JP2006033475A - 通信システム及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 システムを構成する装置の故障を直ちにマスタ制御装置や他のスレーブ制御装置に通知可能な通信装置を提供する。
【解決手段】 マスタ制御装置１及び複数のスレーブ制御装置３ａ〜３ｃと、この装置間で信号を信号種別によらず送受信する光ファイバ４、双方向モジュール１１３とを有し、装置のうちの１つが受信した信号を、光ファイバ４、双方向モジュール１１３を通じて順次後段の装置に送信する通信システムを構成する。そして、マスタ制御装置１、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃが、故障を検出するＣＰＵ１１２、３１１、故障の検出を示す故障信号を発生する故障信号発生回路１０３、３０７、故障信号が発生した場合、光ファイバ４、双方向モジュール１１３に故障信号を出力するための回路Ｃ５を、他の信号を光ファイバ４、双方向モジュール１１３に出力する回路に代えて形成する切換え回路１１１、３０１を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信システム及び通信装置に関する。

現在、複数の電力変換装置が協働して１つのモータ等の機器（負荷）に供給される電力を制御することがなされている。複数の電力変換装置が協働する場合、１つの制御装置が複数の電力変換の制御装置にブロードキャスト等の通信によって指令を出し、各制御装置が制御装置の指令にしたがって動作する。制御装置の動作によって各制御装置が制御する電力変換器が電力を変換し、変換された電力が負荷に供給される。

以上のように、複数の電力変換制御装置が協働する構成の従来例としては、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１では、例えば、電力変換の制御装置にキャリア信号に同期した制御信号を伝送させる伝送手段を設ける。このような特許文献1に記載された構成によれば、各電力変換装置間を伝送信号線のみで接続でき、電力変換装置の接続が簡易になる。また、電力変換装置間の距離の制約が緩和され、電力装置の設計の自由度を高めることができる。

また、近年では、構成機器が複数の盤に分かれて収納されている電力変換装置がある。複数の盤に分けて構成機器が収納される電力変換装置に対して制御装置がブロードキャストする場合、制御装置及び各電力変換装置間を光ファイバで接続する。そして、マスタ制御装置１が、複数の電力変換装置に対し、光通信によってブロードキャストするものも多い。このような構成は、各盤間の絶縁とノイズ対策に有利である。

図１１は、このような電力変換装置を制御装置で制御する電力変換制御システムを例示した図である。図１１に示した電力変換制御システムは、制御装置（マスタ制御装置）８１と、マスタ制御装置８１によってブロードキャストされた指令に基づいて動作する複数の制御装置（スレーブ制御装置）８３ａ〜８３ｃとを備えている。スレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃは、それぞれ電力変換器８８と接続し、電気信号を電力に変換して１つの負荷８９を駆動させている。

マスタ制御装置８１は、双方向光モジュール８５ａを備えている。また、スレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃは、双方向光モジュール８５ｂ〜８５ｇを備えている。双方向光モジュール８５ａ〜８５ｇとは互いに光ファイバ８２で接続されている。スレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃは、光ファイバ８２によってマスタ制御装置８１が送信した信号を受信し、受信した信号の応答信号をマスタ制御装置８１に送信する。

双方向モジュール８５ａ〜８５ｇは、電気信号を光信号に変換する送信Ｅ／Ｏ（Electrical/Optical Converter）８６、光信号を電気信号に変換する受信Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical Converter）８７を備えたモジュールであり、オーディオや家電、ＦＡ（Factory Automation）向けに市販もされている。
なお、図１１に示したように、スレーブ制御装置８３ｃの双方向モジュール８５ｇでは、送信Ｅ／Ｏ８６と受信Ｏ／Ｅ８７とを結ぶ通信線を終端設定して双方向モジュール８５ａ〜８５ｇの接続をループ状の接続と等価にしている。このような設定は、光ファイバ８２の断線の検出に利用される。

図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、マスタ制御装置８１とスレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃとの間で信号の送信、受信を切り替える切換え回路の動作を説明するための図である。マスタ制御装置８１において、切換え回路９１は、図１２（ａ）のように、通信コントローラ９２から送信された電気的な信号を送信Ｅ／Ｏ８６に送る。また、スレーブ制御装置から送信されてきた光信号を受信Ｏ／Ｅ８７で受信し、電気的な信号に変換して通信コントローラ９２に送っている。

