JP4879312B2 - リモート配線チェックシステムおよびそのシステムに使用する接続コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、単一の制御部と複数の被制御装置を備え、制御部及びデータ信号線に親局が接続され、複数の被制御装置に対応する複数の子局が、データ信号線及び対応する被制御装置に接続される構成の制御・監視信号伝送システムにおいて、子局および被制御装置のセンサやアクチュエータ、表示灯などの配線接続状態を遠隔で確認するためのリモート配線チェックシステムおよびそのシステムに使用する接続コネクタに関する。

単一の制御部と複数の被制御装置（制御部の指示に応じて動作する被制御部と制御部に情報を送信するセンサ部とで構成されるもの）を備える制御システムにおいて、配線の数を減らすことは、配線スペースの低減、配線工数の低減、装置製作工期の低減、或いは設備の小型化に繋がり、これによって、設備の信頼性向上、コスト低減などを図ることができる。

そこで、上記のような制御システムにおいて配線の数を減らす試みがなされている。具体的には、電源を含むクロック信号の線路に、各クロックに対応する１つ（１ビット）の制御信号やセンサ信号（被制御装置からの入力信号）を重畳する信号伝送方式を採用することで、制御部と被制御装置の間の省配線が実現されている。

また、この信号伝送方式において、制御部と被制御装置との間における信号伝送速度を高めるための手法が特開２００２−１５２８６４号公報に開示されている。ここで開示されている制御・監視信号伝送システムは、制御部及びデータ信号線に親局が接続され、複数の被制御装置に対応する複数の子局が、データ信号線及び対応する被制御装置に接続される構成となる。そして、クロックの１周期毎の後半又は前半を更に制御信号エリア及び監視信号エリアとに時分割し、各々に制御信号及び監視信号を重畳し検出する。これにより、電源を含むクロック信号に、制御部から被制御部への制御信号に加えて、センサ部から制御部への監視信号をも重畳することができる。従って、制御部と被制御部およびセンサ部間の双方向の高速な信号伝送を実現することができると共に、制御信号と監視信号とを共通のデータ信号線に出力し、かつ、これらを同時に双方向に伝送することができる。この結果、共通のデータ信号線において制御信号又は監視信号を伝送する期間を別々に設ける必要をなくすことができ、信号伝送の速度（レート）を従来の２倍に高速化することができる。

特開２００２−１５２８６４号公報

ところが、上記のような省配線化が実現された場合であっても、子局の出力端子部と被制御部のアクチュエータ、表示灯などとの配線、および子局の入力端子部とセンサ部のスイッチ、近接スイッチなどとの配線は、個々に複数の配線で接続されることになる。そして、これらの配線に断線、短絡が生じたり、誤配線などの配線異常が生じたりすると、誤った入力信号および出力信号が制御部に伝わり、誤った制御を生じることになる。そのため、これらの配線異常が生じた場合は、制御部から遠く離れている子局の各配線を各々、配線チェックする必要があり、その配線異常箇所の発見に多くの工数を要していた。なお、複数の子局自体の内部配線に異常が生じた場合、すなわち子局に不具合が生じた場合でも、このような配線異常が生じた場合と同様であり、不具合の生じた子局の発見に多くの工数を要することになる。

子局自体の内部配線を含む子局の各配線チェックの手間を省く方法として、出力配線チェック回路、或いは入力配線チェック回路を付加し、その検出信号データを子局入力部に割り当て、その検出結果を、親局側で監視する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、限りある伝送データのうち入力データ（監視データ）容量を食いつぶすことになり、被制御装置の使用可能なセンサ部の監視データが減少するという問題があった。

そこで本発明は、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、子局自体や子局と被制御装置との間の配線接続状態を容易に確認することができる、リモート配線チェックシステムを提供することを目的とする。また、併せて、そのリモート配線チェックシステムに特に好適な接続コネクタを提供することを目的とする。

本発明に係るリモート配線チェックシステムは、制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備える。前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および／または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有する。前記親局は、所定の周期のクロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有する。また、前記親局は、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状電圧信号を、前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記クロックの１周期毎に、前記一連のパルス状電圧信号に重畳された監視データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記クロックの１周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および／または、前記タイミング信号の制御下で、前記クロック信号の１周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状電圧信号に重畳する。そして、前記一連のパルス状電圧信号に、前記制御データと前記監視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が設けられる。更に、前記管理データ領域に、前記被制御部および前記センサ部の各々を指定する前記親局からの管理制御データが重畳され、前記管理制御データとして、前記指定される被制御部およびセンサ部の複数が接続された前記子局の代表アドレスデータが重畳され、前記接続データが前記代表アドレスデータに対して前記短絡情報、断線情報、または正常情報のいずれも送出されない場合、前記親局と前記子局間の接続に断線が発生しているものと判断する。

前記接続データは、子局自体の内部配線の状態を示すものであってもよい。

前記管理データ領域には、前記子局から伝えられる前記被制御部および前記センサ部の識別子データが重畳されてもよい。識別子データは、例えば、複数の被制御部やセンサ部が接続されている子局の代表アドレスデータに対する相対的アドレスデータであってもよい。

