って、例えば、図７に示す信号のアドレス０番地（＃ａｄ０）、１番地（＃ａｄ１）、２番地（＃ａｄ２）及び３番地（＃ａｄ３）のそれぞれにおける監視データはそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表すことになる。なお、入力手段７１から監視データ送信手段４７に引き渡されるデータは、入力部９からの入力信号がＡ／Ｄ変換器４８によってＡ／Ｄ変換されたものであり、例えば、入力部９としてオンオフスイッチが接続されている場合は、スイッチの“ｏｎ”または“ｏｆｆ”を示す電流信号や電圧信号に基づくものとなる。
【００３５】
管理監視データ送信手段４６は、伝送クロック信号のスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、管理データ領域のタイミングを得る。そして、感度不足検出手段５０から引き渡されるデータに基づき、前記トランジスタＴＲのベース電流を出力し、データ信号線ＤＰ、ＤＮに管理監視データ信号である電流信号を出力する。
【００３６】
感度不足検出手段５０は、図５に示すように、ＩＳＴｏ抽出手段５１、ＩＤＸｏ抽出手段５２、子局アドレス指定検出手段５４、比較手段５５、下限閾値記憶手段（ＴＫ１）５５１、上限閾値記憶手段（ＴＫ２）５５２、積算値算出手段５６、頻度算出手段５７、符号化手段５８、およびゲート手段５９で構成されている。
【００３７】
ＩＳＴｏ抽出手段５１は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御データ信号のデータから第一管理制御データＩＳＴｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５４に引き渡す。また、ＩＤＸｏ抽出手段５２は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御データ信号のデータから第二管理制御データＩＤＸｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５４に引き渡す。更に、子局アドレス指定検出手段５４には、アドレス設定手段４４から自局アドレスデータが引き渡されている。
【００３８】
子局アドレス指定検出手段５４は、第一管理制御データＩＳＴｏが、入力信号の感度不足状態の回数要求であるエラーモニタ指令を示すデータである場合には、エラーモニタ指令データ５４２を符号化手段５８に引き渡す。また、子局アドレス指定検出手段５４は、第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスのデータ値と比較し、一致したときには、入力信号の感度不足状態のモニタを指示するエラーモニタ指令を示すデータである場合には、エラーモニタ指令データ５４２を符号化手段５８に引き渡す。また、子局アドレス指定検出手段５４は、第一管理制御データＩＳＴｏが入力信号のモニタを指示する入力モニタ指令を示すデータ、または伝送ラインの断線検出指令を示すデータである場合には、入力モニタ指令データ５４３をゲート手段５９に引き渡す。
【００３９】
比較手段５５は、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータの信号レベルと、あらかじめ設定されて下限閾値記憶手段（ＴＫ１）５５１に記録されている下限閾値と、あらかじめ設定されて上限閾値記憶手段（ＴＫ２）５５２に記録されている上限閾値とを比較することにより、入力信号の異常状態を検出する。下限閾値としては、シリアルデータの信号レベルがそれよりも大きい場合に感度不足による入力レベルの“ｏｆｆ” （または“ｏｎ”）が異常状態と判定される値が設定され、上限閾値としては、シリアルデータの信号レベルがそれよりも小さい場合に感度不足による入力レベルの“ｏｎ” （または“ｏｆｆ”）が異常状態と判定される値が設定される。比較手段５５は、上記比較結果に基づいて異常状態と判定した場合には、その旨を示す信号を積算値算出手段５６、および頻度算出手段５７へ出力する。
【００４０】
積算値算出手段５６は、比較手段５５からの出力信号に基づいて、比較手段５５が異常状態と判定した回数の積算値を算出する。そして、算出した積算値があらかじめ設定された第一閾値よりも大きいときに、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータの信号レベルは、感度不足状態であると判定する。積算値算出手段５６は、感度不足状態であると判定した場合には、積算値エラーにより感度不足状態と判定したことを示す積算エラー情報と、比較手段５５が異常状態と判定した回数の積算値データとを符号化手段５８へ出力する。一方、上記感度不足状態と判定しない場合には、正常状態を示す情報を符号化手段５８へ出力する。
【００４１】
