JP7617757B2

JP7617757B2 - Surveillance system and method

Info

Publication number: JP7617757B2
Application number: JP2021017396A
Authority: JP
Inventors: 靖則伊戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2025-01-20
Anticipated expiration: 2041-02-05
Also published as: JP2022120481A

Description

本開示は、設備の監視システムに関し、より特定的には、監視システムにおけるサンプリングの同期に関する。 This disclosure relates to equipment monitoring systems, and more particularly to synchronizing sampling in monitoring systems.

変電設備等の保護のために、保護装置（保護リレー装置等）が使用されることがある。保護装置は、アナログ入力（ＡＩ（Analog Input））回路から取得した電圧または電流等の監視項目のサンプリングデータに基づいて、開閉器等を制御し得る。近年、保護装置および複数のＡＩ回路が互いに離れた位置に設置され、光ファイバー等で通信するように構成されることがある。この場合、各ＡＩ回路と保護装置との間の伝送遅延時間の差が、保護装置が取得するサンプリングデータのサンプリング時刻にずれを生じさせる可能性がある。そのため、サンプリングの同期方法が必要とされている。 Protective devices (protective relay devices, etc.) are sometimes used to protect substation equipment and the like. The protective devices can control switches and the like based on sampled data of monitored items such as voltage or current obtained from an analog input (AI (Analog Input)) circuit. In recent years, protective devices and multiple AI circuits are sometimes installed at locations distant from each other and configured to communicate via optical fiber or the like. In this case, differences in transmission delay times between each AI circuit and the protective device can cause a discrepancy in the sampling time of the sampled data obtained by the protective device. For this reason, a method of synchronizing sampling is needed.

サンプリングの同期方法に関し、例えば、昭６２－２５４６１９号公報（特許文献１）は、「伝送路を介して接続された上位装置と下位装置との動作サンプリング時刻の同期をとるサンプリング時刻同期方式において、下位装置の同期回路部にあらかじめ伝送路の遅延時間情報を設定しておき、下位装置の同期信号を遅延時間だけ遅らせて立ち上げることにより、上位装置からの同期信号の引き込み時間をほとんどなくし、即時にサンプリング時刻同期がとれるようにした」サンプリング時刻同期方式を開示している（［概要］参照）。 Regarding sampling synchronization methods, for example, Publication No. 62-254619 (Patent Document 1) discloses a sampling time synchronization method that "synchronizes the operation sampling times of a host device and a host device connected via a transmission line. In this method, delay time information for the transmission line is preset in the synchronization circuit section of the host device, and the synchronization signal of the host device is started with a delay of only the delay time, thereby almost eliminating the pull-in time for the synchronization signal from the host device and enabling instantaneous sampling time synchronization" (see [Summary]).

昭６２－２５４６１９号公報Publication No. 62-254619

特許文献１に開示された技術によると、互いに離れた位置に設置された複数のＡＩ回路の各々によるサンプリングの時刻同期ができない。したがって、互いに離れた位置に設置された複数のＡＩ回路の各々によるサンプリングの時刻同期を可能にするための技術が必要とされている。 The technology disclosed in Patent Document 1 does not allow time synchronization of sampling by each of multiple AI circuits installed at locations distant from each other. Therefore, there is a need for a technology that enables time synchronization of sampling by each of multiple AI circuits installed at locations distant from each other.

本開示は、上記のような背景に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、互いに離れた位置に設置された複数のＡＩ回路の各々によるサンプリングの時刻同期を可能にすることにある。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned background, and in one aspect, the objective is to enable time synchronization of sampling by each of multiple AI circuits installed at locations distant from each other.

ある実施の形態に従うと監視システムが提供される、監視システムは、設備の監視項目をサンプリングするための複数の拡張ユニットと、伝送路を介して複数の拡張ユニットの各々に接続され、設備を監視するための制御ユニットとを備える。制御ユニットは、複数の拡張ユニットの中の第１の拡張ユニットに第１のサンプリング指示を送信し、複数の拡張ユニットの中の第２の拡張ユニットに第１のサンプリング指示の送信と同じタイミングで第２のサンプリング指示を送信する。第１のサンプリング指示は、制御ユニットと第１の拡張ユニットとの間の第１の伝送遅延時間に基づく第１の待ち時間の情報を含む。第２のサンプリング指示は、制御ユニットと第２の拡張ユニットとの間の第２の伝送遅延時間に基づく第２の待ち時間の情報を含む。第１の拡張ユニットは、第１のサンプリング指示を受信してから、第１の待ち時間の経過後に、サンプリング処理を開始し、第１のサンプリング結果を制御ユニットに送信する。第２の拡張ユニットは、第２のサンプリング指示を受信してから、第２の待ち時間の経過後に、第１のサンプリング処理の開始と同じタイミングでサンプリング処理を開始し、第２のサンプリング結果を制御ユニットに送信する。 According to an embodiment, a monitoring system is provided, the monitoring system including a plurality of expansion units for sampling monitoring items of equipment, and a control unit connected to each of the plurality of expansion units via a transmission path and for monitoring the equipment. The control unit transmits a first sampling instruction to a first expansion unit among the plurality of expansion units, and transmits a second sampling instruction to a second expansion unit among the plurality of expansion units at the same timing as the transmission of the first sampling instruction. The first sampling instruction includes information of a first waiting time based on a first transmission delay time between the control unit and the first expansion unit. The second sampling instruction includes information of a second waiting time based on a second transmission delay time between the control unit and the second expansion unit. The first expansion unit starts a sampling process after a first waiting time has elapsed since receiving the first sampling instruction, and transmits a first sampling result to the control unit. The second expansion unit starts a sampling process after a second waiting time has elapsed since receiving the second sampling instruction, and transmits a second sampling result to the control unit at the same timing as the start of the first sampling process .

ある実施の形態に従うと、互いに離れた位置に設置された複数のＡＩ回路の各々によるサンプリングの時刻同期を可能にすることが可能である。 In accordance with one embodiment, it is possible to enable time synchronization of sampling by each of multiple AI circuits installed at locations remote from each other.

この開示内容の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本開示に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objects, features, aspects and advantages of this disclosure will become apparent from the following detailed description of the disclosure taken in conjunction with the accompanying drawings.

ある実施の形態に従う監視システム１０の構成の一例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a configuration of a monitoring system 10 according to an embodiment. ＡＩサンプリング指示フレーム２１０およびＡＩデータフレーム２２０の構成の一例を示す図である。2A and 2B are diagrams showing examples of the configuration of an AI sampling instruction frame 210 and an AI data frame 220. 待ち時間テーブル３００の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a waiting time table 300. 監視システム１０における通信シーケンスの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a communication sequence in the monitoring system 10. 拡張ユニット通信回路１０５および通信回路１１１のハードウェア構成の一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of an extension unit communication circuit 105 and a communication circuit 111. FIG. 計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素の第１の例を示す図である。11 is a diagram illustrating a first example of components of a delay time that occurs when transmitting and receiving a measurement frame 550. FIG. カットスルーパス５１８を使用しない場合の通信の流れの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a communication flow when a cut-through path 518 is not used. 計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素の第２の例を示す図である。13 is a diagram illustrating a second example of components of a delay time that occurs when transmitting and receiving a measurement frame 550. FIG.

以下、図面を参照しつつ、本開示に係る技術思想の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、これ以降の説明では、複数の同一の構成に対して言及する場合、構成１２３Ａ，１２３Ｂのように表現することがある。また、それらを総称する場合は、構成１２３と表現する。
＜Ａ．システム構成＞
図１は、本実施の形態に従う監視システム１０の構成の一例を示す図である。監視システム１０は、例えば、変電所または発電所等を含む任意の施設内の設備を監視する。監視対象の設備は、送電線等を含み得る。また、監視システム１０は、例えば、監視対象の設備の異常な電流または電圧等を検知した場合、開閉器等を制御して送電を停止し得る。 Hereinafter, an embodiment of the technical idea according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are given the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed descriptions thereof will not be repeated. In the following description, when referring to a plurality of identical configurations, they may be expressed as configurations 123A and 123B. In addition, when referring to them collectively, they will be expressed as configuration 123.
A. System Configuration
1 is a diagram showing an example of the configuration of a monitoring system 10 according to the present embodiment. The monitoring system 10 monitors equipment in any facility including, for example, a substation or a power plant. The monitored equipment may include a power transmission line. Furthermore, when the monitoring system 10 detects, for example, an abnormal current or voltage in the monitored equipment, it may control a switch or the like to stop power transmission.