前記管理制御データは、前記被制御部および前記センサ部の絶対アドレスデータであってもよく、この場合、一連のパルス状電圧信号の１フレーム毎に順次、増減して前記被制御部および前記センサ部の各々を指定するものであってもよい。また、管理制御データは、前記指定される被制御部およびセンサ部の複数が接続された前記子局の代表アドレスデータであってもよく、この場合は、被制御部およびセンサ部を間接的に指定することになる。管理制御データとして子局の代表アドレスデータが重畳される場合は、前記接続データが前記代表アドレスデータに対して前記短絡情報、断線情報、または正常情報のいずれも送信されなかったとき、前記親局と前記子局間の接続に断線が発生しているものと判断してもよい。

また、前記子局は、自局において短絡または断線が発生したとき、前記接続データが正常情報であることを確認後、前記管理データ領域に、短絡または断線が生じている前記被制御部および前記センサ部の識別子データを重畳し、前記正常情報を前記短絡情報または前記断線情報に更新してもよい。この場合に子局から伝えられる識別子データは、それ単独で被制御部およびセンサ部の各々を示す絶対的アドレスデータであってもよい。

前記センサ部において、前記センサ部の非動作電流が極小の場合、検出するセンサ信号の出力間にブリーダ電流を流し、前記ブリーダ電流およびセンサ部の動作電流の双方を含む全電流が第一の閾値に対して小さいときに前記断線と判断し、前記全電流が第二の閾値より大きいときに前記短絡と判断してもよい。また、断線、短絡以外は正常と判断して良い。第一および第二の閾値は、センサ部の正常動作時を考慮して適宜設定するもので、例えば、第一の閾値は、ブリーダ電流と正常時検知電流の和の５分の１と、第二の閾値は、正常時検知電流の５倍の値としてもよい。
ただし、短絡と断線を識別する手法に制限はなく、その他の手法を適宜採用すればよい。

前記被制御部において、前記被制御部に対する出力指示がある場合、出力電流が第一の閾値に対して小さいときに前記断線と判断し、前記出力電流が動作電流よりも大きい第二の閾値より大きいときに、前記短絡と判断してもよい。第一および第二の閾値は、センサ部の接続状態を検知する場合と同様、被制御部の正常動作時を考慮して適宜設定すればよい。

本発明に係るリモート配線チェックシステムは、制御部からの制御データとセンサ部からの監視データの伝送において、所定の周期のクロックに同期した所定のタイミング信号の制御下で、制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号としての一連のパルス状電圧信号に、制御データおよび監視データから構成される制御・監視データ領域とは異なる管理データ領域を設け、この管理データ領域を配線接続状態の確認に利用するものとなっている。そのため、同期アドレス伝送方式において、制御データ、監視データおよび管理データを、スタート信号から開始される一連のデータ群（１フレーム伝送サイクル）として同時に伝送することができ、制御データ、監視データのデータ容量、伝送速度に何ら影響を与えない。一方、配線の接続データは、親局を介して制御部に集約されることから、配線している遠くの現場まで直接チェックに行く必要もない。つまり、親局と子局との間で双方向同時に伝送される監視データの容量を減らすことなく、子局と被制御装置との間の配線接続状態を容易に親局側で確認することができる。

前記接続データは、前記管理データ領域に重畳された管理制御データによって指定される確認対象に対応するものが重畳される。管理制御データは、前記１フレーム伝送サイクル毎に、一定或いは異なるものに変更されるため、接続データも、それに応じて順次、一定或いは異なるものが重畳される。すなわち、１フレーム伝送サイクル毎に、１つ（所定数）の確認対象について、接続データが伝送されることになる。この確認対象の指定順番等に制限は無いが、被制御部およびセンサ部の各々にアドレス番号等の識別子が付与されている場合、それら被制御部およびセンサ部の識別子を管理制御データとして１フレーム伝送サイクル毎に順次重畳すればよい。一方、子局の各々に識別子が付与されている場合は、それら子局の識別子（代表アドレス）を管理制御データとして１フレーム伝送サイクル毎に順次重畳すればよい。この場合、各子局において、自局の内部配線の状態や、自局に接続されているセンサ部あるいは被制御部の接続状態が検出され、その検出結果に基づき接続データが送出される。なお、子局に複数のセンサ部や被制御部が接続されている場合、管理監視データには、接続データと、これら複数のセンサ部と被制御部を区別するための確認対象となる相対的或いは絶対的なアドレスデータ識別子（識別子データ）が、含まれることになる。また、親局が管理制御データとして複数の被制御部やセンサ部が接続されている子局のアドレスデータを重畳する場合、アドレスデータに対応する子局の管理監視データ（接続データと識別子データ）は、１フレーム伝送サイクル遅れたものとなる。