頻度算出手段５７は、比較手段５５からの出力信号に基づいて、所定時間当たりに比較手段５５が異常状態と判定した回数、すなわち比較手段５５が異常状態と判定した頻度を算出する。そして、算出した頻度があらかじめ設定された第二閾値よりも大きいときに、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータの信号レベルは、感度不足状態であると判定する。頻度算出手段５７は、感度不足状態であると判定した場合には、頻度エラーにより感度不足状態と判定したことを示す頻度エラー情報と、比較手段５５が異常状態と判定した頻度を示す頻度データとを符号化手段５８へ出力する。一方、上記感度不足状態と判定しない場合には、正常状態を示す情報を符号化手段５８へ出力する。
【００４２】
符号化手段５８は、子局アドレス指定検出手段５４からエラーモニタ指令データ５４２が引き渡された場合には、子局アドレス指定検出手段５４から引き渡された第二管理制御データＩＤＸｏ、すなわちアドレス一致データ５４１に基づき、積算値算出手段５６、および頻度算出手段５７から出力されたデータを所定の符号データに変換し、管理監視データ送信手段４６に引き渡す。
【００４３】
ゲート手段５９は、子局アドレス指定検出手段５４から入力モニタ指令データ５４３が引き渡された場合には、入力手段４９から引き渡されるシリアルデータに基づいて、入力信号レベルのモニタ信号データを管理監視データ送信手段４６に引き渡す。
【００４４】
次に、上記構成の制御・監視信号伝送システムにおける入力信号異常検出方式の手順について説明する。
管理データ部２２には、すでに図７のＩＤＸアドレスデータテーブルが作成されているものとする。スタート信号ＳＴとこれに続く制御・監視データ領域と管理データ領域で構成される伝送サイクル毎に、第二管理制御データＩＤＸｏによって、順次子局４、６、７の全てに対し割り付けられた先頭アドレスを指定していく。
【００４５】
制御部１は、適宜設定されたタイミングで、或いは利用者による任意の入力指示により、伝送ラインの断線検出または感度不足状態の検出を指示するための管理制御データ１４を親局２に出力する。これを受けた親局２は伝送ラインの断線検出または感度不足の有無情報を要求する第一管理制御データＩＳＴｏと、ＩＤＸアドレステーブルに記憶されているデータ群の中の一つを指定する第二管理制御データＩＤＸｏを出力する。
【００４６】
第二管理制御データＩＤＸｏによるＩＤＸアドレステーブルのデータの指定は、テーブル番号に従ったものとなっている。すなわち、まず、テーブル番号１のインデックスアドレスデータ（＃ａｄ０）が選択され第二管理制御データＩＤＸｏとして出力される。そして、伝送サイクル毎に、各テーブル番号に対応する先頭アドレスデータに順次変更される。ただし、第二管理制御データＩＤＸｏでＩＤＸアドレステーブルのデータを指定する順番に制限は無く、例えば、機能による優先順位に従うものとしてもよい。
【００４７】
子局４、６、７の各々は、第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスと一致するとき、積算値算出手段５６または頻度算出手段５７において、感度不足状態または正常であることが検出された場合には、感度不足状態のエラー種別である積算エラー情報や頻度エラー情報または正常状態を示す情報を第一管理監視データＳＴｉとして、また第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスと一致するとき、入力モニタ指令データ５４３のタイミングでゲート手段５９を介して、入力手段４９から得られる入力信号レベルのモニタ信号データを第二管理監視データＩＤＸｉとして、管理監視データ信号を、管理監視データ領域に重畳する。これを受けて、親局２では、管理監視データ信号から第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を抽出し制御部１に引き渡す。
【００４８】
制御部１では、第一管理監視データ１６および第二管理監視データ１７の内容によって、所定の処理が実行される。具体的には、第一管理監視データ１６が示すエラー種別である積算エラー情報や頻度エラー情報であれば、制御部１は異常表示を行う。また第一管理監視データ１６が正常状態を示す情報であれば、制御部１は異常表示を行わない。さらに制御部１は、第二管理監視データ１７である入力信号レベルのモニタ信号データを抽出して、モニタ表示を行う。第一管理監視データ１６がエラー種別である積算エラー情報を示すものであれば、制御部１は親局２に対し、感度不足状態の回数である積算値データの要求を示すエラーモニタ指令データを第一管理制御データＩＳＴｏとして、管理制御データ１４を送出する。一方、第一管理監視データ１６がエラー種別である頻度エラー情報を示すものであれば、制御部１は親局２に対し、感度不足状態の回数である頻度データの要求を示すエラーモニタ指令データを第一管理制御データＩＳＴｏとして、管理制御データ１４を送出する。
【００４９】