（ａ．ハードウェア構成）
監視システム１０は、制御ユニット１００と、複数の拡張入力ユニット１１０と、電流／電圧センサ１３０とを含む。また、制御ユニット１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２と、ネットワークＩ／Ｆ（Interface）回路１０３と、時計回路１０４と、拡張ユニット通信回路１０５と、ＤＩＯ（Digital Input Output）回路１０６と、ＡＩ回路１０７とを備える。また、拡張入力ユニット１１０は、通信回路１１１と、ＡＩ回路１１２とを備える。電流／電圧センサ１３０は、電流センサ、または、電圧センサである。複数の拡張入力ユニット１１０の各々は、伝送路１２０を介して、拡張ユニット通信回路１０５に接続される。ある局面において、伝送路１２０は、光ファイバーであってもよい。他の局面において、伝送路１２０は、任意の有線回路または無線機器によって実現されてもよい。 (a. Hardware Configuration)
The monitoring system 10 includes a control unit 100, a plurality of extension input units 110, and a current/voltage sensor 130. The control unit 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a memory 102, a network I/F (Interface) circuit 103, a clock circuit 104, an extension unit communication circuit 105, a DIO (Digital Input Output) circuit 106, and an AI circuit 107. The extension input unit 110 includes a communication circuit 111 and an AI circuit 112. The current/voltage sensor 130 is a current sensor or a voltage sensor. Each of the plurality of extension input units 110 is connected to the extension unit communication circuit 105 via a transmission path 120. In one aspect, the transmission path 120 may be an optical fiber. In another aspect, the transmission path 120 may be realized by any wired circuit or wireless device.

制御ユニット１００は、保護リレー装置としての機能を備え、拡張入力ユニット１１０と連係することで、多数の設備を監視し得る。制御ユニット１００は、単体で設備を監視する機能と、拡張入力ユニット１１０と連携して設備を監視する機能とを備える。以下に、各々の機能について説明する。 The control unit 100 has a function as a protective relay device, and can monitor multiple pieces of equipment by linking with the extended input unit 110. The control unit 100 has a function to monitor equipment on its own, and a function to monitor equipment in linkage with the extended input unit 110. Each function is explained below.

（ｂ．制御ユニット単体での監視機能）
まず、制御ユニット１００における単体で設備を監視する機能について説明する。ＡＩ回路１０７は、１または複数の電流／電圧センサ１３０と接続され、電流または電圧のサンプリングデータを取得する。ＤＩＯ回路１０６は、例えば，開閉器に接続されており、開閉器のオン／オフを切り替える信号を出力する。 (b. Monitoring function of the control unit alone)
First, a function of monitoring equipment by the control unit 100 alone will be described. The AI circuit 107 is connected to one or more current/voltage sensors 130 and acquires sampling data of current or voltage. The DIO circuit 106 is connected to, for example, a switch and outputs a signal for switching the switch on/off.

ＣＰＵ１０１は、ＡＩ回路１０７からサンプリングデータを取得する。また、ＣＰＵ１０１は、サンプリングデータを参照して、監視対象の電流または電圧に異常があるか否かを判定し得る。さらに、ＣＰＵ１０１は、監視対象の電流または電圧に異常があると判定したことに基づいて、ＤＩＯ回路１０６の出力を切り替えて、開閉器を制御する。こうすることで、ＣＰＵ１０１は、監視対象の設備に異常が発生したとき、開閉器を制御して、送電を停止し得る。 The CPU 101 acquires sampling data from the AI circuit 107. The CPU 101 may also refer to the sampling data to determine whether or not there is an abnormality in the current or voltage of the monitored object. Furthermore, the CPU 101 switches the output of the DIO circuit 106 and controls the switch based on the determination that there is an abnormality in the current or voltage of the monitored object. In this way, the CPU 101 may control the switch to stop power transmission when an abnormality occurs in the equipment being monitored.

（ｃ．制御ユニットおよび拡張入力ユニット１１０の連携機能）
次に、制御ユニット１００における拡張入力ユニット１１０と連係して設備を監視する機能について説明する。拡張ユニット通信回路１０５は、１または複数の拡張入力ユニット１１０と通信する。拡張ユニット通信回路１０５は、複数の拡張入力ユニット１１０と通信するために、複数の通信ポートを備えていてもよい。 (c. Cooperation Function Between the Control Unit and the Expansion Input Unit 110)
Next, a description will be given of a function of the control unit 100 to monitor the equipment in cooperation with the expansion input unit 110. The expansion unit communication circuit 105 communicates with one or more expansion input units 110. The expansion unit communication circuit 105 may be provided with multiple communication ports in order to communicate with multiple expansion input units 110.

拡張入力ユニット１１０内のＡＩ回路１１２は、１または複数の電流／電圧センサ１３０に接続されており、電流または電圧のサンプリングデータを取得する。通信回路１１１は、ＡＩ回路１１２が取得したサンプリングデータを拡張ユニット通信回路１０５に送信する。拡張ユニット通信回路１０５は、内部バスを介して、各拡張入力ユニット１１０から受信したサンプリングデータをＣＰＵ１０１に送信する。言い換えれば、拡張入力ユニット１１０は、制御ユニット１００から離れた位置に設置可能なＡＩ回路である。 The AI circuit 112 in the expansion input unit 110 is connected to one or more current/voltage sensors 130 and acquires sampling data of current or voltage. The communication circuit 111 transmits the sampling data acquired by the AI circuit 112 to the expansion unit communication circuit 105. The expansion unit communication circuit 105 transmits the sampling data received from each expansion input unit 110 to the CPU 101 via the internal bus. In other words, the expansion input unit 110 is an AI circuit that can be installed in a location away from the control unit 100.

ＣＰＵ１０１は、各拡張入力ユニット１１０から取得したサンプリングデータを参照して、監視対象の電流または電圧に異常があるか否かを判定し得る。さらに、ＣＰＵ１０１は、監視対象の電流または電圧に異常があると判定したことに基づいて、ＤＩＯ回路１０６の出力を切り替えて、開閉器を制御する。ある局面において、制御ユニット１００は、複数のＤＩＯ回路１０６を備えていてもよい。その場合、各ＤＩＯ回路１０６は、各拡張入力ユニット１１０が電流または電圧をサンプリングする設備の送電を制御し得る。 The CPU 101 may refer to the sampling data acquired from each expansion input unit 110 to determine whether or not there is an abnormality in the current or voltage of the monitored object. Furthermore, based on the determination that there is an abnormality in the current or voltage of the monitored object, the CPU 101 switches the output of the DIO circuit 106 to control the switch. In one aspect, the control unit 100 may include multiple DIO circuits 106. In that case, each DIO circuit 106 may control the power transmission of the equipment whose current or voltage is sampled by each expansion input unit 110.

いずれの機能においても、メモリ１０２は、異常判定に必要な閾値等のデータ、および、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を格納し得る。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２を参照して、適宜必要なプログラムおよびデータを取得する。また、ネットワークＩ／Ｆ回路１０３は、ローカルエリアネットワークまたは広域ネットワークに接続されている。ＣＰＵ１０１は、監視対象の異常を検出したことに基づいて、ネットワークＩ／Ｆ回路１０３を介して、外部の装置にアラートを通知してもよい。時計回路１０４は、タイムスタンプを生成する。当該タイムスタンプは、後述するサンプリング同期機能および伝送遅延時間の測定機能に使用され得る。 In either function, the memory 102 can store data such as thresholds necessary for abnormality determination, and programs executed by the CPU 101. The CPU 101 refers to the memory 102 to acquire the necessary programs and data as appropriate. The network I/F circuit 103 is connected to a local area network or a wide area network. Upon detecting an abnormality in the monitored object, the CPU 101 may notify an external device of an alert via the network I/F circuit 103. The clock circuit 104 generates a timestamp. The timestamp can be used for the sampling synchronization function and transmission delay time measurement function described below.

（ｄ．サンプリング同期機能の概要）
次に、監視システム１０が有するサンプリング同期機能の概要について説明する。上記のように、制御ユニット１００と、複数の拡張入力ユニット１１０とは、互いに離れた位置に設置され得る。それにより、制御ユニット１００は、広範囲の設備を監視し得る。しかしながら、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送距離の差が、伝送遅延時間の差を生じさせ得る。例えば、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０Ａの間の第１の伝送遅延時間と、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０Ｂの間の第２の伝送遅延時間とは異なることがある。 (d. Overview of Sampling Synchronization Function)
Next, an overview of the sampling synchronization function of the monitoring system 10 will be described. As described above, the control unit 100 and the multiple extended input units 110 can be installed at positions distant from each other. This allows the control unit 100 to monitor a wide range of equipment. However, a difference in transmission distance between the control unit 100 and each extended input unit 110 can cause a difference in transmission delay time. For example, a first transmission delay time between the control unit 100 and the extended input unit 110A may be different from a second transmission delay time between the control unit 100 and the extended input unit 110B.

