CN103931205A - 故障检测方法及使用于该方法的子站终端站 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的为提供一种能够采用传输同步方法的控制监视信号传输系统中正确地检测出传输线断线了的传输线断线检测方法。在共同数据讯号线所传输的传输信号中由控制数据信号的数据及监视数据信号的数据所构成的控制监视数据区域设置相异的一管理数据区域。该子站从与该子站自身所对应的输入部读取输入信息的同时，从传输信号予以读取与输入部有对应关系的其它子站的输出部所应参考的控制数据，而根据控制数据得到与输出部的实际输出变化时序相同的模拟输出变化时序。将从该模拟输出变化时序至输入部的输入变化时序为止的时间差予以比较于第一临界值及第二临界值，而将判断出小于第一临界值的状况为第一故障状态，以及大于第二临界值的状况为第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至管理数据区域。

Description

故障检测方法及使用于该方法的子站终端站
技术领域
本发明关于一种故障检测方法及使用该方法的子站终端站，系在连接至控制部的主站以及对应于数个输出部及输入部、或对应于数个受控装置的数个子站之间的信号线予以省配线化而用共同数据信号线来进行连接，以通过传输频率而同步等的传输同步方法以进行数据的传输的控制监视信号传输系统中，予以检测出输出部及输入部的故障。再者，输出部为对应于控制部的指示而动作，相当于致动器(actuator)、步进马达(stepping motor)、螺线管(solenoid)、电磁阀、继电器(relay)、闸流体(thyristor)等。另一方面，输入部为将相关于输出部的信息予以发送至控制部，相当于例如簧片开关(reed switch)、微动开关(microswitch)、按押开关、光电开关等各种传感器。且，受控装置为以输出部与输入部所构成之物而称之。
背景技术
具有控制部、以及数个输出部与输入部、或数个受控装置的控制系统中，减少配线的数量，即所谓的省配线化被广泛实施。因此，就一般的该省配线化方法而言，取代将数个输出部与输入部，或从受控装置延伸出的信号线各自地与控制部直接连接的并列连接方法，相对地而藉由将具有并列(parallel)信号与串行(serial)信号的转换功能的主站及数个子站予以分别连接至控制部、数个输出部以及输入部、或数个受控装置，而在主站与数个子站之间通过共同数据信号线以串行信号进行数据收发的方法为被广泛地使用。
实现省配线化时，于连接有多数个子站的状态下，若无法在控制部侧辨识输出部、输入部、或受控装置故障发生的具体状况，就必须对于相隔于该控制部的距离很远的输出部、输入部、或受控装置予以逐一检查(check)，使得在辨识故障位置上需要更多任务时。
因此，本发明人作为为了在控制部侧将子站与输入部及输出部予以具体特定出断线故障的系统，而在日本特开2011-114449号公报中提案有经开示的远程配线检查系统。此远程配线检测系统作为在具有单一的控制部与数个受控装置的控制监视信号传输系统中，在以经省配线化的数据信号线而互相连接的主站与子站间，设置有相对于双方向同时传输的控制数据(输出数据)与监视数据(输入数据)所构成的控制监视数据区域为不同的管理数据区域，该管理数据区域为包含显示配线状态连接数据。并且，连接数据中而演变为能作为识别短路信息、断线信息及正常信息者。因此，无需减少信号的输入数据(监视数据)容量，而能容易的确认子站本体、或子站与输入部或子站与输出部之间的配线连接状态。
又于日本特开2006-331449号公报中，揭示出一从子站(slave)，该子站藉由与主站(masterunit)间为串行通信的输出(OUT)数据而具有：将输出设备(输出部)所连接的输出(OUT)端子的接通(ON)或切断(OFF)状态为变更时的起始时间信息予以取得的功能；将输入设备(输入部)所连接的输入(IN)端子的接通(ON)或切断(OFF)状态变更时的中止时间信息予以取得的功能；以及根据起始时间信息及中止时间信息计算输出机设备的运作时间予以算出计算功能。藉由此子站(slave)，能够求出输出设备或输入设备的运作时间，藉由将其与用以辨识输出设备或输入设备的正常范围的设定信息予以比较，而能够判断出输出设备或输入设备是否正常，或是是否接近汰换时期等。
先前技术文献
先前技术文献
专利文献1：日本特开2011-114449号公报
专利文献2：日本特开2006-331449号公报
然而，在求取子站中输出部与输入部的动作时间的该习知方法中，会有将连接于输出部的输出(OUT)端子的开始时间信息及连接于输入部输入(IN)端子的停止时间信息两者的取得为困难的情况。也就是说，在一个子站中连接有输出部及输入部双方的情况下，虽然起始时间信息与中止时间信息为汇总于同一子站中，但在只能连接输出部或输入部的其中一方的子站，通常只能取得其中一者的信息。虽然有考虑将个别连接于有对应关系的输出部与输入部的子站彼此之间以直接收发信息的方法，但如此即成为所谓的指令(command)传输方法，在藉由传输同步方法而执行数据传输的控制监视信号传输系统中为难以采用。
发明内容
缘此，本发明的目的即是提供一种故障检测方法及使用其方法的子站终端站，而将连接于控制部的主站，以及对应于数个输出部、输入部、及受控装置的数个子站以共同数据信号线而相连接，以在藉由传输同步方法进行数据传输的控制监视信号传输系统中，而提供能够在主站侧将有相互机械动作对应关系的输出部与输入部的故障予以判别以及使用该子站的系统。