接続データは、単に、接続状態に不具合の生じていることを検出できるものであってもよいが、不具合の内容が、具体的には、短絡、断線および正常が識別されるものであれば、その後の対処を迅速かつ適切に行うことができる。

更に、接続データが短絡、断線および正常を識別できるものであれば、管理監視データを参照した子局は、他局における配線異常の情報が管理監視データとして重畳されているかどうかの判断を行うことができる。そのため、管理制御データによって確認対象を指定しなくとも、子局の判断により、短絡情報や断線情報を重畳することが可能となる。すなわち、子局は、自局において短絡または断線が発生したとき、伝送される接続データが正常情報であることを確認後、その正常情報を短絡情報または断線情報に更新し、識別子データを短絡または断線が生じている被制御部またはセンサ部に対応するデータに更新することで、親局側では、子局と被制御装置との間の配線接続状態を容易に確認することが可能となる。

本発明に係るリモート配線チェック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。 同リモート配線チェックシステムの概略構成を示すシステム構成図である。 親局のシステム構成図である。 親局に記憶されるアドレステーブルの模式図である。 親局と子局との間で授受される信号のタイムチャート図である。 子局出力部のブロック図である。 出力データ部とアクチュエータの接続状態を示すブロック図である。 子局入力部のブロック図である。 入力データ部と二線式センサの接続状態を示すブロック図である。 入力データ部と有接点センサの接続状態を示すブロック図である。

図１〜１０を参照しながら、本発明に係るリモート配線チェックシステムの実施例を説明する。
図２に示すように、このリモート配線チェックシステムは、制御部１および共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、データ信号線ＤＰ、ＤＮとする）に接続された親局６と、前記データ信号線ＤＰ、ＤＮおよび対応する被制御装置５に接続された複数の子局２を備える。被制御装置５は、制御部１の出力指示に応じて動作する被制御部５１と、制御部１へ入力情報を伝えるセンサ部５２を有している。被制御部５１は、被制御装置４を構成する種々の部品、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、ランプ等からなる。一方、センサ部５２は、対応する被制御部５１に応じて選択され、例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光センサ等からなり、オン、オフの状態（２値信号）を出力する。なお、この実施例では、被制御部５１としてアクチュエータを、センサ部５２として二線式センサおよびリードスイッチ（以下、有接点センサという）を採用した場合を示すものとし、以下アクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、有接点センサ５２ｂとする。

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、および初期設定（イニシャライズ）信号データ１４を送出する出力ユニット１１と、被制御装置４側からのセンサデータ（監視データ信号のデータ）１５および接続データ１６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６に接続されている。

親局６は、図３に示すように、出力データ部６１、ＩＤＸアドレスデータ部６２、タイミング発生部６３、親局出力部６４、親局入力部６５、入力データ部６６、管理監視データ抽出手段７８及び接続データ検出手段７９を備える。

出力データ部６１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親局出力部６４へ引き渡す。この制御データ１３は、アクチュエータ５１の動作指示を行うものである。

ＩＤＸアドレスデータ部６２は、その内部に備えるＩＤＸアドレステーブル６８の中に、ＩＤＸアドレスデータを記憶している。ＩＤＸアドレスデータは、配線状態の確認対象となるアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、または有接点センサ５２ｂが接続されている子局２を特定するためのデータであり、子局２の先頭アドレスが用いられる。この実施例では、一つの子局２に二つのアクチュエータ５１、或いは二線式センサ５２ａと有接点センサ５２ｂが接続されているため、先頭アドレスは、図４（ａ）に示すように＃ａｄ０、＃ａｄ２などのように一つおきのアドレスとなる。これらＩＤＸアドレスデータは、制御データ発生手段７３及び接続データ検出手段７９に引き渡される。また、前記初期設定信号データ１４を受けて、図４（ａ）に示すテーブルが生成されるが、その生成手順は後述する。なお、図４に示すアドレス＃ａｄ０、＃ａｄ２等は後述する伝送クロック信号の１周期毎に割り当てられたアドレスである。

タイミング発生部６３は、発振回路（ＯＳＣ）７１とタイミング発生手段７２からなり、ＯＳＣ７１を基にタイミング発生手段７２が、この伝送システムのタイミングクロックを生成し親局出力部６４に引き渡す。親局出力部６４は、制御データ発生手段７３とラインドライバ７４からなり、制御データ発生手段７３が、出力データ部６１及びＩＤＸアドレス検出部６２から受けたデータと、タイミング発生部６３から受けたタイミングクロックに基づき制御データ信号を生成し、ラインドライバ７４を介してデータ信号線ＤＰ、ＤＮに送出する。ラインドライバ７４は、また、ＤＣ電源７５から電源供給を受け、制御データ信号とともに、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由し、子局２の回路電源を供給する。