ＡＩ回路１１２のサンプリングタイミングは、制御ユニット１００から各拡張ユニット１１０に伝達されるが、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送遅延時間が異なる場合、各拡張入力ユニット１１０のサンプリングのタイミングがずれてしまう。サンプリングのタイミングがずれると、制御ユニット１００上で監視プログラムが正常に動作しないことがある。そこで、監視システム１０は、伝送遅延時間の影響を抑制するために、各拡張入力ユニット１１０のサンプリングタイミングを同期させる機能を備える。 The sampling timing of the AI circuit 112 is transmitted from the control unit 100 to each expansion unit 110, but if the transmission delay time between the control unit 100 and each expansion input unit 110 is different, the sampling timing of each expansion input unit 110 will be shifted. If the sampling timing is shifted, the monitoring program on the control unit 100 may not operate normally. Therefore, the monitoring system 10 has a function to synchronize the sampling timing of each expansion input unit 110 to suppress the effects of the transmission delay time.

監視システム１０が有するサンプリング同期機能は、複数の拡張入力ユニット１１０におけるサンプリングタイミングを同期させる。例えば、制御ユニット１００は、「サンプリング指示フレーム」を拡張入力ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃの各々に送信する。サンプリング指示フレームは、宛先の拡張入力ユニット１１０のための「待ち時間の情報」を含む。なお、これ以降、本実施の形態における通信データを全てフレームと呼ぶが、本実施の形態における通信データは任意の形式で実現され得る。ある局面において、本実施の形態における通信データは、フレームだけでなく、任意のパケットまたは信号により実現されてもよい。 The sampling synchronization function of the monitoring system 10 synchronizes the sampling timing in the multiple extended input units 110. For example, the control unit 100 transmits a "sampling instruction frame" to each of the extended input units 110A, 110B, and 110C. The sampling instruction frame includes "waiting time information" for the destination extended input unit 110. Note that, from here on, all communication data in this embodiment will be referred to as frames, but the communication data in this embodiment may be realized in any format. In some aspects, the communication data in this embodiment may be realized by any packet or signal, not just frames.

各拡張入力ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃは、受信したサンプリング指示フレームに含まれる待ち時間の情報で指定される時間が経過した後にサンプリングを開始する。待ち時間の情報で指定される時間は、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送遅延時間（伝送路１２０の敷設長に依存する）に基づいて決定される。当該待ち時間を用いたサンプリング同期機能により、拡張入力ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃの各サンプリングタイミングは一致する。サンプリング指示フレームの詳細およびサンプリングデータのタイムスタンプの生成等のより詳細な手順については、図２～図４を参照して説明する。 Each of the expansion input units 110A, 110B, and 110C starts sampling after the time specified by the wait time information contained in the received sampling instruction frame has elapsed. The time specified by the wait time information is determined based on the transmission delay time (which depends on the laying length of the transmission line 120) between the control unit 100 and each of the expansion input units 110. The sampling synchronization function using this wait time ensures that the sampling timing of each of the expansion input units 110A, 110B, and 110C is synchronized. Details of the sampling instruction frame and more detailed procedures such as generating a timestamp for the sampling data will be described with reference to Figures 2 to 4.

（ｅ．伝送遅延時間の測定機能の概要）
次に、監視システム１０が有する伝送遅延時間の測定機能の概要について説明する。制御ユニット１００は、各拡張入力ユニット１１０の待ち時間を決定するために、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送遅延時間を計測する。 (e. Overview of transmission delay time measurement function)
Next, an overview of the transmission delay time measuring function of the monitoring system 10 will be described. The control unit 100 measures the transmission delay time between the control unit 100 and each of the extended input units 110 in order to determine the latency of each of the extended input units 110.

制御ユニット１００は、計測用フレームを各拡張入力ユニット１１０に送信する。制御ユニット１００は、各拡張入力ユニット１１０から返信されてくる応答フレームを受信する。ある局面において、各拡張入力ユニット１１０は、計測用フレームを応答フレームとして、制御ユニット１００に送信してもよい。他の局面において、各拡張入力ユニット１１０は、計測用フレームに対する応答フレームを生成し、当該応答フレームを制御ユニット１００に送信してもよい。 The control unit 100 transmits a measurement frame to each extended input unit 110. The control unit 100 receives a response frame returned from each extended input unit 110. In one aspect, each extended input unit 110 may transmit the measurement frame to the control unit 100 as a response frame. In another aspect, each extended input unit 110 may generate a response frame in response to the measurement frame and transmit the response frame to the control unit 100.

拡張入力ユニット１１０は、通常のフレームを受信した場合、受信メモリ（バッファ）（図示せず）に一旦フレームを格納する。さらに、拡張入力ユニット１１０は、フレームを送信する場合、送信メモリ（バッファ）（図示せず）に一旦フレームを格納する。 When the extended input unit 110 receives a normal frame, it temporarily stores the frame in a receiving memory (buffer) (not shown). Furthermore, when the extended input unit 110 transmits a frame, it temporarily stores the frame in a transmitting memory (buffer) (not shown).

しかし、拡張入力ユニット１１０は、計測用フレームを受信した場合、受信メモリおよび送信メモリを経由せず、代わりに、カットスルーパス（図示せず）を経由して、計測用フレームを折り返し送信する。計測用フレームは、他のフレームの影響を受けやすい送信メモリおよび受信メモリを経由しないため、拡張入力ユニット１１０内での計測用フレームの処理（受信してから送信するまで）の遅延はほぼ固定時間となる。そのため、制御ユニット１００は、計測用フレームの往復時間から、拡張入力ユニット１１０内での計測用フレームの処理時間を減算することで、精度の高い伝送遅延時間を算出し得る。伝送遅延時間の測定に関するより詳細な手順については、図５～図８を参照して説明する。 However, when the extended input unit 110 receives a measurement frame, it does not pass through the receiving memory and the transmitting memory, but instead returns and transmits the measurement frame via a cut-through path (not shown). Because the measurement frame does not pass through the transmitting memory and the receiving memory, which are easily affected by other frames, the delay in processing the measurement frame (from reception to transmission) within the extended input unit 110 is approximately a fixed time. Therefore, the control unit 100 can calculate a highly accurate transmission delay time by subtracting the processing time of the measurement frame within the extended input unit 110 from the round-trip time of the measurement frame. A more detailed procedure for measuring the transmission delay time will be described with reference to Figures 5 to 8.

＜Ｂ．サンプリング同期機能＞
次に、図２～図４を参照して、監視システム１０のサンプリング同期機能について説明する。ここでのサンプリング同期機能とは、各拡張入力ユニット１１０のサンプリングの開始時刻を同期させることを示す。 <B. Sampling synchronization function>
2 to 4, a sampling synchronization function of the monitoring system 10 will be described. The sampling synchronization function here refers to synchronizing the sampling start times of the expansion input units 110.

図２は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０およびＡＩデータフレーム２２０の構成の一例を示す図である。図２を参照して、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０およびＡＩデータフレーム２２０の構成について説明する。 Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the AI sampling instruction frame 210 and the AI data frame 220. The configuration of the AI sampling instruction frame 210 and the AI data frame 220 will be described with reference to Figure 2.

ＡＩサンプリング指示フレーム２１０は、拡張入力ユニット１１０に対するサンプリングの実行命令を含み、制御ユニット１００から拡張入力ユニット１１０に対して送信される。ＡＩサンプリング指示フレーム２１０は、フラグ２１１、コマンド２１２、シーケンス番号２１３、待ち時間２１４、および、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）２１５を含む。 The AI sampling instruction frame 210 includes a command to the extended input unit 110 to execute sampling, and is transmitted from the control unit 100 to the extended input unit 110. The AI sampling instruction frame 210 includes a flag 211, a command 212, a sequence number 213, a waiting time 214, and an FCS (Frame Check Sequence) 215.

フラグ２１１は、フレームの先頭を示す制御コードである。例えば、８Ｂ１０ＢコーディングにおけるＫコードなどが該当する。コマンド２１２は、拡張入力ユニット１１０に対するサンプリング指示である。シーケンス番号２１３は、フレームに付与される通し番号である。シーケンス番号２１３は、フレームの正しい並び順の判別、および、フレームの欠落の有無の検出に使用され得る。 The flag 211 is a control code that indicates the beginning of a frame. For example, this is the K code in 8B10B coding. The command 212 is a sampling instruction for the extended input unit 110. The sequence number 213 is a serial number assigned to the frame. The sequence number 213 can be used to determine the correct order of the frames and to detect whether any frames are missing.