本发明的故障检测方法，为运用于一控制监视信号传输系统，其中一主站与数个子站以一共同数据信号线连接，而藉由一传输同步方法进行数据传输，其特点是，该故障检测方法：在该共同数据信号线所传输的传输信号中设置一管理数据区域，该管理数据区域为相异于由控制数据信号的数据及监视数据信号的数据所构成的控制监视数据区域。接下来，本发明的第一故障检测方法中，该子站为将来自与该子站自身所对应的输入部读取输入信息的同时，参考与该输入部有对应关系的其它子站的输出部，而自该传输信号予以读取该控制数据，而根据该控制数据得到与该输出部的实际输出变化时序为相同的模拟输出变化时序。以及，将从该模拟输出变化时序至该输入部的输入变化时序为止的时间差予以比较于第一临界值及一第二临界值，而判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况为正常，变成小于该第一临界值的状况为第一故障状态，以及变成大于该第二临界值的状况为第二故障状态，并将显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该管理数据区域。
再者，本发明的第二故障检测方法中，该子站为将来自该传输信号而读取与该子站自身所对应的输出部的该控制数据的同时，根据来自于与该输出部有对应关系的其它子站的输入部的应参考输入信息，而自该传输信号予以读取该监视数据，而根据该监视数据得到与该输入部的实际输入变化时序为相同的模拟输入变化时序。以及，将从该输出部的输出变化时序至该模拟输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值及一第二临界值，而判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况为正常，变成小于该第一临界值的状况为第一故障状态，以及变成大于该第二临界值的状况为第二故障状态，并将显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该管理数据区域。
作为适用于本发明故障检测方法的控制监视信号传输系统的传输同步方法的同步方法，例如，利用具有主站的时序发生机构所产生的传输频率的方法较为适合。此时，在该传输时机的控制下，主站以对应从控制部传来的控制数据的值而产生的一连串的脉冲状信号作为控制数据信号而将其输出至该共同数据信号线的同时，将在前述频率的每一个周期从该数个子站的各子站重迭至该一连串的脉冲状信号中的监视数据信号的数据值予以撷取，并将其交付给该控制部。另一方面，数个子站分别以显示一连串的脉冲状信号的开始的起始信号作为起点，计数一连串的脉冲状信号的脉冲，并在计数的值与子站自身的地址一致时，从一连串的脉冲状信号中撷取与子站自身对应的数据同时，将已撷取与子站自身对应的数据的频率相同的脉冲周期，将监视数据信号重迭至一连串的脉冲状信号中，或是，计数的值与子站自身的地址一致时，从一连串的脉冲状信号中撷取与子站自身对应的数据，或是，将监视数据信号重迭至一连串的脉冲状信号中。但是，其同步方法并没有限制，亦可采用适合系统设计条件的方法。
本发明的第一故障检测方法中，该子站在具有来自于该输入部的输入信息时，而表示为无输出与该输入部有对应关系的该输出部的该控制数据的情况下，而判断出该输出部与该输入部的对应关系为有误，亦能将显示未对应的一第三故障状态数据所构成的信号予以重迭至该管理数据区域。
本发明的故障检测方法，其中应作为该参考的控制数据或监视数据的参考地址亦能与该子站自身地址相同，亦能与该子站自身地址相异。
本发明的故障检测方法，其中该管理数据区域为由：来自该主站的数据为相重迭的管理控制数据区域、及来自该子站的数据为相重迭的管理监视数据区域所构成，且在故障检测时将来自该子站而重迭于该管理监视数据区域的数据设定为0以外的数据，而在该主站中自该管理监视数据区域撷取的数据为0时，亦能判断为该共享数据信号的断线。
本发明的第一子站终端站，连接至与一主站为连接的共享数据信号线，该子站终端站包含：同步机构、输入机构、输出时序检测机构、故障检测机构、管理监视数据发送机构。该同步机构用为取得与该主站的传输同步。该输入机构为用为读取来自于与该子站自身所对应的输入部的输入信息。该输出时序检测机构为将与该输入部有对应关系的输出部的控制数据予以自该传输信号而取得输入，而得到与该输出部的输出变化时序相等的模拟输出变化时序。该故障检测机构为将自该模拟输出变化时序至该输入部的输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值及一第二临界值，而将判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况的正常数据，及变成小于该第一临界值的状况的第一故障数据，以及变成大于该第二临界值的状况的第二故障数据传输至该管理监视数据发送机构。该管理监视数据发送机构为于该管理数据区域将显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该传输信号。