一方、スレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃ（説明の簡単のためスレーブ制御装置８３ａのみを図示している）において、切換え回路９３は、マスタ制御装置８１から信号を受信する場合、図１２（ｂ）または（ｃ）に示すように双方向モジュール８５ａ〜８５ｇと通信コントローラ９２とを接続する。また、マスタ制御装置８１に信号を送信する場合、図１２（ｄ）または（ｅ）に示すように双方向モジュール８５ａ〜８５ｇと通信コントローラ９２との接続を切り替えている。
特開平８−３１７６３２号公報

上記した従来技術では、スレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃのうちのいずれかが自身と接続する電力変換器８８の故障を検出した場合、故障の原因によっては以降システム全体として正常に機能することができなくなる。このため、故障を検出したスレーブ制御装置（例えばスレーブ制御装置８３ｂ）は、通常の動作中であっても、故障を検出したことをマスタ制御装置８１や他のスレーブ制御装置に通知することが必要になる。

しかしながら、従来技術では、故障の通知にあたり、通常動作時において授受される信号と故障を通知するための信号（故障信号）との調停が必要になる。このため、故障発生後、直ちに故障を通知することができないという欠点があった。
信号の調停とは、故障信号送信の際にもシステム全体を円滑に動作させるため、予め決められている優先順位等にしたがって信号の送受信順序を調整することをいう。上記した従来技術の調停は、次のように行われる。

すなわち、電力変換器８８の故障を検出したスレーブ制御装置８３ｂは、先ず、故障をマスタ制御装置８１や他のスレーブ制御装置８３ａ、８３ｂに通知する。そして、各スレーブ制御装置８３ａ、８３ｃが各々電力変換器８８への駆動パルスの出力を停止することが必要になる。
故障信号を発生後直ちに送信する他の方法としては、各スレーブ制御装置８３ａ〜８３ｃに故障信号専用の通信線を設けることが考えられる。ただし、このようにした場合、光ファイバの本数が増えて配線の引き回しが困難になることが考えられる。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、通信線を増やすことなく、システムを構成する装置の故障を直ちにマスタ制御装置や他のスレーブ制御装置に通知可能な通信システム及び通信装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１にかかる通信システムは、複数の通信装置と、前記通信装置間で信号を信号種別によらず送受信する共用回線とを有し、前記通信装置のうちの１つが受信した信号を、前記共用回線を通じて順次後段の通信装置に送信する通信システムであって、前記通信装置は、故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって故障が検出された場合、故障の検出を示す故障信号を発生する故障信号発生手段と、前記故障信号が発生した場合、前記共用回線に故障信号を出力するための故障信号出力回路を、他の信号を前記共用回線に出力する回路に代えて形成する出力信号切換手段と、を備えることを特徴とする。

このような発明によれば、複数の通信装置間で共用回線により信号を送受信する。そして、１つの通信装置が故障を検出した場合、故障を検出したことを示す故障信号を発生し、故障信号を、共用回線を使って他の通信装置に送信することができる。また、故障信号が発生した場合、故障信号を共用回線に出力するための故障信号出力回路を他の信号を共用回線に出力する回路に代えて形成することができる。

このため、故障信号が発生すると他の信号が共用回線に直ちに出力できなくなり、かつ、同時に故障信号が共用回線に出力される。このため、請求項１に記載の発明は、通信線を増やすことなく、システムを構成する装置の故障を直ちにマスタ制御装置や他のスレーブ制御装置に通知可能な通信システムを提供することができる。

また、本発明の請求項２にかかる通信システムは、請求項１の発明において、前記共用回線は、光信号を伝送する光ファイバであることを特徴とする。
このような発明によれば、信号線同士が干渉する、あるいはノイズの影響を受けることを防ぐことができる。また、一般的に光ファイバは信号線より引き回しが容易であるから、通信装置間の結線をも容易にすることができる。

また、本発明の請求項３に係る通信システムは、請求項１または２に記載の通信システムにおいて、前記故障信号と他の信号とを識別する信号識別手段をさらに備え、当該信号識別手段は、前記故障信号に連続して含まれる１または０のデータの数によって前記故障信号と他の信号とを識別することを特徴とする。
このような発明によれば、他の信号の通信フォーマットに応じて連続して存在し得ない個数以上の１または０のデータを故障信号とすることのよって他の信号と容易に識別可能な故障信号を生成することができる。

また、請求項４に係る通信システムは、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記通信装置が負荷に供給される電力の状態を制御する電力制御手段をさらに備え、電力制御システムを構成することを特徴とする。
このような発明によれば、電力制御装置に請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システムを電力制御システムに適用することができる。