親局出力部６４からデータ信号線ＤＰ、ＤＮに送出される制御データ信号（本発明における、一連のパルス状電圧信号に相当し、以下、データ信号線ＤＰ、ＤＮを流れる制御データ信号を伝送クロック信号という）のデータ値は、タイミングクロックの１周期における電圧レベルの高い期間のパルス幅により表現される。伝送クロック信号は、図５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＋１９Ｖ）とされる。そして、高電位レベルの幅は、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て拡張される。この実施例では、伝送クロック信号の１周期をｔ０とした時に（３／４）ｔ０まで拡張される。ただし、その幅に制限はなく、伝送条件等により適宜調整すればよい。なお、データ値の表現形式に制限はなく、例えば、電圧レベルの高低や、電流の有無など、その他の表現形式を適宜採用してもよい。また、伝送クロック信号の１周期毎にはアドレスが割り当てられており、この実施例においては、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制御データの値（出力データ）はそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表わすものとなっている。

図１は、この伝送手順を模式的に示したものである。この伝送手順では、スタート信号ＳＴの後に、制御データｏｕｔ０〜ｏｕｔｎと、監視データｉｎ０〜ｉｎｎとで構成される制御・監視データ領域が続き、さらに、その後に、接続データＣＤＴが重畳される管理データ領域が続いたものとなっている。子局２は、前記伝送クロック信号の１周期毎に割り当てられたアドレスをカウントする方式により、自局が受信すべき制御データを取り込むものとなっている。アドレスのカウントは、伝送クロック信号の最初のスタート信号ＳＴの終了を起点として開始される。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されている。

親局入力部６５は監視信号検出手段７６と監視データ抽出手段７７で構成され、入力データ部６６へ入力データを送出する。監視信号検出手段７６は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局２から送出された監視データ信号と、接続データ信号とを検出する。子局２から送出される監視データ信号は、二線式センサ５２ａまたは有接点センサ５２ｂにおける検知対象の検知の有無が電流レベルとして表わされたもので、スタート信号ＳＴが送信された後、各子局２から順次受け取るものとなっている。また、接続データ信号は、後述の初期確認に対する子局２の応答（初期確認信号）またはアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、有接点センサ５２ｂの配線状態を示す二進数の接続データが電流レベルとして表わされたものとなっている。そして、監視データ信号の監視データおよび接続データ信号の接続データは、タイミング発生手段７２の信号に同期して監視データ抽出手段７７で抽出され、直列の入力データとして入力データ部６６及び管理監視データ抽出手段７８に送出される。

親局入力部６５から直列の入力データを受け取った入力データ部６６は、その直列の入力データを並列（パラレル）データに変換し、センサデータ１５として制御部１の入力ユニット１２へ引き渡す。一方、管理監視データ抽出手段７８は、入力データから接続データを抽出し、接続データ検出手段７９へ接続データを引き渡す。接続データ検出手段７９は、前記ＩＤＸアドレステーブル６８の生成時であれば、初期確認信号が抽出された情報を前記ＩＤＸアドレスデータ部６２に引き渡し、接続状態の確認が行われているときであれば、接続データを入力データ部６６に引き渡す。接続データを受け取った入力データ部６６は、それを、正常、断線或いは短絡を示す接続データ１６として制御部１の入力ユニット１２へ引き渡す。

親局６は、また、伝送インターフェイス回路として、伝送ブリーダ電流回路６７を有している。伝送ブリーダ電流回路６７は、親局出力部６４内のラインドライバ７４に接続されており、データ信号線ＤＰとＤＮ間の伝送路を安定化させる。

子局２は、子局出力部３０と子局入力部４０を備え、その各々がデータ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、二線式センサ５２ａまたは有接点センサ５２ｂから受けた信号を監視データ信号としてデータ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、データ信号線ＤＰ、ＤＮ上を伝送される伝送クロック信号から必要な情報を抽出し、アクチュエータ５１を動作させる。

子局出力部３０は、図６に示すように、アドレス設定手段３１、アドレス抽出手段３２、子局データ出力手段３３、出力データ部３４、アクチュエータ接続検出部３５、及び制御データ信号抽出手段３６を備えている。また、２つの接続端子ｏｕｔＮ、ｏｕｔＮ＋１を備え、その各々にアクチュエータ５１が接続されている。

なお、この子局出力部３０には、マイクロコンピュータ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）３９が搭載されており、アドレス設定手段３１、アドレス抽出手段３２、子局データ出力手段３３、および出力データ部３４のそれぞれにおける処理は、ＭＣＵ３９により行われるものとなっている。そして、それぞれの処理において必要となる演算や記憶は、ＭＣＵ３９の備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるものとなっている。ただし、図６においては、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、その図示を省略するものとする。

アドレス設定手段３１は、図示しないアドレス設定スイッチで設定されたアドレス値を認識し、アドレス抽出手段３２に引き渡す。なお、アドレスの設定は、スイッチ等による機械的方法に限定されず、例えば、予め設定された値を親局６から送信し、それを記憶させる方法で行ってもよい。