本发明的第二子站终端站为连接至与一主站为连接的共享数据信号线，该子站终端站包含：同步机构、控制数据撷取机构、输入时序检测机构、故障检测机构、管理监视数据发送机构。该同步机构为取得与该主站的传输同步。该控制数据撷取机构为自该共同数据信号在线的传输信号取得相关于该子站自身对应的输出部的控制数据。该输入时序检测机构为根据来自于与该输出部有对应关系的其它子站的输入部的应参考输入信息，而自该传输信号予以取得该监视数据，以得到与该输入部的实际输入变化时机相等的模拟输入变化时序。该故障检测机构为将从该输出部的输出变化时序至该模拟输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值及一第二临界值，而将判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况的正常数据，以及变成小于该第一临界值的状况的第一故障数据，以及变成大于该第二临界值的状况的第二故障数据传输至该管理监视数据发送机构。该管理监视数据发送机构为在该管理数据区域中将由显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该传输信号。
本发明的第一子站终端站，亦可包含一非对应检测机构，用以在具有从该输入部的输入信息时，于与该输入部有对应关系的该输出部的该控制数据在显示为无输出的情况下，将该输出部与该输入部的对应关系判断为有误。
在本发明的故障检测方法中，与子站自身的输入部所对应的子站将其与输入部有对应关系的输出部的控制数据，及将与输出部所对应的子站从其输出部有对应关系的输入部根据其输入信息的监视数据，而藉由共通数据信号线读取传输的传输信号，而能得到从与输出部的输出变化时机相等的模拟输入变化时机至该输入部的输入变化时序为止的时间差，或能得到从输出部的输出变化时序至与该输入部的输入变化时序相等的模拟输入变化时序为止的时间差。并且，将此时间差予以比较于第一临界值及第二临界值，而能在子站判断输出部或输入部的故障状态。以及，因子站将其显示故障状态的数据以共同数据信号线传输而重迭至传输信号，因此在藉由传输同步方法进行传输数据的控制监视信号传输系统中，能在主站侧检测输出部与输入部的故障。
且，作为重迭于用以显示故障状态的数据所构成的信号的区域，而设置相对于用以收发各自的子站与数据信号的控制监视数据区域为相异的管理数据区域，而在传输同步方法中也不会对原有的控制监视数据区域造成影响，能将显示故障状态所构成的信号予以同步于作为一框讯传输周期的控制数据及监视数据而予以传输。也就是说，既有的系统也能适用。
并且，在具有从输入部的输入信息时，于与该输入部有对应关系的该输出部的该控制数据在显示为无输出的状况下，藉由将该输出部与该输入部的对应关系判断为有误，而将故障亦将配线错误予以检测。
此外，在检测出故障时将来自子站而重迭于管理监视区域的数据设为0以外的数据，而在该主站中从该管理监视区域撷取的数据为0时，则表示从子站所输出的信息处于无法介由共同数据信号线传输至主站的状态。亦即在此时能判断为共同数据信号线的断线，也能将合并于故障的共通数据信号线的断线予以检测。
在本发明中，虽亦能将应参考的控制数据或监视数据的参考地址与子站自身地址为相同，但亦能为相异，藉由标示为相同地址能让构成简洁化。再者，在本发明中，即使让所参考地址与子站自身地址相同，并无限制在由一个子站而连接至输出部与输入部双方的情况，亦有将输出部与输入部分别连接至相异的子站的情况。
并且，本发明的第一子站终端站能作为对应输入部的子站来使用，而第二子站终端站能作为对应输出部的子站来使用。
附图说明
图1系显示本发明的故障检测方法的控制监视信号传输系统的实施例中的主站与子站之间的传输方式的示意图
图2系显示控制监视信号传输系统的概略构成的系统构成图。
图3系主站的系统构成图。
图4系输入子站的系统构成图。
图5系故障检测机构的系统构成图。
图6系输出子站的系统构成图。
图7系输出入子站的系统构成图。
图8系显示所在故障检测机构的故障的检测原理的时间图。
图9系传输频率信号的时间图。
图10系主站中记忆的IDX地址数据表的示意图。
符号说明
1                 控制部
2                 主站
4                 输出入子站
5                 受控装置
6                 输出子站
7                 输入子站
8                 输出部
9                 输入部
11                输出单元
12                输入单元
13                控制数据
14                管理控制数据
15                监视数据信号的数据
16                第一管理监视数据
17                第二管理监视数据
18                管理判断机构
21                输出数据部
22                管理数据部
23                时序产生部
24                主站输出部
25                主站输入部
26                输入数据部
29                记忆机构
31                OSC(振荡回路)
32                时序产生机构
33                控制数据产生机构
34                信号线驱动器
35                监视信号检测机构
36                监视数据撷取机构
37                输入数据
39                管理监视数据
40                子站输出入部