積算値データまたは頻度データの要求を示す管理制御データ１４を制御部１から受けた親局２は、続いて、感度不足状態の回数である積算値データまたは頻度データを要求するエラーモニタ指令データを第一管理制御データＩＳＴｏとして、および異常を示す第一管理監視データＳＴｉを返した子局４、６、７を特定するためのアドレスを指定した第二管理制御データＩＤＸｏとして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送信号を送出する。
【００５０】
共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続されている子局４、６、７の各々は、第一管理制御データＩＳＴｏが、入力信号の感度不足状態の回数要求であるエラーモニタ指令を示すデータである場合、第二管理制御データＩＤＸｏと自局アドレスのデータ値とを比較する。そして、第二管理制御データＩＤＸｏと自局アドレスのデータ値とが一致したときに、エラーモニタ指令を示すデータの種別に応じて、入力信号の感度不足状態の回数である積算値データまたは頻度データを、第二管理監視データＩＤＸｉとして、積算値データまたは頻度データであることのエラー種別データを、第一管理監視データＳＴｉとして、それぞれ管理監視データ領域に重畳し、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送信号を送出する。これを受けて、親局２では、管理監視データ信号から第一管理監視データ１６と第二管理監視データ１７を抽出し制御部１に引き渡す。
【００５１】
制御部１では、第一管理監視データ１６の内容によって、所定の処理が実行される。具体的には、第一管理監視データ１６が異常を示すものであれば、異常表示を行う。また、管理監視データが“０”である場合は、共通データ信号線の断線と判断し、その旨の表示を行う。
【００５２】
以上の手順を経て制御部１では、子局４、６、７の各々についての感度不足状態の有無を把握することができる。更に、感度不足状態が有る場合には、比較手段５５によって異常状態と判定された回数の積算値や頻度を掴むことができるので、そのデータの内容により感度不足状態となった原因をある程度特定することができる。
【００５３】
なお、下限閾値、上限閾値、第一閾値および第二閾値は、制御部側から適宜変更することが可能となっている。その場合、下限閾値、上限閾値、第一閾値および第二閾値を変更することを示すデータと、変更後の下限閾値、上限閾値、第一閾値および第二閾値のデータを、管理制御データ領域に重畳し、子局４、６、７側で、これらを抽出させればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 制御部
２ 親局
４ 入出力子局
５ 被制御装置
６ 出力子局
７ 入力子局
８ 出力部
９ 入力部
１１ 出力ユニット
１２ 入力ユニット
１３ 制御データ
１４ 管理制御データ
１５ 監視データ信号のデータ
１６ 第一管理監視データ
１７ 第二管理監視データ
１８ 管理判断手段
２１ 出力データ部
２２ 管理データ部
２３ タイミング発生部
２４ 親局出力部
２５ 親局入力部
２６ 入力データ部
２９ 記憶手段
３１ ＯＳＣ（発振回路）
３２ タイミング発生手段
３３ 制御データ発生手段
３４ ラインドライバ
３５ 監視信号検出手段
３６ 監視データ抽出手段
３７ 入力データ
３９ 管理監視データ
４０ 子局入出力部
４１ 伝送受信手段
４２ 管理制御データ抽出手段
４３ アドレス抽出手段
４４ アドレス設定手段
４６ 管理監視データ送信手段
４７ 監視データ送信手段
４８ Ａ／Ｄ変換器
４９ 入力手段
５０ 感度不足検出手段
５１ ＩＳＴｏ抽出手段
５２ ＩＤＸｏ抽出手段
５４ 子局アドレス指定検出手段
５４１ アドレス一致データ
５４２ エラーモニタ指令データ
５４３ 入力モニタ指令データ
５５ 比較手段
５５１ 下限閾値記憶手段（ＴＫ１）
５５２ 上限閾値記憶手段（ＴＫ２）
５６ 積算値算出手段
５７ 頻度算出手段
５８ 符号化手段
５９ ゲート手段
６０ 子局出力部
６１ 制御データ抽出手段
６２ 出力手段
７０ 子局入力部
７１ 入力手段
８０ 出力部一体型子局
９０ 入力部一体型子局
ＴＲ トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局が接続された共通データ信号線に接続され、
前記共通データ信号線を介して伝送される伝送信号に設けられた、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域から、前記親局で重畳された管理制御データを抽出する管理制御データ抽出手段と、
前記管理データ領域に自局からの情報として管理監視データ信号を重畳する管理監視データ送信手段と、
入力部の信号レベルに対応するデータが前記親局から送信されるデータに基づいて変更される下限閾値よりも大きく、前記親局から送信されるデータに基づいて変更される上限閾値よりも小さい場合に異常状態と判断し、前記異常状態と判断された結果に基づいて、前記入力部の信号の感度不足状態を検出する感度不足検出手段と、