アドレス抽出手段３２には、アドレス設定手段３１で認識された自局アドレスが引き渡されるとともに、データ信号線ＤＰ、ＤＮから制御データ信号抽出手段３６を経て、伝送クロック信号が伝えられる。アドレス抽出手段３２は、これらの情報を基に、自局アドレスのデータを得て、そのデータを子局データ出力手段３３に引き渡す。子局データ出力手段３３に引き渡されたデータは、更に出力データ部３４に引き渡され、それらデータに基づいてアクチュエータ５１が動作する。なお、これら一連の処理は、データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送クロック信号のクロックに同期して、すなわち、タイミング信号の制御下で行われることになる。

アクチュエータ接続検出部３５は、Ａ／Ｄ変換器を備える。このＡ／Ｄ変換器は、出力データ部３４とアクチュエータ５１の配線間に流れる電流変化による電圧値に基づいて正常、短絡、または断線状態（接続状態）を検出する。アクチュエータ接続検出部３５は、この検出された接続状態を、正常情報、短絡情報、または、断線情報として、出力Ｉｏｕｔ１を通じて前記データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出する。具体的には、正常情報を“１１”、短絡情報を“１０”、断線情報を“０１”のバイナリデータとして送出する。ただし、データの表現形式に制限はなく、使用状況に応じた表現形式を適宜選択することができる。

電流変化の検出原理を図７に示す。図７に示すように、アクチュエータ５１が正常に動作する場合、アクチュエータ５１の電磁弁５３には動作電流ｉｗが流れるが、出力データ部３４とアクチュエータ５１の間の配線に短絡が生じた場合、電磁弁５３を経ずに短絡電流ｉｓが流れることになる。この短絡電流ｉｓは動作電流ｉｗよりも大きいため、出力データ部３４内部に設けた検知用抵抗Ｒｄにおける電圧降下ｖが大きくなる。また、出力データ部３４とアクチュエータ５１の間の配線が断線している場合、検知用抵抗Ｒｄに電流は流れず、電圧降下ｖは０となる。従って、正常、短絡、断線の電圧降下ｖをＡ／Ｄ変換器により検出することで、接続状態の情報を得ることができる。なお、検知用抵抗Ｒｄには直列にトランジスタＴｒｄが接続され、このトランジスタＴｒｄのベースｏｎＮは、アクチュエータ５１に対する出力指示があった場合にのみ“ｏｎ”となる。そこで、ベースｏｎＮが“ｏｎ”の場合にのみ、検出を有効とすればよい。なお、この実施例では、電圧降下ｖから算出された電流が第一の閾値（例えば、動作電流ｉｗの５分の１）より小さい場合は断線と、動作電流ｉｗよりも大きい第二の閾値（例えば、動作電流ｉｗの５倍の値）より大きい場合には短絡と判断される。また、図７は、接続端子ｏｕｔＮに関するものであるが、接続端子ｏｕｔＮ＋１についてもその動作は同じであるため、説明を省略する。

この子局出力部３０は、特に専用の電源を保有していないが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮから供給される、電源が重畳された伝送クロック信号から、子局出力部３０内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。

子局入力部４０は、図８に示すように、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、子局データ入力手段４３、入力データ部４４、センサ接続検出部４５、及び制御データ信号抽出手段４６を備えている。また、２つの接続端子ｉｎＮ、ｉｎＮ＋１を備え、接続端子ｉｎＮには有接点センサ５２ｂが、接続端子ｉｎＮ＋１には二線式センサ５２ａが接続されている。更に、この子局入力部４０も、子局出力部３０と同様にマイクロコンピュータ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）４９が搭載されており、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、子局データ入力手段４３、および入力データ部４４のそれぞれにおける処理は、ＭＣＵ４９により行われるものとなっている。なお、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、および制御データ信号抽出４６は、子局出力部３０のアドレス設定手段３１、アドレス抽出手段３２、および制御データ信号抽出手段３６とほぼ同一の構成であり、ほぼ同一の動作をするため、その説明は省略する。また、図８においては、図６と同様、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、その図示を省略するものとする。

入力データ部４４は、対応する二線式センサ５２ａ、および有接点センサ５２ｂから入力された１又は複数の（ビットの）データ信号を子局データ入力手段４３に引き渡す。ここで引き渡されたデータは、子局データ入力手段４３において保持される。子局データ入力手段４３では、アドレス抽出手段４２からアドレスが入力されると、保持している１又は複数のデータに応じて、Ｉｏｕｔ０信号の出力を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とする。Ｉｏｕｔ０信号が“ｏｎ”の場合、トランジスタ４７は”ｏｎ”となり、データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視データ信号が出力される。ここで出力される監視データ信号は、二線式センサ５２ａ、および有接点センサ５２ｂの各々について予め定められた順に出力されたものであり、直列の信号となる。即ち、子局データ入力手段４３は、監視データ信号についての並列／直列変換を行うことになる。

このとき監視データ信号のデータ値は、既述のように、伝送クロック信号の１周期の前半（低電位レベルの期間）における電流レベルとして表現される。この実施例では、図５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）を流し、「０」の場合にはブリーダ電流（例えば、１０ｍＡ）のみとして表現されている。従って、例えば、図５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”を表わすことになる。