待ち時間２１４は、宛先の拡張入力ユニット１１０の待ち時間を示す。ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信した拡張入力ユニット１１０は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信してから待ち時間２１４で指定された時間の経過後に、サンプリングを開始する。ＦＣＳ２１５は、誤り検出用のコードである。ＦＣＳ２１５は、通信途中にＡＩサンプリング指示フレーム２１０に誤りが生じていないか否かを検出するために使用される。 The waiting time 214 indicates the waiting time of the destination extended input unit 110. The extended input unit 110 that receives the AI sampling instruction frame 210 starts sampling after the time specified by the waiting time 214 has elapsed since receiving the AI sampling instruction frame 210. The FCS 215 is a code for error detection. The FCS 215 is used to detect whether or not an error has occurred in the AI sampling instruction frame 210 during communication.

ＡＩデータフレーム２２０は、拡張入力ユニット１１０にて取得されたＡＩデータ（サンプリングデータ）を含み、拡張入力ユニット１１０から制御ユニット１００に対して送信される。ＡＩデータフレーム２２０は、フラグ２２１、コマンド２２２、シーケンス番号２２３、ＡＩデータ２２４、および、ＦＣＳ２２５を含む。 The AI data frame 220 includes AI data (sampling data) acquired by the extended input unit 110, and is transmitted from the extended input unit 110 to the control unit 100. The AI data frame 220 includes a flag 221, a command 222, a sequence number 223, AI data 224, and an FCS 225.

フラグ２２１は、フレームの先頭を示す制御コードである。例えば、８Ｂ１０ＢコーディングにおけるＫコードなどが該当する。コマンド２２２は、ＡＩデータの送受信の指示である。シーケンス番号２２３は、フレームに付与される通し番号である。シーケンス番号２２３は、フレームの正しい並び順の判別、および、フレームの欠落の有無の検出に使用され得る。 The flag 221 is a control code that indicates the beginning of a frame. For example, this is the K code in 8B10B coding. The command 222 is an instruction to send or receive AI data. The sequence number 223 is a serial number assigned to the frame. The sequence number 223 can be used to determine the correct order of the frames and to detect whether or not any frames are missing.

ＡＩデータ２２４は、拡張入力ユニット１１０によって取得されたＡＩデータを含む。ある局面において、拡張入力ユニット１１０に複数の電流／電圧センサ１３０が接続されている場合、ＡＩデータ２２４は、各々の電流／電圧センサ１３０から取得されたＡＩデータを含み得る。ＦＣＳ２２５は、誤り検出用のコードである。ＦＣＳ２２５は、通信途中にＡＩデータフレーム２２０に誤りが生じていないか否かを検出するために使用される。 The AI data 224 includes AI data acquired by the expansion input unit 110. In one aspect, when multiple current/voltage sensors 130 are connected to the expansion input unit 110, the AI data 224 may include AI data acquired from each current/voltage sensor 130. The FCS 225 is a code for error detection. The FCS 225 is used to detect whether an error has occurred in the AI data frame 220 during communication.

図３は、待ち時間テーブル３００の構成の一例を示す図である。制御ユニット１００は、待ち時間テーブル３００を参照して、待ち時間２１４の値を決定する。また、待ち時間テーブル３００は、メモリ１０２に格納される。ある局面において、待ち時間テーブル３００は、リレーショナルデータベースのテーブルとして表現されてもよいし、ＪＳＯＮ（JavaScript（登録商標） Object Notation）等の他の任意のデータ形式で表現されてもよい。待ち時間テーブル３００は、ユニット番号３０１と、伝送遅延時間３０２と、待ち時間３０３とを含む。 Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of the latency table 300. The control unit 100 determines the value of the latency 214 by referring to the latency table 300. The latency table 300 is stored in the memory 102. In a certain aspect, the latency table 300 may be expressed as a table of a relational database, or in any other data format such as JSON (JavaScript (registered trademark) Object Notation). The latency table 300 includes a unit number 301, a transmission delay time 302, and a latency 303.

ユニット番号３０１は、各拡張入力ユニット１１０の識別子を含む。一例として、拡張入力ユニット１１０Ａの識別子は１であり、拡張入力ユニット１１０Ｂの識別子は２であり、拡張入力ユニット１１０Ｃの識別子は３である。 The unit number 301 includes an identifier for each extended input unit 110. As an example, the identifier for extended input unit 110A is 1, the identifier for extended input unit 110B is 2, and the identifier for extended input unit 110C is 3.

伝送遅延時間３０２は、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送遅延時間を含む。例えば、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０Ａの間の伝送遅延時間は、１．５μ（マイクロ）秒である。ある局面において、伝送遅延時間の単位は、ｍ（ミリ）秒、μ秒、または、ｎ（ナノ）秒等の任意の単位であってもよい。 The transmission delay time 302 includes the transmission delay time between the control unit 100 and each extended input unit 110. For example, the transmission delay time between the control unit 100 and the extended input unit 110A is 1.5 μ (micro) seconds. In some aspects, the unit of the transmission delay time may be any unit such as m (milli) seconds, μ seconds, or n (nano) seconds.

待ち時間３０３は、各拡張入力ユニット１１０におけるサンプリング開始までの待ち時間である。例えば、拡張入力ユニット１１０Ａは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信してから３．５μ秒が経過してからサンプリングを開始する。 The waiting time 303 is the waiting time until sampling starts in each extended input unit 110. For example, extended input unit 110A starts sampling 3.5 μs after receiving the AI sampling instruction frame 210.

制御ユニット１００は、全ての拡張入力ユニット１１０が、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信タイミングから予め定められた「固定時間」の経過後に一斉にサンプリングを開始するように、拡張入力ユニット１１０の待ち時間を決定する。 The control unit 100 determines the waiting time for the extended input units 110 so that all extended input units 110 start sampling simultaneously after a predetermined "fixed time" has elapsed from the timing of transmission of the AI sampling instruction frame 210.

各拡張入力ユニット１１０の待ち時間は、固定時間から、各拡張入力ユニット１１０の伝送遅延時間を減ずることで算出される。例えば、固定時間が５μ秒であったとする。制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０Ａの間の伝送遅延時間は、１．５μ秒である。この場合、拡張入力ユニット１１０Ａの待ち時間は、３．５μ秒（＝５μ秒－１．５μ秒）となる。 The latency of each extended input unit 110 is calculated by subtracting the transmission delay of each extended input unit 110 from the fixed time. For example, assume that the fixed time is 5 μs. The transmission delay between the control unit 100 and extended input unit 110A is 1.5 μs. In this case, the latency of extended input unit 110A is 3.5 μs (= 5 μs - 1.5 μs).

拡張入力ユニット１１０Ａは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信タイミングから１．５μ秒後にＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信する。そして、拡張入力ユニット１１０Ａは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の受信時から、待ち時間「３．５μ秒」だけサンプリングの実行を遅らせる。こうすることで、拡張入力ユニット１１０Ａは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信タイミングから予め定められた固定時間（この場合、固定時間は５μ秒）後にサンプリングを開始し得る。他の拡張入力ユニット１１０も同様に動作する。 The extended input unit 110A receives the AI sampling instruction frame 210 1.5 μsec after the timing of transmission of the AI sampling instruction frame 210. The extended input unit 110A then delays the execution of sampling by a waiting time of "3.5 μsec" from the time of reception of the AI sampling instruction frame 210. In this way, the extended input unit 110A can start sampling a predetermined fixed time (in this case, the fixed time is 5 μsec) after the timing of transmission of the AI sampling instruction frame 210. The other extended input units 110 operate in a similar manner.

図４は、監視システム１０における通信シーケンスの一例を示す図である。図４を参照して、サンプリング同期機能の詳細な手順について説明する。図４に示す例では、制御ユニット１００は、拡張入力ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃの各々と同様の手順で通信する。 Figure 4 is a diagram showing an example of a communication sequence in the monitoring system 10. The detailed procedure of the sampling synchronization function will be described with reference to Figure 4. In the example shown in Figure 4, the control unit 100 communicates with each of the extended input units 110A, 110B, and 110C in the same procedure.