前記感度不足状態を示すデータと、前記入力部の信号レベルに対応するデータと、前記異常状態と判断された回数データとを切り替えて出力する切替手段とを備えることを特徴とする入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナル。
【請求項２】
前記感度不足検出手段は、前記異常状態と判断された回数の積算値が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第一閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断することを特徴とする請求項１に記載の子局ターミナル。
【請求項３】
前記感度不足検出手段は、所定時間当たりの前記異常状態と判断された回数が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第二閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断することを特徴とする請求項１に記載の子局ターミナル。
【請求項４】
前記入力部の信号の感度不足状態を検出した場合には、前記管理監視データ送信手段は、前記管理データ領域に、正常状態または感度不足状態と判定されたエラーの種別を示すデータと前記入力部の信号レベルに対応するデータで構成する信号を重畳した前記管理監視データ信号を前記親局へ送信することを特徴とする請求項２または３に記載の子局ターミナル。
【請求項１】
親局が接続された共通データ信号線に接続され、
前記共通データ信号線を介して伝送される伝送信号に設けられた、制御データ信号のデータと監視データ信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域から、前記親局で重畳された管理制御データを抽出する管理制御データ抽出手段と、
前記管理データ領域に自局からの情報として管理監視データ信号を重畳する管理監視データ送信手段と、
入力部の信号レベルに対応するデータが前記親局から送信されるデータに基づいて変更される下限閾値よりも大きく、前記親局から送信されるデータに基づいて変更される上限閾値よりも小さい場合に異常状態と判断し、前記異常状態と判断された結果に基づいて、前記入力部の信号の感度不足状態を検出する感度不足検出手段と、
前記感度不足状態を示すデータと、前記入力部の信号レベルに対応するデータと、前記異常状態と判断された回数データとを切り替えて出力する切替手段とを備えることを特徴とする入力信号異常検出方式に使用する子局ターミナル。
【請求項２】
前記感度不足検出手段は、前記異常状態と判断された回数の積算値が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第一閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断することを特徴とする請求項１に記載の子局ターミナル。
【請求項３】
前記感度不足検出手段は、所定時間当たりの前記異常状態と判断された回数が前記親局から送信されるデータに基づいて変更される第二閾値よりも大きいときに、前記感度不足状態と判断することを特徴とする請求項１に記載の子局ターミナル。
【請求項４】
前記入力部の信号の感度不足状態を検出した場合には、前記管理監視データ送信手段は、前記管理データ領域に、正常状態または感度不足状態と判定されたエラーの種別を示すデータと前記入力部の信号レベルに対応するデータで構成する信号を重畳した前記管理監視データ信号を前記親局へ送信することを特徴とする請求項２または３に記載の子局ターミナル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０６３５８（Ｐ２０１３−１０６３５８Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２８０２８４（Ｐ２０１２−２８０２８４）
【出願日】平成２４年１２月２１日（２０１２．１２．２１）
【分割の表示】特願２０１２−５３１１５２（Ｐ２０１２−５３１１５２）の分割
【原出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５０１１９４５１４）株式会社 エニイワイヤ (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月２１日（２０１２．１２．２１）
【分割の表示】特願２０１２−５３１１５２（Ｐ２０１２−５３１１５２）の分割
【原出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５０１１９４５１４）株式会社 エニイワイヤ (37)
【Ｆターム（参考）】
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