また、請求項５に係る電力制御装置は、信号種別によらず信号を送受信する共用回線を使って他の通信装置と信号を送受信する通信装置であって、故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって故障が検出された場合、故障の検出を示す故障信号を発生する故障信号発生手段と、前記故障信号が発生した場合、前記共用回線に故障信号を出力するための故障信号出力回路を、他の信号を出力する回路に代えて形成する出力信号切換手段と、を備えることを特徴とする。

このような発明によれば、複数の通信装置間で共用回線により信号を送受信する。そして、１つの通信装置が故障を検出した場合、故障を検出したことを示す故障信号を発生し、故障信号を、共用回線を使って他の通信装置に送信することができる。また、故障信号が発生した場合、故障信号を共用回線に出力するための故障信号出力回路を他の信号を共用回線に出力する回路に代えて形成することができる。
このため、故障信号が発生すると他の信号が共用回線に直ちに出力できなくなり、かつ、同時に故障信号が共用回線に出力される。このため、請求項１に記載の発明は、通信線を増やすことなく、通信装置の故障を直ちにマスタ制御装置や他のスレーブ制御装置に通知可能な通信装置を提供することができる。

また、請求項６に係る電力制御装置は、請求項５に記載の通信装置において、負荷に供給される電力の状態を制御する電力制御手段をさらに備え、電力制御装置を構成することを特徴とする。
このような発明によれば、請求項５に記載の通信装置を電力制御装置に適用することができる。

以下、図を参照して本発明に係る電力制御システム、通信装置の実施の形態１ないし実施形態３を説明する。
（実施形態１）
図1は、本実施形態の電力制御システムの全体を示した図であって、実施形態１ないし実施形態３に共通の図である。図示した電力制御システムは、マスタ制御装置１と、マスタ制御装置１に制御される複数のスレーブ制御装置３ａ、３ｂ、３ｃを備えている。スレーブ制御装置３ａ、３ｂ、３ｃは、モータ等の駆動機器（負荷）９に電力を供給している。

マスタ制御装置１、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃは、いずれも実施形態１の通信装置を搭載し、さらにモータ等の負荷９に供給される電力の状態を制御する電力制御手段をさらに備えて電力制御装置を構成するものである。
実施形態１のマスタ制御装置１は、通信回線である光ファイバ４によって複数のスレーブ制御装置３ａ〜３ｃと通信可能に接続されている。マスタ制御装置１は、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃを協調して動作させるためにブロードキャスト等の方法で制御信号をスレーブ制御装置３ａ〜３ｃに送信する。また、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃから制御信号に対する応答や動作の結果を示す信号を受信している。

ブロードキャストされた制御信号は、先ずスレーブ制御装置３ａで受信され、順次後段のスレーブ制御装置３ｂ、３ｃに送信される。なお、実施形態１では、複数のスレーブ制御装置のうちもっとも後段（制御信号の伝播が最後になる。）のスレーブ制御装置３ｃにおいて終端設定がなされている。このため、マスタ制御装置１、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃを接続する通信線はループ状になり、スレーブ制御装置３ｃはスレーブ制御装置３ｂに信号を送信することになる。

マスタ制御装置１は、自機（マスタ制御装置１）の故障を検出する故障検出手段であるＣＰＵ１１２と、ＣＰＵ１１２が故障を検出した場合、故障の検出を示す故障信号を発生する故障信号発生回路１０３と、発生した障信号を送信する双方向モジュール１１３とを備えている。双方向モジュール１１３は、光信号を受信して電気信号に変換する受信Ｏ／Ｅ１１７、電気信号を送信のため光信号に変換する送信Ｅ／Ｏ１１５を一対にして構成されている。

光ファイバ４及び双方向モジュール１１３は、故障信号の他、制御信号を含む他の信号をも送受信する構成である。このため、光ファイバ４と双方向モジュール１１３とは、信号種別によらず信号を送受信する共用回線を構成する。マスタ制御装置１は、故障信号が発生した場合、共用回線に故障信号を出力するための故障信号出力回路を、他の信号を前記共用回線に出力する回路に代えて形成する出力信号切換手段である切換え回路１１１を備えている。

また、マスタ制御装置１の故障信号発生回路１０３は、局番設定部１０１を有している。局番設定部１０１が各々固有の局番を設定し、故障信号発生回路１０３が設定した局番に対応した故障信号を発生することにより、実施形態１は、マスタ制御装置１固有の故障信号を発生することができる。
さらに、マスタ制御装置１は、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃによって送信された信号が故障信号であるか否か判断する故障信号受信回路１０７、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃとの通信を統括的に制御する通信コントローラ１０５を備えている。なお、故障信号受信回路１０７における故障信号の判断の詳細については後述するものとする。