ステップＳ４１０において、制御ユニット１００は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を拡張入力ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃの各々に送信する。より具体的には、制御ユニット１００は、メモリ１０２内の待ち時間テーブル３００を参照して、各拡張入力ユニット１１０の待ち時間３０３の値を取得する。そして、制御ユニット１００は、宛先に対応する待ち時間３０３の値を待ち時間２１４に設定する。例えば、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の宛先が拡張入力ユニット１１０Ａであれば、待ち時間２１４の値は、３．５μ秒である。また、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の宛先が拡張入力ユニット１１０Ｂであれば、待ち時間２１４の値は、４．０μ秒である。 In step S410, the control unit 100 transmits the AI sampling instruction frame 210 to each of the extended input units 110A, 110B, and 110C. More specifically, the control unit 100 refers to the waiting time table 300 in the memory 102 to obtain the value of the waiting time 303 of each extended input unit 110. The control unit 100 then sets the value of the waiting time 303 corresponding to the destination to the waiting time 214. For example, if the destination of the AI sampling instruction frame 210 is the extended input unit 110A, the value of the waiting time 214 is 3.5 μsec. Also, if the destination of the AI sampling instruction frame 210 is the extended input unit 110B, the value of the waiting time 214 is 4.0 μsec.

ステップＳ４２０において、各拡張入力ユニット１１０は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信する。各拡張入力ユニット１１０のＡＩサンプリング指示フレーム２１０の受信タイミングは、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送路１２０の敷設長に依存する。例えば、拡張入力ユニット１１０Ａは、制御ユニット１００がＡＩサンプリング指示フレーム２１０を送信してから１．５μ秒後に、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信する。また、拡張入力ユニット１１０Ｂは、制御ユニット１００がＡＩサンプリング指示フレーム２１０を送信してから１．０μ秒後に、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信する。同様に、拡張入力ユニット１１０Ｃは、制御ユニット１００がＡＩサンプリング指示フレーム２１０を送信してから１．２μ秒後に、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信する。 In step S420, each expansion input unit 110 receives the AI sampling instruction frame 210. The timing at which each expansion input unit 110 receives the AI sampling instruction frame 210 depends on the length of the transmission path 120 between the control unit 100 and each expansion input unit 110. For example, the expansion input unit 110A receives the AI sampling instruction frame 210 1.5 μs after the control unit 100 transmits the AI sampling instruction frame 210. The expansion input unit 110B receives the AI sampling instruction frame 210 1.0 μs after the control unit 100 transmits the AI sampling instruction frame 210. Similarly, the expansion input unit 110C receives the AI sampling instruction frame 210 1.2 μs after the control unit 100 transmits the AI sampling instruction frame 210.

ステップＳ４３０において、各拡張入力ユニット１１０は、受信したＡＩサンプリング指示フレーム２１０に含まれる待ち時間３０３の値に基づいて、サンプリングの実行を遅らせる。例えば、拡張入力ユニット１１０Ａは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信してからサンプリングの実行を３．５μ秒遅らせる。また、拡張入力ユニット１１０Ｂは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信してからサンプリングの実行を４．０μ秒遅らせる。同様に、拡張入力ユニット１１０Ｃは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０を受信してからサンプリングの実行を３．８μ秒遅らせる。 In step S430, each extended input unit 110 delays the execution of sampling based on the value of the waiting time 303 included in the received AI sampling instruction frame 210. For example, extended input unit 110A delays the execution of sampling by 3.5 μs after receiving the AI sampling instruction frame 210. Further, extended input unit 110B delays the execution of sampling by 4.0 μs after receiving the AI sampling instruction frame 210. Similarly, extended input unit 110C delays the execution of sampling by 3.8 μs after receiving the AI sampling instruction frame 210.

ステップＳ４４０において、各拡張入力ユニット１１０は、待ち時間３０３の値で指定された時間の経過後に、サンプリングを開始する。すなわち、拡張入力ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃは、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信開始から固定時間４００の経過後に、同時にサンプリングを実行する。図３の待ち時間テーブル３００の値に従う場合、各拡張入力ユニット１１０は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信開始から、５μ秒の経過後に、同時にサンプリングを実行する。各拡張入力ユニット１１０は、複数の電流／電圧センサ１３０と接続されている場合、複数のＡＩデータ（サンプリングデータ）を取得し得る。 In step S440, each extended input unit 110 starts sampling after the time specified by the value of the wait time 303 has elapsed. That is, the extended input units 110A, 110B, and 110C simultaneously perform sampling after a fixed time of 400 has elapsed since the start of transmission of the AI sampling instruction frame 210. When following the value of the wait time table 300 in FIG. 3, each extended input unit 110 simultaneously performs sampling after 5 μs has elapsed since the start of transmission of the AI sampling instruction frame 210. When each extended input unit 110 is connected to multiple current/voltage sensors 130, it can acquire multiple AI data (sampling data).

ステップＳ４５０において、制御ユニット１００は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信開始から、固定時間４００が経過したタイミングのタイムスタンプを取得する。当該タイムスタンプは、各拡張入力ユニット１１０が一斉にサンプリングを実行し始めるタイミングとなる。実質的に、ステップＳ４４０およびＳ４５０の処理は、ほぼ同時に実行され得る。 In step S450, the control unit 100 obtains a timestamp indicating when a fixed time 400 has elapsed since the start of transmission of the AI sampling instruction frame 210. This timestamp is the timing at which each extended input unit 110 starts to simultaneously perform sampling. In effect, the processes of steps S440 and S450 can be performed almost simultaneously.

ステップＳ４６０において、各拡張入力ユニット１１０は、取得したＡＩデータを格納したＡＩデータフレーム２２０を制御ユニット１００に送信する。ステップＳ４７０において、制御ユニット１００は、各拡張入力ユニット１１０から、ＡＩデータフレーム２２０を受信する。ステップＳ４８０において、制御ユニット１００は、各拡張入力ユニット１１０から受信したＡＩデータフレーム２２０に、ステップＳ４５０にて取得したタイムスタンプを付与する。また、制御ユニット１００は、同一のタイムスタンプを付与されたＡＩデータフレーム２２０の各々を同一タイミングの計測結果として互いに関連付けて、設備の異常検出に使用し得る。ある局面において、制御ユニット１００は、取得したＡＩデータの各々が、メモリ１０２に格納される予め定められた閾値以上であるか否か（または、各ＡＩデータが予め定められた条件を満たすか否か等）に基づいて、設備に異常があるか否かを判定し得る。 In step S460, each extended input unit 110 transmits the AI data frame 220 storing the acquired AI data to the control unit 100. In step S470, the control unit 100 receives the AI data frame 220 from each extended input unit 110. In step S480, the control unit 100 assigns the timestamp acquired in step S450 to the AI data frame 220 received from each extended input unit 110. In addition, the control unit 100 may associate each of the AI data frames 220 assigned with the same timestamp as a measurement result at the same timing and use it to detect an abnormality in the equipment. In a certain aspect, the control unit 100 may determine whether or not there is an abnormality in the equipment based on whether or not each of the acquired AI data is equal to or greater than a predetermined threshold stored in the memory 102 (or whether or not each AI data satisfies a predetermined condition, etc.).

上記のように、各拡張入力ユニット１１０は、各々に設定された待ち時間に基づいて、サンプリングの実行タイミングを遅延させることにより、サンプリング処理の実行タイミングを同期させることができる。 As described above, each extended input unit 110 can synchronize the timing of sampling process execution by delaying the timing of sampling execution based on the waiting time set for each extended input unit.

また、各拡張入力ユニット１１０は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信タイミングから固定時間４００の経過後にサンプリングを開始することがわかっている。そのため、制御ユニット１００は、ＡＩサンプリング指示フレーム２１０の送信タイミングから固定時間の経過後のタイムスタンプを時計回路１０４から取得し、当該タイムスタンプを受信したサンプリングデータに付加するだけでよい。こうすることで、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間での複雑な同期または時刻合わせ等の処理は不要となり、拡張入力ユニット１１０は、簡易な構成で実現され得る。 It is also known that each expansion input unit 110 starts sampling a fixed time 400 after the transmission timing of the AI sampling instruction frame 210. Therefore, the control unit 100 only needs to obtain a timestamp from the clock circuit 104 after the fixed time has elapsed since the transmission timing of the AI sampling instruction frame 210, and add this timestamp to the received sampling data. In this way, complex synchronization or time adjustment processes between the control unit 100 and each expansion input unit 110 are not required, and the expansion input unit 110 can be realized with a simple configuration.

さらに、拡張入力ユニット１１０の数がどれだけ増加しても、制御ユニット１００は、図４を参照して説明した手順で、各拡張入力ユニット１１０のサンプリングの開始タイミングを容易に同期させることができる。 Furthermore, no matter how many expansion input units 110 are added, the control unit 100 can easily synchronize the sampling start timing of each expansion input unit 110 using the procedure described with reference to FIG. 4.