41                传送接收机构
42                管理控制数据撷取机构
43                地址撷取机构
44                地址设定机构
45                输出时序检测机构
46                管理监视数据发送机构
47                监视数据发送机构
48                参考地址设定机构
49                输入时序检测机构
50                故障检测机构
51                 ISTo撷取机构
52                 IDXo撷取机构
53                 子站地址指定检测机构
54                 临界值记忆机构(ＴＫ)
55                 TM计量机构
56                 符号化机构
57                 非对应检测机构
60                 子站输出部
61                 控制数据撷取机构
62                 输出机构
70                 子站输入部
71                 输入机构
80                 输出部合并型子站
90                 输入部合并型子站
TR                 晶体管
具体实施方式
以下请参阅图1至图10来说明采用本发明的故障检测方法的控制监视信号传送系统的实施例。
如图2所示，此控制监视信号传输系统为由控制部1以及连接至共同数据信号线DP、DN(以下亦称传输线)的单一个主站2、连接至该共同数据信号线DP、DN的数个输出入子站4、输出子站6及输入子站7所构成。图2中为了方便图示，各种子站都只显示一个，但连接于共同数据信号线DP、DN的子站种类或数量并无限制。
输出入子站4、输出子站6及输入子站7为执行对应于控制部1的输出指示而运作的输出部8的信号输出处理，以及取得输往控制部1的输入信息及来自输入部9的输入信号处理之中的任一项或是两者。另外，输出部8为列举如致动器(actuator)、(步进式)马达、螺线管(solenoid)、电磁阀、继电器(relay)、闸流体(thyristor)以及灯具(lamp)等，输入部9可列举簧片开关(reed switch)、微型开关(micro switch)、按钮开关、光电开关、各种传感器等。输出入子站4连接于由输出部8及输入部9所构成的受控装置5，输出子站6仅连接于输出部8，输入子站7仅连接于输入部9。另外，输出子站6亦能被输出部8收容于其中者(输出部合并型子站80)，输入子站7亦能被输入部9为收容于其中者(输入部一体式子站90)。
控制部1为例如可程控器(programmable controller)、计算机等，具有：输出单元11及输入单元12，输出单元11为用以发送控制数据13及控制管理数据14，输入单元12为接收从输出入子站4及输入子站7的监视数据信号的数据15以及第一管理监视数据16及第二管理监视数据17。并且此些输出单元11与输入单元12连接至主站2。又具有管理判断机构18，为根据从输入单元12接收得到的数据而算出从输出单元11所发送的数据。
如图3所示，主站2具有输出数据部21、管理数据部22、时序产生部23、主站输出部24、主站输入部25以及输入数据部26。并且主站2连接于共同数据信号线DP、DN，将相当于本发明传输信号的系为一成连串状脉冲的信号的控制数据信号(以下称为传送频率信号)送出至共同数据信号线DP、DN的同时，将输出入子站4、输出子站6或输入子站7(以下，在提及这三者的情况将其称为子站4、6、7)送出的监视数据信号、从管理监视数据信号所撷取的监视数据15、将第一管理监视数据16以及第二管理监视数据17传送至控制部1的输入单元12。
输出数据部21将来自控制部1的输出单元11接收取得的控制数据13的并列数据作为串行数据交给主站输出部24。
管理数据部22具有记忆机构29，该记忆机构29为记忆将与各子站4、6、7有关的信息集合而成的IDX地址表。虽然IDX地址表为至少具有能供辨识出为故障确认对象的输出部8或输入部9所对应的输出入子站4、输出子站6或输入子站7中任一个的数据，在本实施例中为使用子站4、6、7的前段地址。图10显示使用前头地址的IDX地址表的一例。
如图10所示，被赋予#ad0地址的站，其监视数据信号的数据值为1比特，IDX地址表的数据为#ad0及#ad1所连续的值而成。另一方面，被赋予#ad1地址的站，因其监视数据信号的数据值为2比特，故#ad2的脉冲也会被分配到与#ad1同一站。因此IDX地址表的数据将会记录至作为#ad1的次一数值的#ad3中。再者，于本实施例中，监视数据信号的数据值即使为1比特的情形，即#ad0与#ad1相同，会被视为前段地址。
时序产生部23由震荡回路(OSC)与时序产生机构32所构成，时序产生机构32以OSC31为基础而产生该系统的时序频率并交给主局输出部24。
主局输出部24由控制数据产生机构33与信号线驱动器(line driver)34所构成。控制数据产生机构33根据从输出数据部21及管理数据部22所接收到的数据，与从时序产生部23所接收到的时序频率，通过信号线驱动器34将作为一成连串状脉冲的信号的传送频率信号送出至共同数据信号线DP、DN。