センサ接続検出部４５は、アクチュエータ接続検出部３５と同様に、Ａ／Ｄ変換器を備える。このＡ／Ｄ変換器は、入力データ部４４と二線式センサ５２ａ、或いは有接点センサ５２ｂの配線間に流れる電流変化による電圧値に基づいて正常、短絡、または断線状態（接続状態）を検出する。センサ接続検出部４５は、この検出された接続状態を、正常情報、短絡情報、または、断線情報として、出力Ｉｏｕｔ１を通じて前記データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出する。具体的には、正常情報を“１１”、短絡情報を“１０”、断線情報を“０１”のバイナリデータとして送出する。ただし、データの表現形式に制限はなく、使用状況に応じた表現形式を適宜選択することができる。

電流変化の検出原理を図９および図１０に示す。まず、二線式センサ５２ａの場合、図９に示すように、検知対象に取り付けられた磁性体５４が接近すると検知電流ｉｃが流れ、センサ内の回路電流ｉａは、常時流されている微小のスタンバイ電流ｉｂと検知電流ｉｃの合計値ｉｂ＋ｉｃとなる。入力データ部４４と二線式センサ５２ａの間の配線に短絡が生じた場合、この合計値ｉｂ＋ｉｃよりも大きい短絡電流ｉｓが流れることになる。そのため、入力データ部４４内部に設けた検知用抵抗Ｒｄにおける電圧降下ｖが大きくなる。また、入力データ部４４と二線式センサ５２ａの間の配線が断線している場合、検知用抵抗Ｒｄに電流は流れず、電圧降下ｖは０となる。従って、正常、短絡、断線の電圧降下ｖをＡ／Ｄ変換器により検出することで、接続状態の情報を得ることができる。なお、この実施例では、Ａ／Ｄ変換器を介し、算出された電流値が第一の閾値（例えば、スタンバイ電流ｉｂと正常時検知電流ｉｃの和の５分の１）より小さい場合は断線と、第二の閾値（例えば、正常時検知電流ｉｃの５倍の値）より大きい場合には短絡と判断される。

入力データ部４４と有接点センサ５２ｂの配線間の電流変化も、同様にして検出されるため、図１０に示す入力データ部４４と有接点センサ５２ｂの接続状態においては、図９と実質的に同じ部分に同符号を付し、その説明は省略する。図１０に示す接続状態は、図９に示すものに対し、ブリーダ用抵抗Ｒｂを備える点において相違している。有接点センサ５２ｂは、磁石５５が近づいた場合（或いは離れた場合としてもよい）に接点が閉じて検知電流ｉｃが流れるものであるため、接点が開いている状態では電流が流れない。そこで、接点が開いている場合でもブリーダ電流ｉｂを流すことができるよう、ブリーダ用抵抗Ｒｂが、接点と並列に接続されている。このブリーダ用抵抗Ｒｂは、接続コネクタ５６に内包されており、図９における有接点センサ５２ｂの本体部分のスタンバイ電流ｉｂに相当するブリーダ電流ｉｂを流す。

なお、子局入力部４０も、子局出力部３０と同様に、電源を重畳された伝送クロック信号から、子局入力部４０内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。

上記の構成において、親局６からは、図１に示すように、スタート信号ＳＴとこれに続く１番目（＃ａｄ０および＃ａｄ１）の子局２の制御データｏｕｔ０とｏｕｔ１、更にこれに続く２番目（＃ａｄ２および＃ａｄ３）の子局２の制御データｏｕｔ２とｏｕｔ３、そして、以降同様に、最後の子局２の制御データまで送出され、更にその後、インデックスアドレスデータＩＤＸが送出される。一方、子局２からは、制御データと同じクロックサイクル期間内に各監視データｉｎ０〜ｉｎｎが送出され、更にその後、アクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、および有接点センサ５２ｂを特定するための識別子データＡＤＳと接続データＣＤＴが送出される。この伝送手順において、＃ａｄ０から＃ａｄｎまでが制御・監視データ領域、インデックスアドレスデータＩＤＸと識別子データＡＤＳおよび接続データＣＤＴを含む領域が管理データ領域となる。また、インデックスアドレスデータＩＤＸが管理制御データに、識別子データＡＤＳおよび接続データＣＤＴが管理監視データに相当する。そして、親局６と各子局２との間における信号伝送は、システムの作動中に繰り返し行われる。

制御データｏｕｔ０〜ｏｕｔｎは、アクチュエータ５１に対する出力指示データであり、前記子局出力部３０において制御データ信号抽出手段３６、子局データ出力手段３３を経て出力データ部３４に引き渡され、このデータに基づいてアクチュエータ５１が動作する。例えば、制御データが“１”の場合にアクチュエータ５１が動作するものとすれば、図５に示す場合、＃ａｄ２に対応するアクチュエータ５１が動作することになる。