＜Ｃ．伝送遅延時間の測定機能＞
次に、図５～図８を参照して、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０の間の伝送遅延時間の計測手順について説明する。ここでの伝送遅延時間とは、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の片方向遅延を示す。 <C. Transmission Delay Time Measurement Function>
5 to 8, a procedure for measuring the transmission delay time between the control unit 100 and the extended input units 110 will be described. The transmission delay time here refers to a one-way delay between the control unit 100 and each extended input unit 110.

図５は、拡張ユニット通信回路１０５および通信回路１１１のハードウェア構成の一例を示す図である。拡張ユニット通信回路１０５は、送信回路５０１と、受信回路５０２と、送受信時間計測回路５０３とを備える。送信回路５０１は、伝送路１２０を介して、受信回路５１１にフレームを送信する。受信回路５０２は、伝送路１２０を介して、送信回路５１７からフレームを受信する。送受信時間計測回路５０３は、送信回路５０１によるフレームの送信タイミングのタイムスタンプと、受信回路５０２によるフレームの受信タイミングのタイムスタンプとを取得する。ある局面において、送受信時間計測回路５０３は、送受信のタイミングにおいて、時計回路１０４に時刻を要求してもよい。または、送受信時間計測回路５０３は、タイマー回路を内蔵し、送信開始をタイマーのＳｔａｒｔ、受信終了をＳｔｏｐとして送受信間の遅延時間を測定しても良い。 Figure 5 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the extension unit communication circuit 105 and the communication circuit 111. The extension unit communication circuit 105 includes a transmission circuit 501, a reception circuit 502, and a transmission/reception time measurement circuit 503. The transmission circuit 501 transmits a frame to the reception circuit 511 via the transmission path 120. The reception circuit 502 receives a frame from the transmission circuit 517 via the transmission path 120. The transmission/reception time measurement circuit 503 acquires a timestamp of the transmission timing of the frame by the transmission circuit 501 and a timestamp of the reception timing of the frame by the reception circuit 502. In a certain aspect, the transmission/reception time measurement circuit 503 may request the time from the clock circuit 104 at the timing of transmission/reception. Alternatively, the transmission/reception time measurement circuit 503 may incorporate a timer circuit and measure the delay time between transmission and reception by setting the start of transmission as the Start of the timer and the end of reception as the Stop.

通信回路１１１は、受信回路５１１と、受信メモリ５１３と、Ｉ／Ｆ回路５１４と、送信メモリ５１５と、送信回路５１７と、カットスルーパス５１８とを備える。受信回路５１１は、伝送路１２０を介して、送信回路５０１からフレームを受信する。また、受信回路５１１は、受信したフレームを復号し得る。受信メモリ５１３は、受信回路５１１が受信したフレームを一時的に格納する。ある局面において、受信メモリ５１３は、フレームを復号したデータを格納してもよい。他の局面において、受信メモリ５１３は、フレームそのものを格納してもよい。 The communication circuit 111 includes a receiving circuit 511, a receiving memory 513, an I/F circuit 514, a transmitting memory 515, a transmitting circuit 517, and a cut-through path 518. The receiving circuit 511 receives frames from the transmitting circuit 501 via the transmission path 120. The receiving circuit 511 may also decode the received frames. The receiving memory 513 temporarily stores the frames received by the receiving circuit 511. In one aspect, the receiving memory 513 may store data obtained by decoded the frames. In another aspect, the receiving memory 513 may store the frames themselves.

Ｉ／Ｆ回路５１４は、受信メモリに５１３に格納されたフレーム（または、復号後のデータ）、および、ＡＩ回路１１２から取得したＡＩデータ（サンプリングデータ）を目的に応じて、他の回路に転送し得る。送信メモリ５１５は、送信回路５１７から送信されるフレームを一時的に格納する。ある局面において、送信メモリ５１５は、符号化前のデータを格納してもよい。他の局面において、送信メモリ５１５は、符号化されたフレームそのものを格納してもよい。送信回路５１７は、伝送路１２０を介して、フレームを受信回路５０２に送信する。また、送信回路５１７は、送信予定のデータを符号化し得る。 The I/F circuit 514 may transfer the frames (or decoded data) stored in the receiving memory 513 and the AI data (sampling data) acquired from the AI circuit 112 to other circuits depending on the purpose. The transmission memory 515 temporarily stores frames transmitted from the transmission circuit 517. In one aspect, the transmission memory 515 may store data before encoding. In another aspect, the transmission memory 515 may store the encoded frames themselves. The transmission circuit 517 transmits the frames to the receiving circuit 502 via the transmission path 120. The transmission circuit 517 may also encode the data to be transmitted.

カットスルーパス５１８は、受信回路５１１と、送信回路５１７とを接続する。通常、フレームは、経路５３０を介して送受信される。言い換えれば、フレームは、受信メモリ５１３、Ｉ／Ｆ回路５１４および送信メモリ５１５を経由する。受信メモリ５１３および送信メモリ５１５におけるフレームの格納時間、および、Ｉ／Ｆ回路５１４におけるフレームの転送処理の時間等は、他のデータの影響等を受けるため、大きく変動することがある。そのため、伝送遅延時間の計測において、通信回路１１１は、受信回路５１１、カットスルーパス５１８および送信回路５１７のみを経由する経路５４０を使用する。 Cut-through path 518 connects receiving circuit 511 and transmitting circuit 517. Normally, frames are transmitted and received via route 530. In other words, frames pass through receiving memory 513, I/F circuit 514, and transmitting memory 515. The storage time of a frame in receiving memory 513 and transmitting memory 515, and the time for transferring the frame in I/F circuit 514, etc., may vary greatly because they are affected by other data, etc. For this reason, when measuring the transmission delay time, communication circuit 111 uses route 540 that passes only through receiving circuit 511, cut-through path 518, and transmitting circuit 517.

計測用フレーム５５０は、ヘッダ領域にカットスルーパスの有効および無効の設定ビット５６０を含む。受信回路５１１は、カットスルーパスを有効にする設定ビット５６０を含む計測用フレーム５５０を受信したとする。この場合、受信回路５１１は、カットスルーパス５１８を介して、計測用フレーム５５０を送信回路５１７に転送する。そして、送信回路５１７は、伝送路１２０を介して、計測用フレーム５５０を受信回路５０２に返信する。ある局面において、送信回路５１７は、受信回路５１１が受信した計測用フレーム５５０をそのまま送信してもよい。他の局面において、送信回路５１７は、受信回路５１１が受信した計測用フレーム５５０に対する応答フレームを送信してもよい。ＣＰＵ１０１は、計測用フレーム５５０の送信時のタイムスタンプおよび受信時のタイムスタンプ（計測用フレーム５５０のＲＴＴ（（Round-Trip Time）往復時間））を送受信時間計測回路５０３から取得し得る。または、送受信時間計測回路５０３がタイマー回路を内蔵している場合、ＣＰＵ１０１は、計測用フレーム５５０の送信開始から受信終了までの間のタイマー計測値（計測用フレーム５５０のＲＴＴ）を送受信時間計測回路５０３から取得し得る。また、他の局面において、通信回路１１１は、カットスルーパス５１８を使用する場合、受信回路５１１での復号処理、および、送信回路５１７での符号化処理を行なわなくてもよい。 The measurement frame 550 includes a setting bit 560 for enabling and disabling the cut-through path in the header area. Assume that the receiving circuit 511 receives the measurement frame 550 including the setting bit 560 for enabling the cut-through path. In this case, the receiving circuit 511 transfers the measurement frame 550 to the transmitting circuit 517 via the cut-through path 518. Then, the transmitting circuit 517 returns the measurement frame 550 to the receiving circuit 502 via the transmission path 120. In one aspect, the transmitting circuit 517 may transmit the measurement frame 550 received by the receiving circuit 511 as is. In another aspect, the transmitting circuit 517 may transmit a response frame to the measurement frame 550 received by the receiving circuit 511. The CPU 101 may obtain the timestamp at the time of transmission of the measurement frame 550 and the timestamp at the time of reception (the RTT (Round-Trip Time) of the measurement frame 550) from the transmission/reception time measurement circuit 503. Alternatively, if the transmission/reception time measurement circuit 503 has a built-in timer circuit, the CPU 101 may obtain the timer measurement value (the RTT of the measurement frame 550) from the transmission/reception time measurement circuit 503, from the transmission/reception time measurement circuit 503. In another aspect, when the communication circuit 111 uses the cut-through path 518, the reception circuit 511 does not need to perform the decoding process, and the transmission circuit 517 does not need to perform the encoding process.

図６は、計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素の第１の例を示す図である。図６を参照して、計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素、および、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０間の通信遅延時間の算出方法について説明する。 Figure 6 is a diagram showing a first example of components of delay time that occurs when transmitting and receiving a measurement frame 550. With reference to Figure 6, the components of delay time that occurs when transmitting and receiving a measurement frame 550 and a method of calculating the communication delay time between the control unit 100 and the extended input unit 110 will be described.