传送频率信号如图1所示，具有接在起始信号ST后的控制监视数据区域，以及接在控制监视数据区域后的管理数据区域。控制监视数据区域由从主站2所送出的控制数据信号的OUTn数据(n为整数)，以及从输出入子站4或输出子站7所发送的监视数据信号的INn数据(n为整数)所构成。并且，传送频率信号的脉冲如图9所示，一个周期的后半为高电位位准(本实施例中为+24V)，前半为低电位位准(本实施例中为+12V)，转为低电位位准的脉冲前半的脉冲宽度间隔就成为输出数据期间，同样地成为低电位位准的脉冲前半的脉冲宽度间隔亦成为输入数据期间。并且，低电位位准的脉冲宽度间隔为表示控制数据信号的OUTn数据，而是否有重迭至低电位位准的电流为表示监视数据信号的INn数据。于本实施例中，以传送频率信号的一个周期为t0时，低电位位准的脉冲宽度间隔虽由(1/4)t0扩张至(3/4)t0，只要对应从控制部1所输入的控制数据13的各数据的值，能不受此宽度限制而适当地决定。另外，输入数据期间与输出数据期间亦能适当决定，例如输入数据期间与本实施例一样设定为脉冲前半(低电位位准)，使脉冲后半(高电位位准)的脉冲宽度间隔设定为输出数据期间，相反的，亦能将输出数据期间与本实施例相同设定为脉冲前半(低电位位准)，使脉冲后半(高电位位准)的脉冲宽度间隔设定为输入数据期间亦可。进一步来说，亦能使脉冲后半(高电位位准)兼具输出数据期间与输入数据期间。传送频率信号的一周期的后半为低电位位准的情况亦同。另外于图1中，上段为表示输出数据期间，下段为表示输入数据期间。
传输频率信号的管理数据区域为从主站2发送的管理控制数据信号所重迭的管理控制数据区域，以及从子站4、6、7发送的管理监视数据信号所重迭的管理监视数据区域所构成。管理控制数据信号所传输的管理控制数据为由第一管理控制数据ISTo以及第二管理控制数据IDXo所构成，与控制数据信号的数据OUTn相同，表现为低电位位准的脉冲宽度间隔。又，管理监视数据信号所传输的管理监视数据为由第一管理监视数据STi及第二管理监视数据IDXi所构成，与监视数据信号的数据INn相同，表现为重迭于低电位位准的电流的有无。再者，于本实施例中，第一管理控制数据ISTo以及第二管理控制数据IDXo被作为指定对子站4、6、7要求的数据种类的指示数据，或用来指定子站4、6、7中任一个的地址数据(addressdata)。另一方面，第一管理监视数据STi以及第二监视管理数据IDXi被作为表示该子站自身的状态的数据或时间差的数据，此外，作为管理监视数据发送的通常是0以外的数据者，详细内容将在后面说明。
起始信号ST为与传输频率信号的高电位位准相同的电位位准，且为比传输频率信号的一个周期长的信号。
主站输入部25为由监视信号检测机构35与监视数据撷取机构36所构成。监视信号监测机构35为经由共同数据信号线DP、DN检测出从子站4、6、7所发送的监视数据信号与管理监视数据信号。监视数据信号以及管理监视数据信号的数据值为如同前述以重迭于低电位位准的电流的有无来表示，且于起始信号ST经发送后，首先从输出入子站4或输入子站7依序接收监视数据信号，接着接收从子站4、6、7中的其中一个子站来的管理监视数据者。监视数据信号以及管理监视数据信号的数据为与时序产生机构32的信号同步，以监视数据撷取机构36予以撷取。并且监视数据信号的数据作为串行的输入数据37而发送至输入数据部26。从管理监视数据信号撷取的管理监视数据39亦被发送至输入数据部26。
输入数据部26将从主站输入部25所接收的串行输入数据37转换成并列(parallel)数据，作为监视数据15发送至控制部1的输入单元12。又将从主站输入部25接收的管理数据39分离为第一管理监视数据16及第二管理监视数据17后发送至输入单元12。
输入子站7相当于本发明的第一子站终端站，如图4所示，具备有子站输入部70，子站输入部70具有传送接收机构41、管理控制数据撷取机构42、地址撷取机构43、地址设定机构44、输出时序检测机构45、管理监视数据发送机构46、监视数据发送机构47、参考地址设定机构48、输入时序检测机构49、输入机构71以及故障检测机构50。再者，本实施例的输入子站7具有作为内部电路的微电脑控制单元(microcomputer control unit,MCU)，此MCU作为子站输入部70的机能而运作。虽然处理中所必要的计算或记忆为使用此MCU(以下称为MCU70)所具有的CPU、RAM以及ROM来进行，为了方便说明，前述构成子站输入部70的各机构所进行的处理与CPU、RAM以及ROM之间的关系于图式中省略。
传输接收机构41接收由共同数据信号线DP、DN传输的传输频率信号，将其交给管理控制数据撷取机构42、地址撷取机构43以及管理监视数据发送机构46。管理控制数据撷取机构42从传输频率信号的管理数据区域撷取管理控制数据信号的数据，将其交给故障检测机构50。另一方面，地址撷取机构43将显示传输频率信号的开始的起始信号ST为起点而计数脉冲，于该计数值与地址设定机构44所设定的子站自身地址数据一致的时间点，将控制数据信号交给监视数据传送机构47，或于该计数值与参考地址设定机构48所设定的参考地址数据一致的时间点，将控制数据信号交给输出时序检测机构45。
输出时序检机构45在从地址撷取机构43所接收的控制数据信号于状态变化时，例如在狭小脉冲宽度为流通(on)及宽广脉冲宽度为终止(off)的意思情形下，在那之前为终止(off)的信号在当它变成流通(on)的状态时，作为检测其变化时间点的模拟输出变化时序的high数据交付至故障检测机构50。另外，在那之前为流通(on)的信号在当它变成终止(off)的状态时，检测其变化时间点而作为模拟输出变化时序，将其作为high数据交付至故障检测机构50。