一方、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃは、マスタ制御装置１と同様に、自機または自機と接続する機器（電力変換器８等）の故障を検出する故障検出手段であるＣＰＵ３１１、故障が検出された場合、故障信号を発生する故障信号発生回路３０３、光ファイバと共に共用回線を構成する双方向モジュール１１３、故障信号が発生した場合、共用回線に故障信号を出力するための故障信号出力回路を、他の信号を前記共用回線に出力する回路に代えて形成する切換え回路３０１を備えている。

スレーブ制御装置３ａ〜３ｃにあっても、故障信号発生回路３０７は局番設定部３０９を備え、各スレーブ制御装置に特有の故障信号を発生することができる。このような構成は、いずれのスレーブ制御装置が故障を検出したのかを特定することに有効である。
また、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃは、電力制御手段として、ＣＰＵ３１１の制御にしたがって駆動パルスを発生する駆動パルス発生部３１３、駆動パルスの電圧や周波数を変換する電力変換器８を備えている。電力変換器８は、スイッチング素子を用いた自励式、あるいは他励式のインバータまたはコンバータである。

以上述べた構成の動作を、以下、マスタ制御装置１とスレーブ制御装置３ａ〜３ｃとに分けて説明する。なお、この説明においては、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃがいずれも同様に構成されていることからスレーブ制御装置３ａを例に挙げて説明する。
（マスタ制御装置）
図２（ａ）、（ｂ）は、実施形態１の電力制御システムに含まれるマスタ制御装置１の動作を説明するための図である。マスタ制御装置１は、ブロードキャストによってスレーブ制御装置３ａ〜３ｃに制御信号を送信する。この際、切換え回路１１１は、図２（ａ）に示すように、制御信号を双方向モジュール１１３の送信Ｅ／Ｏ１１５に出力する回路Ｃ１を構成する。図示した回路Ｃ１によれば、制御信号は、通信コントローラ１０５から電気信号として出力され、双方向モジュール１１３の送信Ｅ／Ｏ１１５で光信号に変換され、光ファイバ４を通じて送信される。

また、制御信号に応答する応答信号は、光信号として受信Ｏ／Ｅ１１７で受信され、電気信号に変換されて通信コントローラに入力される。この際、応答信号が分岐して故障信号受信回路１０７に入力される。故障信号受信回路１０７は、常時応答信号を監視し、応答信号が故障信号であった場合、故障信号がスレーブ装置３ａ〜３ｃのうちのいずれかの故障を示すものか否か判断する。

また、ＣＰＵ１１２は、マスタ制御装置１の故障を検出した場合、通信コントローラ１０５を制御して切換え回路を図２（ａ）から（ｂ）のように切り換える。この切り換えにより、図２（ｂ）に示すように、回路Ｃ１がなくなり、故障信号発生回路１０３から故障信号が送信Ｅ／Ｏ１１５に出力される回路Ｃ２が形成される。故障信号は、送信Ｅ／Ｏ１１５に入力して光信号に変換し、光ファイバ４によって光ファイバ４によってスレーブ制御装置３ａに出力される。

（スレーブ制御装置）
図３（ａ）〜（ｄ）は、スレーブ制御装置３ａの動作を説明するための図である。スレーブ制御装置３ａの切換え回路３０１は、信号の受信時、図３（ａ）に示した回路Ｃ３を形成する。回路Ｃ３は、マスタ制御装置１や後段のスレーブ制御装置３ｂ、３ｃから受信した信号を故障信号受信回路３０３と通信コントローラ３０５とに出力する回路である。回路Ｃ３は、受信した信号の種別によらず構成される回路である。

回路Ｃ３によれば、受信された信号が故障信号である場合、故障信号受信回路３０３が故障信号を受信したことをＣＰＵ３１１に通知する。また、受信された信号が故障信号以外の信号（マスタ制御装置１からの制御信号）であれば、通信コントローラ３０５が、信号の内容をＣＰＵ３１１に通知する。また、マスタ制御装置１からの制御信号や故障信号を後段のスレーブ制御装置へ送信し、後段のスレーブ制御装置の応答信号や故障信号をマスタ制御装置１へ送信する。