計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素は、送信回路５０１の遅延６５１と、伝送路１２０における往路の遅延６５２と、カットスルーパス５１８の遅延６５３と、伝送路１２０における復路の遅延６５４と、受信回路５０２の遅延６５５とを含む。なお、カットスルーパス５１８の遅延６５３は、受信回路５１１、カットスルーパス５１８および送信回路５１７における転送遅延を含む。 The components of the delay time that occurs when transmitting and receiving the measurement frame 550 include a delay 651 in the transmitting circuit 501, a delay 652 on the outbound path in the transmission path 120, a delay 653 in the cut-through path 518, a delay 654 on the return path in the transmission path 120, and a delay 655 in the receiving circuit 502. Note that the delay 653 in the cut-through path 518 includes a transfer delay in the receiving circuit 511, the cut-through path 518, and the transmitting circuit 517.

上記の遅延６５１～６５５の内、遅延６５１，６５３，６５５はほぼ固定時間となる。伝送路１２０における遅延６５２，６５４は伝送路１２０の敷設長に依存する。制御ユニット１００のＣＰＵ１０１は、計測用フレーム５５０のＲＴＴ（往復時間）から、遅延６５１，６５３，６５５を減じることで、伝送路１２０における往復遅延のみを得ることができる。さらに、ＣＰＵ１０１は、伝送路１２０における往復遅延の値を１／２にする（２で除する、または、０．５を乗算する）ことにより、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０間の通信遅延時間（待ち時間テーブル３００の伝送遅延時間３０２の値）を取得し得る。 Of the delays 651 to 655, delays 651, 653, and 655 are approximately fixed times. Delays 652 and 654 in the transmission path 120 depend on the length of the transmission path 120. The CPU 101 of the control unit 100 can obtain only the round-trip delay in the transmission path 120 by subtracting delays 651, 653, and 655 from the RTT (round-trip time) of the measurement frame 550. Furthermore, the CPU 101 can obtain the communication delay time between the control unit 100 and the extended input unit 110 (the value of transmission delay time 302 in the latency table 300) by halving the value of the round-trip delay in the transmission path 120 (dividing it by 2 or multiplying it by 0.5).

図７は、カットスルーパス５１８を使用しない場合の通信の流れの一例を示す図である。設定ビット５６０によりカットスルーパスが無効になっていた場合、受信回路５１１は、カットスルーパス５１８を使用せず、受信メモリ５１３およびＩ／Ｆ回路５１４を経由する経路７４０にフレームを転送する。また、受信回路５１１は、受信したフレームに対する復号処理を実行する。送信回路５１７は、送信予定のデータに対して符号化処理を実行する。 Figure 7 is a diagram showing an example of the flow of communication when cut-through path 518 is not used. If the cut-through path is disabled by setting bit 560, receiving circuit 511 does not use cut-through path 518, and transfers the frame to path 740 via receiving memory 513 and I/F circuit 514. In addition, receiving circuit 511 performs decoding processing on the received frame. Transmitting circuit 517 performs encoding processing on the data to be transmitted.

図８は、計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素の第２の例を示す図である。図８に示す遅延時間の構成要素は、図６に示す遅延時間の構成要素と異なり、復号処理および符号化処理の遅延を含む。図８に示す計測用フレーム５５０の送受信時に発生する遅延時間の構成要素は、遅延６５１～６５５に加えて、受信回路５１１における復号処理の遅延８５０、および、送信回路５１７における符号化処理の遅延８５５を含む。これらの遅延８５０，８５５は、ほぼ固定時間となる。 Figure 8 is a diagram showing a second example of components of delay time that occur when transmitting and receiving measurement frame 550. Unlike the components of delay time shown in Figure 6, the components of delay time shown in Figure 8 include delays in the decoding process and the encoding process. The components of delay time that occur when transmitting and receiving measurement frame 550 shown in Figure 8 include delays 651 to 655, as well as delay 850 in the decoding process in receiving circuit 511 and delay 855 in the encoding process in transmitting circuit 517. These delays 850 and 855 are approximately fixed times.

制御ユニット１００のＣＰＵ１０１は、計測用フレーム５５０のＲＴＴから、遅延６５１，８５０，６５３，８５５，６５５を減じることで、伝送路１２０における往復遅延のみを得ることができる。さらに、ＣＰＵ１０１は、伝送路１２０における往復遅延の値を１／２にする（２で除する、または、０．５を乗算する）ことにより、制御ユニット１００および拡張入力ユニット１１０間の通信遅延時間（待ち時間テーブル３００の伝送遅延時間３０２の値）を取得し得る。 The CPU 101 of the control unit 100 can obtain only the round-trip delay on the transmission path 120 by subtracting delays 651, 850, 653, 855, and 655 from the RTT of the measurement frame 550. Furthermore, the CPU 101 can obtain the communication delay time between the control unit 100 and the extended input unit 110 (the value of the transmission delay time 302 in the latency table 300) by halving the value of the round-trip delay on the transmission path 120 (dividing it by 2 or multiplying it by 0.5).

上記の通り、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０は、カットスルーパス５１８を用いて、通信時間を計測することにより、伝送遅延時間を正確かつ容易に算出することができる。また、伝送遅延時間を算出する処理において、制御ユニット１００のみが時計回路１０４、またはタイマー回路を備えていればよく、拡張入力ユニット１１０は、簡易な構成で実現され得る。 As described above, the control unit 100 and each extended input unit 110 can accurately and easily calculate the transmission delay time by measuring the communication time using the cut-through path 518. Furthermore, in the process of calculating the transmission delay time, only the control unit 100 needs to be equipped with the clock circuit 104 or a timer circuit, and the extended input unit 110 can be realized with a simple configuration.

以上説明したように、本実施の形態に従う監視システム１０は、カットスルーパス５１８を用いることで、制御ユニット１００および各拡張入力ユニット１１０の間の伝送遅延時間を容易、かつ、正確に算出し得る。さらに、監視システム１０は、得られた伝送遅延時間を用いて、各拡張入力ユニット１１０のサンプリング開始時刻を同期させることができる。 As described above, the monitoring system 10 according to this embodiment can easily and accurately calculate the transmission delay time between the control unit 100 and each extended input unit 110 by using the cut-through path 518. Furthermore, the monitoring system 10 can use the obtained transmission delay time to synchronize the sampling start time of each extended input unit 110.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された開示内容は、可能な限り、単独でも、組合わせても、実施することが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims. Furthermore, it is intended that the disclosure contents described in the embodiments and each modified example may be implemented, as far as possible, either alone or in combination.

１０監視システム、１００制御ユニット、１０１ＣＰＵ、１０２メモリ、１０３ネットワークＩ／Ｆ回路、１０４時計回路、１０５拡張ユニット通信回路、１０６ＤＩＯ回路、１０７，１１２ＡＩ回路、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ拡張入力ユニット、１１１通信回路、１２０伝送路、１３０電流／電圧センサ、２１０ＡＩサンプリング指示フレーム、２１１，２２１フラグ、２１２，２２２コマンド、２１３，２２３シーケンス番号、２１４，３０３待ち時間、２２０ＡＩデータフレーム、２２４ＡＩデータ、３００待ち時間テーブル、３０１ユニット番号、伝送遅延時間、４００固定時間、５０１，５１７送信回路、５０２，５１１受信回路、５０３送受信時間計測回路、５１３受信メモリ、５１４Ｉ／Ｆ回路、５１５送信メモリ、５１８カットスルーパス、５３０，５４０経路、５５０計測用フレーム、５６０設定ビット。 10 monitoring system, 100 control unit, 101 CPU, 102 memory, 103 network I/F circuit, 104 clock circuit, 105 expansion unit communication circuit, 106 DIO circuit, 107, 112 AI circuit, 110, 110A, 110B, 110C expansion input unit, 111 communication circuit, 120 transmission path, 130 current/voltage sensor, 210 AI sampling instruction frame, 211, 221 flag, 212, 222 command, 213, 223 sequence number, 214, 303 waiting time, 220 AI data frame, 224 AI data, 300 waiting time table, 301 unit number, transmission delay time, 400 fixed time, 501, 517 transmission circuit, 502, 511 reception circuit, 503 Transmission/reception time measurement circuit, 513 reception memory, 514 I/F circuit, 515 transmission memory, 518 cut-through path, 530, 540 route, 550 measurement frame, 560 setting bit.