监视数据发送机构47，为在从地址撷取机构43接收到控制数据信号的时间点，根据从输入机构71传来的串行数据而使晶体管TR的基极电流流通(on)或终止(off)。在基极电流为流通(on)的情况，晶体管TR为流通(on)，使得作为监视数据信号的电流信号输出至共通数据信号线DP、DN。在本实施例中，如图9所示，监视数据信号的数据值为1的情况为以流通预定值Ith以上的电流(例如30mA)的状况为来加以表现。因此，在例如图9所示信号的地址0号(#ad0)、地址1号(#ad1)、地址2号(#ad2)及地址3号(#ad3)的监视数据分别为0、0、1、0来作表现。再者，从输入机构71交给监视数据发送机构47的数据，为根据来自输入部9的输入而定，例如在连接上流通(on)/终止(off)开关来作为输入部9的情况，为根据表示开关的流通(on)或终止(off)的电流信号或电压信号而定。
为了使晶体管TR的基极电流on(流通)或off(终止)，从监视数据发送机构47发送至晶体管TR的信号也输入至输入时序检测机构49中。输入时序检测机构49于此信号的状态变化时，具体来说，在那之前为终止(off)信号的晶体管TR变成流通(on)的状态时，检测其变化时间点而作为输入变化时序，将其作为high数据交付至故障检测机构50。另外在那之前为流通(on)信号的晶体管TR变成终止(off)的状态时，检测其变化时间点而作为输入变化时序，将其作为high数据交付至故障检测机构50。
管理监视数据发送机构46为以传输频率信号的起始信号ST为起点计数脉冲，而取得管理数据区域的时间点。然后根据从故障检测机构50传来的数据，输出该晶体管TR的基极电流，使作为管理监视数据信号的电流信号输出至共同数据信号线DP、DN。
故障检测机构50如图5所示，为由ISTo撷取机构51、IDXo撷取机构52、子站地址指定检测机构53、临界值记忆机构(TK)54、TM计量机构55、符号化机构56及非对应检测机构57所构成。
ISTo撷取机构51，为从接收管理控制数据撷取机构42传来的管理控制数据信号的数据并将其中的第一管理控制数据ISTo予以撷取，然后使撷取的数据交给子站地址指定检测机构53。另外，IDXo撷取机构52，为从接收管理控制数据撷取机构42传来的管理控制数据信号的数据并将其中的第二管理控制数据IDXo予以撷取，然后使撷取的数据交给子站地址指定检测机构53。并且，在子站地址指定检测机构53中有从地址设定机构44所交付的子站自身地址。
子站地址指定检测机构53将第二管理控制数据IDXo与子站自身地址的数据值予以比较，在数据一致时将第一管理控制数据ISTo交付至符号化机构56。
TM计量机构55为根据：从输出时序检测机构45所交付的模拟输出变化时序、从输入时序检测机构49所交付的输入变化时序、以及从临界值记忆机构54所交付的临界值(第一临界值或第二临界值)而进行故障检测处理。也就是说，如图8所示，将从模拟输出变化时序TO至输入变化时序Tn为止的时间差予以比较于第一临界值Ts及第二临界值T1。接下来，其时间差在为小于第一临界值Ts的情况则将显示第一故障状态的信息，在为大于第二临界值T1的情况则将显示第二故障状态的信息，以及在为介于第一临界值Ts与第二临界值T1之间的情况将显示正常状态的信息，予以与时间差数据一起输出至符号化机构56。再者，记忆于临界值记忆机构54中的第一临界值与第二临界值为从控制部1侧予以下载者，关于下载的顺序将在后面说明。
符号化机构56根据从子站地址指定检测机构53所交付的第一管理控制数据ISTo，将从TM计量机构55经输出的数据变换为预定的符号数据，交付至管理监视数据发送机构46。具体来说，首先，在第一管理控制数据ISTo在作为指示发出检测传输线的断线或检测故障时，作为第一管理监视数据STi，将对应于预定的第一故障状态或第二故障状态的异常状态，或显示正常状态的符号数据，以及作为显示第二管理监视数据IDXi的第一故障状态或第二故障状态的时间差数据或正常的时间差数据，交付至管理监视数据传送机构46。
非对应检测机构57为将从输出时序检测机构45的模拟输出变化时序所产生的禁止信号、以及从输入时序检测机构49的输入变化时序的信号予以输入后，而将其逻辑积输出至符号化机构56。也就是说，作为来自输入部9的输入信息在输入变化时序信号为high时，与输入部9有对应关系的其它子站的输出部8的参考控制数据没有输出变化的情形下，因模拟输出变化时序成为low，而将表示其它子站的输出部8与输入部9的对应关系为有误的故障信号予以输出至符号化机构56。符号化56在被输入了该故障信号的情形下，将其变换为预定的符号数据，作为第一管理监视STi将其显示第三状态的符号数据交付至管理监视数据发送机构46。
输出子站6相当于本发明的第二子站终端站，如图6所示，具备有子站输出部60，子站输出部60具有传送接收机构41、管理控制数据撷取机构42、地址撷取机构43、地址设定机构44、输出时序检测机构45、管理监视数据传送机构46、参考地址设定机构48、输入时序检测机构49、控制数据撷取机构61、输出机构62以及故障检测机构50。再者，本实施例的输出子站6与输入子站7相同，具有作为内部电路的微电脑控制单元(microcomputer controlunit,MCU)，接下来此MCU作为子站输入部60的机能而运作。接下来，与MCU70相同地，虽然输出子站6于处理中所必要的计算或记忆为使用此MCU(以下称为MCU60)所具有的CPU、RAM以及ROM来进行，为了方便说明，前述构成子站输入部60的各机构所进行的处理与CPU、RAM以及ROM之间的关系于图式中省略。另外，与输入子站7实质相同的部分标示为一样的符号，而将其说明予以省略或将其简化。