一方、監視データｉｎ０〜ｉｎｎは、二線式センサ５２ａ、および有接点センサ５２ｂからの情報であり、上記のように、これらセンサから入力された１又は複数の（ビットの）データを受けた子局データ入力手段４３から送出されたものである。例えば、センサによる対象物の検知が行われた場合に監視データを“１”にするものとすれば、図５に示す場合、＃ａｄ２に対応するセンサが対象物を検知したことになる。

インデックスアドレスデータＩＤＸは、配線状態の確認対象となるアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、または有接点センサ５２ｂを指定するためのデータであり、この実施例では、それらが接続されている子局２を指定するためのデータとして子局２の先頭アドレスが用いられる。親局６は、前記ＩＤＸアドレステーブル６８に記憶されているインデックスアドレスデータ群の中から、まず、テーブル番号０のインデックスアドレスデータ（＃ａｄ０）を選択し、これを伝送する。続けて、１フレーム伝送サイクル毎に、各テーブル番号に対応するインデックスアドレスデータを順次に伝送する。各子局２では、自局に割り当てられたアドレスがインデックスアドレスデータＩＤＸのデータ値と一致するとき、自局に接続されたアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、または有接点センサ５２ｂに断線或いは短絡が生じている場合、それらを特定するための識別子データＡＤＳ（アクチュエータ５１などの子局２先頭アドレスに対する相対的アドレス）と、接続データＣＤＴを送出する。このとき、送出される接続データＣＤＴは、断線であれば“０１”、短絡であれば“１０”となる。なお、接続状態が正常であれば、識別子データＡＤＳを送出することなく、接続データＣＤＴとして“１１”を送出する。また、親局６と子局２間の接続に断線が発生している場合、子局２からデータが送出されることはないため、接続データＣＤＴは“００”となる。すなわち、接続データＣＤＴが子局２に割り当てられたアドレス（代表アドレスデータ）に対して短絡情報“１０”、断線情報“０１”、または正常情報“１１”のいずれも送出されない場合、親局６と子局２間の接続に断線が発生しているものと判断できることになる。

なお、子局２に接続されている２つのアクチュエータ５１の双方、或いは、二線式センサ５２ａと有接点センサ５２ｂの双方が断線または短絡している場合、子局２は、予め定められた順番に従い、まず、どちらか一方の接続データＣＤＴを送出する。そして、この接続データＣＤＴが正常を示すものと、すなわち“１１”となった時点で、もう一方の接続データＣＤＴを送出する。

ＩＤＸアドレステーブル６８は、制御部１から初期設定指令により作成される。初期設定指令を示す初期設定信号１４を受けた親局６は、伝送クロック信号における管理データ領域のインデックスアドレスデータＩＤＸを、１フレーム伝送サイクル毎に、最大アドレス値に達するまで１ずつ加算していく。各子局２では、自局に割り当てられたアドレス（先頭アドレス）が、インデックスアドレスデータＩＤＸのデータ値と一致する場合、接続データＣＤＴとして“１１”の応答を返す。接続データＣＤＴが“１１”であった場合は、親局６の接続データ検出手段７９で抽出され、その先頭アドレスが、インデックスアドレス検出部６２の内部に備えてある内部メモリの中にインデックスアドレスデータとして、記憶される。

この実施例では、ＩＤＸアドレステーブル６８に、子局２の先頭アドレスを記憶することとしているが、これを複数のアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、および有接点センサ５２ｂの各々に付与されたアドレス（以下、全アドレスとする）としてもよい。その場合、図４（ｂ）に示すように、ＩＤＸアドレステーブル６８には、伝送クロック信号の１周期毎に割り当てられたアドレスの全てが記憶されることになる。なお、インデックスアドレスデータＩＤＸに子局２の先頭アドレスを使用した場合、全てのアドレスの指定に要するサイクル数は、全アドレスを使用した場合よりも少なくなる。従って、接続確認に要する時間が短くなるという利点がある。その一方、インデックスアドレスデータＩＤＸに全アドレスを使用した場合、１フレーム伝送サイクル毎に、最大アドレス値に達するまで１ずつ加算していくのみの単純な処理で実施でき、必要に応じてＩＤＸアドレステーブル６８を省略できる利点がある。

また、この実施例では、配線状態の確認対象となるアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、または有接点センサ５２ｂを指定するためのデータとして、インデックスアドレスデータＩＤＸを使用しているが、親局６から確認対象を指定することなく、断線や短絡を確認した子局２が自ら情報を送る方式としてもよい。その場合、図１に示す管理データ領域のインデックスアドレスデータＩＤＸはブランクとなり、自局において短絡または断線が発生した子局２は、接続データＣＤＴが正常情報“１１”であることを確認後、接続データＣＤＴを短絡情報“１０”または断線情報“０１”に更新し、識別子データＡＤＳを短絡または断線が生じているアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、または有接点センサ５２ｂの絶対的アドレスに更新する。