Claims

A number of expansion units for sampling monitoring items of the facility;
a control unit connected to each of the plurality of expansion units via a transmission line and configured to monitor the facility;
The control unit
Sending a first sampling instruction to a first extension unit among the plurality of extension units;
Transmitting a second sampling instruction to a second extension unit among the plurality of extension units at the same timing as the transmission of the first sampling instruction;
The first sampling instruction includes information of a first latency based on a first transmission delay time between the control unit and the first extension unit,
The second sampling instruction includes information of a second latency based on a second transmission delay time between the control unit and the second extension unit,
The first expansion unit includes:
starting a sampling process after the first waiting time has elapsed since receiving the first sampling instruction;
Sending a first sampling result to the control unit;
The second expansion unit includes:
After receiving the second sampling instruction and after the second waiting time has elapsed, starting a sampling process at the same timing as the start of the sampling process in the first extension unit ;
Sending the second sampling result to the control unit ;
The control unit
A clock circuit is provided.
Calculating the first latency time by subtracting the first transmission delay time from a fixed time;
Calculating the second latency time by subtracting the second transmission delay time from the fixed time;
acquiring a time stamp from the clock circuit after the fixed time has elapsed since transmitting the first sampling instruction and the second sampling instruction;
A monitoring system that adds the timestamp to each of the received first sampling result and the second sampling result .

The monitoring system of claim 1 , wherein the control unit associates the first sampling result and the second sampling result based on a timestamp of the first sampling result being the same as a timestamp of the second sampling result.

The control unit
Transmitting measurement data for measuring a transmission delay time to the first extension unit and the second extension unit, respectively;
receiving the measurement data from the first expansion unit and the second expansion unit which have received the measurement data;
The clock circuit measures a total transmission delay time from the transmission time of the measurement data to the reception time of the measurement data,
2. The monitoring system according to claim 1 , further comprising: a monitoring unit configured to calculate the first transmission delay time and the second transmission delay time based on the total transmission delay time.

A number of expansion units for sampling monitoring items of the facility;
a control unit connected to each of the plurality of expansion units via a transmission line and configured to monitor the facility;
The control unit
Sending a first sampling instruction to a first extension unit among the plurality of extension units;
Sending a second sampling instruction to a second extension unit among the plurality of extension units;
The first sampling instruction includes information of a first latency based on a first transmission delay time between the control unit and the first extension unit,
The second sampling instruction includes information of a second latency based on a second transmission delay time between the control unit and the second extension unit,
The first expansion unit includes:
starting a sampling process after the first waiting time has elapsed since receiving the first sampling instruction;
Sending a first sampling result to the control unit;
The second expansion unit includes:
starting a sampling process after the second waiting time has elapsed since receiving the second sampling instruction;
Sending the second sampling result to the control unit;
The control unit
Calculating the first latency time by subtracting the first transmission delay time from a fixed time;
Calculating the second latency time by subtracting the second transmission delay time from the fixed time;
The control unit
A clock circuit is provided.
acquiring a time stamp from the clock circuit after the fixed time has elapsed since transmitting the first sampling instruction and the second sampling instruction;
adding the time stamp to each of the received first sampling result and the received second sampling result;
The control unit
Transmitting measurement data for measuring a transmission delay time to the first extension unit and the second extension unit, respectively;
receiving the measurement data from the first expansion unit and the second expansion unit which have received the measurement data;
The clock circuit measures a total transmission delay time from the transmission time of the measurement data to the reception time of the measurement data,
Calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time based on the total transmission delay time;
The expansion unit includes:
A receiving circuit;
A transmission circuit;
a receiving memory for storing received data;
a transmission memory for storing data to be transmitted;
a path that connects the receiving circuit and the transmitting circuit without passing through the receiving memory and the transmitting memory;
the measurement data includes a setting to enable the path,
The expansion unit, upon receiving the measurement data, returns the measurement data via the receiving circuit, the path, and the transmitting circuit.

5. The monitoring system of claim 4, wherein calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time includes subtracting a transmission and reception delay by the control unit, a delay in the receiving circuit, a delay in the transmitting circuit, and a delay in the path from the total transmission delay time.

5. The monitoring system of claim 4, wherein calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time includes subtracting a transmission and reception delay by the control unit, a delay in the receiving circuit, a delay in the transmitting circuit, a delay in a decoding process, a delay in an encoding process, and a delay in the path from the total transmission delay time.

The monitoring system according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit detects an abnormality in the equipment based on determining whether each of the first sampling result and the second sampling result is equal to or greater than a predetermined threshold value.

A method for monitoring equipment, comprising:
A control unit transmits a first sampling instruction to a first extension unit via a transmission path;
The control unit transmits a second sampling instruction to a second extension unit via the transmission path at the same timing as the transmission of the first sampling instruction,
The first sampling instruction includes information of a first latency based on a first transmission delay time between the control unit and the first extension unit,
The second sampling instruction includes information of a second latency based on a second transmission delay time between the control unit and the second extension unit,
The monitoring method further comprises:
The first extension unit starts a sampling process after the first waiting time has elapsed since receiving the first sampling instruction;
the first extension unit sending a first sampling result to the control unit;
A step in which the second extension unit starts a sampling process at the same timing as the start of the sampling process in the first extension unit after the second waiting time has elapsed since receiving the second sampling instruction;
the second extension unit sending a second sampling result to the control unit ;
the control unit calculating the first latency time by subtracting the first transmission delay time from a fixed time;
the control unit calculating the second latency time by subtracting the second transmission delay time from the fixed time;
acquiring a timestamp after the fixed time has elapsed since the control unit transmitted the first sampling instruction and the second sampling instruction;
and a step of the control unit adding the timestamp to each of the received first sampling result and the second sampling result .

9. The monitoring method of claim 8, further comprising the step of: the control unit associating the first sampling result and the second sampling result based on a timestamp of the first sampling result being the same as a timestamp of the second sampling result.

The control unit transmits measurement data for measuring a transmission delay time to the first extension unit and the second extension unit, respectively;
The control unit receives the measurement data from the first expansion unit and the second expansion unit, respectively;
a step of the control unit measuring a total transmission delay time from a transmission time of the measurement data to a reception time of the measurement data;
The monitoring method according to claim 8 , further comprising: the control unit calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time based on the total transmission delay time.

A method for monitoring equipment, comprising:
A control unit transmits a first sampling instruction to a first extension unit via a transmission path;
The control unit transmits a second sampling instruction to a second extension unit via the transmission path;
The first sampling instruction includes information of a first latency based on a first transmission delay time between the control unit and the first extension unit,
The second sampling instruction includes information of a second latency based on a second transmission delay time between the control unit and the second extension unit,
The monitoring method further comprises:
The first extension unit starts a sampling process after the first waiting time has elapsed since receiving the first sampling instruction;
the first extension unit sending a first sampling result to the control unit;
The second extension unit starts a sampling process after the second waiting time has elapsed since receiving the second sampling instruction;
the second extension unit transmitting a second sampling result to the control unit;
the control unit calculating the first latency time by subtracting the first transmission delay time from a fixed time;
and the control unit calculates the second latency time by subtracting the second transmission delay time from the fixed time,
acquiring a timestamp after the fixed time has elapsed since the control unit transmitted the first sampling instruction and the second sampling instruction;
and the control unit adding the timestamp to each of the received first sampling result and the second sampling result;
The control unit transmits measurement data for measuring a transmission delay time to the first extension unit and the second extension unit, respectively;
The control unit receives the measurement data from the first expansion unit and the second expansion unit, respectively;
a step of the control unit measuring a total transmission delay time from a transmission time of the measurement data to a reception time of the measurement data;
The control unit further includes a step of calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time based on the total transmission delay time;
the expansion unit includes a path for connecting the receiving circuit and the transmitting circuit without passing through the receiving memory and the transmitting memory;
the measurement data includes a setting to enable the path,
The monitoring method further includes a step of the expansion unit returning the measurement data via the receiving circuit, the path, and the transmitting circuit based on receipt of the measurement data.

12. The monitoring method according to claim 11, wherein the step of calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time includes the step of subtracting a transmission and reception delay by the control unit, a delay in the receiving circuit, a delay in the transmitting circuit, and a delay in the path from the total transmission delay time.

12. The monitoring method according to claim 11, wherein the step of calculating the first transmission delay time and the second transmission delay time includes the step of subtracting a transmission and reception delay by the control unit, a delay in the receiving circuit, a delay in the transmitting circuit, a delay in a decoding process, a delay in an encoding process, and a delay in the path from the total transmission delay time.

The monitoring method according to any one of claims 8 to 13, further comprising a step of detecting an abnormality in the facility based on whether or not each of the first sampling result and the second sampling result is equal to or greater than a predetermined threshold.