输出子站6的地址撷取机构43以显示传输频率信号的开始的起始信号ST作为起点而计数脉冲，并在计数的值与利用地址设定机构44而设定的该子站自身的地址数据一致的时间点，将控制数据信号交给输出时序检测机构45及控制数据撷取机构61。另外，计数的值在与利用参考地址设定机构48所设定的参考地址数据一致的时间点，将监视数据信号交给输入时序检测机构49。
控制数据撷取机构61在从地址撷取机构43所交付的控制数据信号将数据值撷取，将其作为串行数据交给输出机构62。输出机构62将从控制数据撷取机构61所交付的串行数据转换成并列数据后输出至输出部8，并使输出部8执行预定的动作。
输入时序检测机构49从地址撷取机构43所接收的监视数据信号于状态变化时，例如在有电流为流通(on)及无电流为终止(off)的意思的情形下，在那之前为终止(off)的信号在当它变成流通(on)的状态时，检测其变化时间点而作为模拟输入变化时序，将其作为high数据交付至故障检测机构50。另外，在那之前为流通(on)的信号在当它变成终止(off)的状态时，检测其变化时间点而作为模拟输出变化时序的high数据交付至故障检测机构50。
输出入子站4如图7所示，具备有子站输出入部40，子站输出入部40具有传输接收机构41、管理控制数据撷取机构42、地址撷取机构43、地址设定机构44、输出时序检测机构45、管理监视数据发送机构46、监视数据发送机构47、输入时序检测机构49、控制数据撷取机构61、输出机构62、输入机构71以及故障检测机构50。再者，本实施例的输出入子站4与输出子站6及输入子站7相同，具有作为内部电路的微电脑控制单元(microcomputercontrol unit,MCU)，此MCU作为子站输出入部40的机能而运作。接下来，与MCU60及MCU70相同地，虽然输出入子站4于处理中所必要的计算或记忆为使用此MCU(以下称为MCU40)所具有的CPU、RAM以及ROM来进行，为了方便说明，前述构成子站输出入部40的各机构所进行的处理与CPU、RAM以及ROM之间的关系于图式中省略。
此输出入子站4中，连接有具对应关系的输出部8及输入部9的双方。并且，在根据输出部8的控制数据的撷取处理及输入部9的输入信息的监视数据信号的发送处理为一共同根据子站自身地址的数据值来进行对应。也就是说，能根据子站自身地址的数据值而得到与子站自身所对应的输入部9有对应关系的输出部8的模拟输出变化时序。因此，此输出入子站4并未具备参考地址设定机构48。而其它的构成机构因与输出子站6或输入子站7的构成机构为实质相同之物，将其标示为一样的符号，而将其说明予以省略。
接下来，针对上述构成的控制监视信号传输系统中故障检测方法的顺序予以说明。
控制部1于适当设定的时序或藉由利用者任意的输入指示，将指示检测传输线的断线或故障检测的管理控制数据14输出至主站2。接收到此控制数据的主站2将要求检测是否有传输线的断线或故障检测的信息的第一管理控制数据ISTo、及指定记忆于IDX地址数据表数据群的其中一个的第二管理控制数据IDXo予以输出。再者，在主站2的管理数据部22中，已经将如图10所示的IDX地址数据表制作完成，在每个由起始信号ST及接在后面的控制监视数据区域所构成的一传输周期，利用第二管理控制数据IDXo将先头地址依序分配指定给所有子站4、6、7。
藉由第二管理控制数据IDXo而进行的IDX地址数据表的数据的指定为依照数据表编号顺序而进行。亦即，首先表格编号1的索引地址数据(index address data)(#ad0)所选择的第二管理控制数据IDXo被输出。然后在每个传输周期(cycle)依序变更为与各表格编号对应的前头地址数据。但是，利用第二管理控制IDXo来指定IDX地址数据表的数据的顺序并没有限制，亦可例如依照机能来决定的优先顺位。
各子局4、6、7于第二管理控制数据IDXo与该子站自身的地址为一致时，在TM计量机构55中，于检测出为第一故障状态或第二故障状态或正常的情形中，将作为显示异常或正常的第一管理监视数据STi、第一故障状态、第二故障状或正常状态的时间差的第二管理监视数据IDXi所构成的管理监视数据信号重迭至管理监视数据区域中。主站2接收此数据，从管理监视数据信号撷取第一管理监视数据16及第二管理监视数据17而交付至管理部1。
控制部1为根据第一管理监视数据16的内容而进行预定的处理。具体来说，如第一管理监视数据16在显示为异常则进行异常表示。另外，管理监视数据为0的情形时，判断为共同数据信号线的断线，进行表示其主旨。
在经过以上顺序的控制部1中，能掌握关于子站4、6、7有无故障的状态。并且，在具有故障的情形中，能够掌握从输出部的输出变化时序至输入部的输入变化时序为止的时间差，藉由其数据的内容能够在一定程度地辨识其导致故障的原因。
再者，第一临界值及第二临界值，能从控制部侧予以适当变更。在此情形下，将显示第一临界值及第二临界值的数据，与变更后的第一临界值及第二临界值的数据重迭至管理控制数据区域，而于子站4、6、7侧将其撷取即可。

Claims (9)

1.一种故障检测方法，系运用于一控制监视信号传输系统，该控制监视信号传输系统为将一主站与数个子站以一共同数据信号线连接，并藉由一传输同步方法进行数据传输，其特征在于，该故障检测方法：