更に、この実施例では、接続データＣＤＴとして、子局２とアクチュエータ５１、二線式センサ５２ａ、または有接点センサ５２ｂとの接続状態が表示されているが、これを各子局２の内部配線の状態、すなわち各子局２の不具合を表示するものとしてもよい。その場合、各子局２には自局内部配線を確認するための公知のチェック回路を備えることとし、そのチェック結果を接続データＣＤＴとして親局６に伝送することとすれば、不具合の生じている子局２を親局６側で容易に確認することが可能となる。

１ 制御部
２ 子局
５ 被制御装置
６ 親局
１１ 出力ユニット
１２ 入力ユニット
１３ 制御データ
１４ 初期設定信号データ
１５ センサデータ
１６ 接続データ
３０ 子局出力部
３１ アドレス設定手段
３２ アドレス抽出手段
３３ 子局データ出力手段
３４ 出力データ部
３５ アクチュエータ接続検出部
３６ 制御データ信号抽出手段
３７、４７ トランジスタ
３９、４９ ＭＣＵ
４０ 子局入力部
４１ アドレス設定手段
４２ アドレス抽出手段
４３ 子局データ入力手段
４４ 入力データ部
４５ アクチュエータ接続検出部
４６ 制御データ信号抽出手段
５１ 被制御部（アクチュエータ）
５２ センサ部
５２ａ 二線式センサ
５２ｂ 有接点センサ５２ｂ
５３ 電磁弁
５４ 磁性体
５５ 磁石５５
５６ 接続コネクタ
６１ 出力データ部
６２ ＩＤアドレス検出部
６３ タイミング発生部
６４ 親局出力部
６５ 親局入力部
６６ 入力データ部
６７ 伝送ブリーダ電流回路
６８ ＩＤアドレステーブル
７１ 発信器
７２ タイミング発生手段
７３ 制御データ発生手段
７４ ラインドライバ
７５ ＤＣ電源
７６ 監視信号検出手段
７７ 監視データ抽出手段
７８ 管理監視データ抽出手段
７９ 接続データ検知手段

Claims (5)

1. 制御部および共通のデータ信号線に接続された親局と、前記共通のデータ信号線および対応する被制御装置に接続された複数の子局を備え、
   前記被制御装置は、前記制御部の出力指示に応じて動作する被制御部および／または前記制御部へ入力情報を伝えるセンサ部を有し、
   前記親局は、所定の周期のクロックに同期した所定のタイミング信号を発生するためのタイミング発生手段を有し、前記タイミング信号の制御下で、前記制御部からの制御データの値に応じて、制御データ信号として一連のパルス状電圧信号を前記データ信号線に出力すると共に、前記タイミング信号の制御下で、前記クロックの１周期毎に、前記一連のパルス状電圧信号に重畳された監視データ信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡し、
   前記複数の子局の各々は、前記タイミング信号の制御下で、前記クロックの１周期毎に、前記制御データ信号の各データの値を抽出して、前記各データの値の中の自局に対応するデータを対応する前記被制御部に引き渡し、および／または、前記タイミング信号の制御下で、前記クロック信号の１周期毎に、対応する前記センサ部の監視データの値に応じて、前記監視データ信号を前記一連のパルス状電圧信号に重畳する制御・監視信号伝送システムにおいて、
   前記一連のパルス状電圧信号に、前記制御データと前記監視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が設けられ、
   前記管理データ領域に、前記被制御部および前記センサ部の各々を指定する前記親局からの管理制御データが重畳され、
   前記管理制御データとして、前記指定される被制御部およびセンサ部の複数が接続された前記子局の代表アドレスデータが重畳され、前記接続データが前記代表アドレスデータに対して前記短絡情報、断線情報、または正常情報のいずれも送出されない場合、前記親局と前記子局間の接続に断線が発生しているものと判断することを特徴とするリモート配線チェックシステム。
2. 前記管理データ領域に、前記子局から伝えられる前記被制御部および前記センサ部の識別子データが重畳される請求項１に記載のリモート配線チェックシステム。
3. 前記子局は、自局において短絡または断線が発生したとき、前記接続データが正常情報であることを確認後、前記管理監視データに、短絡または断線が生じている前記被制御部および前記センサ部の識別子データを含め、前記正常情報を前記短絡情報または前記断線情報に更新する請求項１または２に記載のリモート配線チェックシステム。
4. 前記センサ部において、前記センサ部の非動作電流が極小の場合、検出するセンサ信号の出力間にブリーダ電流を流し、前記ブリーダ電流およびセンサ部の動作電流の双方を含む全電流が第一の閾値に対して小さいときに前記断線と判断し、前記全電流が第二の閾値より大きいときに前記短絡と判断する請求項１、２、または３のいずれか一つの項に記載のリモート配線チェックシステム。
5. 前記被制御部において、前記被制御部に対する出力指示がある場合、出力電流が第一の閾値に対して小さいときに前記断線と判断し、前記出力電流が動作電流よりも大きい第二の閾値より大きいときに前記短絡と判断する請求項１、２、または３のいずれか一つの項に記載のリモート配線チェックシステム。

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