在该共同数据讯号线所传输的传输信号中设置一管理数据区域，该管理数据区域为相异于由控制数据信号的数据及监视数据信号的数据所构成的控制监视数据区域；
该子站为将来自与该子站自身所对应的输入部予以取得读取输入信息的同时，并应将该控制数据作为与该输入部有对应关系的其它子站的输出部的参考而自该控制数据予以取得，而根据该控制数据得到与该输出部的实际输出变化时序为相同的模拟输出变化时序，将自该模拟输出变化的时序至该输入部的输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值以及一第二临界值，而判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况为正常、变成小于该第一临界值的状况为第一故障状态、以及变成大于该第二临界值的状况为第二故障状态，并将显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该管理数据区域。
2.一种故障检测方法，系运用于一控制监视信号传输系统，该控制监视信号传输系统为将一主站与数个子站以一共同数据信号线连接，并藉由传输同步方法进行数据传输，其特征在于，该故障检测方法：
该子站为将与该子站自身所对应的输出部的该控制数据自该传输信号而取得输入的同时，应将该监视数据作为根据来自于与该输出部有对应关系的其它子站的输入部的输入信息的参考而自该传输信号而取得输入，而根据该监视数据以得到与该输入部的实际输入变化时序相等的模拟输入变化时序，将自该输出部的输出变化时序至该模拟输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值及一第二临界值，而判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况为正常、变成小于该第一临界值的状况为第一故障状态、以及变成大于该第二临界值的状况为第二故障状态，而将显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该管理数据区域。
3.如权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，该子站在具有来自于该输入部的输入信息时，而表示出无输出与该输入部有对应关系的该输出部的该控制数据的情况下，而判断出该输出部与该输入部的对应关系为有误，而将由显示出为未对应的一第三故障状态数据所构成的信号予以重迭至该管理数据区域。
4.如权利要求1、2或3所述的故障检测方法，其特征在于，应作为该参考的控制数据或监视数据的参考地址为与该子站自身地址为相同。
5.如权利要求1、2或3所述的故障检测方法，其特征在于，应作为该参考的控制数据或监视数据的参考地址为与该子站自身地址为相异。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的故障检测方法，其特征在于，该管理数据区域为由：来自该主站的数据为相重迭的管理控制数据区域、及来自该子站的数据为相重迭的管理监视数据区域所构成，且在故障检测出时将来自该子站而重迭于该管理监视数据区域的数据设定为0以外的数据，而在该主站中自该管理监视数据区域撷取的数据为0时，判断为该共享数据信号的断线。
7.一种子站终端站，连接至与一主站为连接的共享数据信号线，其特征在于，该子站终端站包含：
同步机构，用为取得与该主站的传输同步；
输入机构，用为取得输入来自于与该子站自身所对应的输入部的输入信息；
输出时序检测机构，为将与该输入部有对应关系的输出部的控制信号予以自该传输信号而取得输入，而得到与该输出部的输出变化时序相等的模拟输出变化时序；
故障检测机构，为将自该模拟输出变化时序至该输入部的输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值以及一第二临界值，而判断出大于该第一临界值且小于该第二临界值的状况为正常、变成小于该第一临界值的状况为第一故障状态、以及变成大于该第二临界值的状况为第二故障状态；以及
管理监视数据发送机构，为在该管理数据区域中将由显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至传输信号。
8.一种子站终端站，连接至与一主站为连接的共享数据信号线，其特征在于，该子站终端站包含：
同步机构，用为取得与该主站的传输同步；
控制数据撷取机构，用为自于该共同数据信号在线的传输信号取得相关于该子站自身的输出部的控制数据；
输入时序检测机构，应将该监视数据作为根据来自于与该输出部有对应关系的其它子站的输入部的输入信息的参考而自该传输信号而取得输入，以得到与该输入部的实际输入变化时序相等的模拟输入变化时序；
故障检测机构，为将自该输出部的输出变化时序至该模拟输入变化时序为止的时间差予以比较于一第一临界值及一第二临界值，而判断出大于较该第一临界值且小于该第二临界值的状况为正常，变成小于该第一临界值的状况为第一故障状态，以及变成大于该第二临界值的状况为第二故障状态；以及
管理监视数据发送机构，为在该管理数据区域中将由显示该第一故障状态或该第二故障状态的数据所构成的信号予以重迭至该传输信号。
9.如权利要求7所述的子站终端站，其特征在于，还包含：非对应检测机构，在具有自该输入部的输入信息时，于与该输入部有对应关系的该输出部的该控制数据在显示为无输出的状况下，将该输出部与该输入部的对应关系判断为有误。
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