ＣＰＵ３１１は、自機が故障信号を出力していないとき、あるいは外部から故障信号を受信していないときにマスタ制御装置１へ応答信号を送信する場合、図３（ｂ）に示す回路Ｃ４を切換え回路３０１に形成する。
また、ＣＰＵ３１１は、制御信号を受信した場合、この制御信号に基づいて駆動パルス発生部３１３を制御して駆動パルスを発生させる。電力変換器８は、発生した駆動パルスの周波数や電圧を変換して負荷９に供給する。

スレーブ制御装置３ａのＣＰＵ３１１が自機（スレーブ制御装置３ａ）、あるいは自機に接続する電力変換器８等の故障を検出した場合、切換え回路３０１は、図３（ｃ）に示す回路Ｃ５を形成する。このとき、回路Ｃ４のうち信号を通信コントローラ３０５から送信Ｅ／Ｏ１１５に出力する回路の部分Ｃ４１が消失する。
以上の動作はスレーブ制御装置３ａの動作について述べたが、スレーブ制御装置３ｂ、３ｃも同様に動作する。なお、スレーブ制御装置３ｂ、３ｃは、スレーブ制御装置３ａで生成された故障信号を受信する場合、図３（ａ）に示した回路Ｃ３と同様の回路を形成する（図３（ｄ））。

以上述べた動作によれば、マスタ制御装置１、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃのいずれにおいても、故障が発生したときに故障信号を生成し、他のスレーブ制御装置に送信することができる。この際、故障信号の発生によって他の信号を共用の通信線である双方向モジュール１１３及び光ファイバ４に出力する回路をなくすので、速やかに他の信号の送信を停止することができる。

また、同時に故障信号を共用の通信線に出力する回路が形成されるので、故障信号を速やかに他のスレーブ通信装置に送信することができる。このため、実施形態１は、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃのいずれにおいても故障が発生したとき、ブロードキャストによる制御信号の受信中、あるいは応答信号の送信中であっても直ちに故障信号を後段の装置に送信することができる。
さらに、実施形態１は、異なる種別の信号間で通信線を共用し、切換え回路１１１及び切換え回路３０１を使って通信線に出力される信号を切り換える。このため、故障信号に専用の通信線を設ける必要がなく、通信装置間の接続が困難になることを回避することができる。

次に、応答信号や制御信号と、故障信号との相違について説明する。すなわち、以上述べた動作において、故障信号受信回路１０７及び故障信号受信回路３０３は、常に送信されてきた信号を受信し、監視している。そして、受信した信号が故障信号であるか、あるいは制御信号や応答信号等の他の信号であるかを判断している。制御信号及び応答信号と故障信号との相違は、通信コントローラ１０５、３０５及び故障信号受信回路１０７、３０３における故障信号と他の信号とを識別するために設けられるものである。

図４は、切換え回路３０１の構成をより詳細に示した図である。実施形態１の切換え回路３０１は、調歩同期式（非同期式）の通信回路であって、二つのＡＮＤ回路３２１、３２２と、１つのＮＯＴ回路３２３を備えている。また、切換え回路３０１と通信する通信コントローラ３０５も歩調同期式の構成である。なお、図４では切換え回路３０１についてのみ示し、説明している。しかし、切換え回路１１１も切換え回路３０１と同様に構成されているため、切換え回路３０１を説明することにより切換え回路１１１に係る構成の説明を略すものとする。

図５は、調歩同期式の通信フォーマットを示す図である。調歩同期式による通信データの１単位は、１ビットのスタートビットと、ストップビットと、スタートビットとストップビットとの間に送信されるコードデータ（図では７ビットまたは８ビットとする）及びパリティビットとで構成される。図示した通信フォーマットにおいて、通信データの「０」が光信号のオフに対応する。また、通信データの「１」が光信号のオンに対応する。データが送られていない（アイドル）状態では、ストップビットと同様の信号「１」が連続して送信されてくる。

受信側は、スタートビットの受信を検出するとコードデータの受信開始と判断し、ストップビットの受信によりコードデータの受信終了を判断する。そして、次のスタートビットの受信に備えて待機する。このような歩調同期式による通信において、スタートビットの送信からストップビットの受信までの信号「０」の送信時間が時間Ｔａ以上続くことはない。この点に着目し、実施形態１では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、故障信号を時間Ｔａよりも長い時間信号「０」を送信するものとする。実施形態１では、故障信号発生回路３０７から信号「１」を出力し、この信号「１」をＮＯＴ回路３２３によって反転して信号「０」を生成して送信する。ただし、実施形態１はこのような構成に限定されるものでなく、故障信号発生回路３０７から直接信号「０」を送信するものであってもよい。

さらに、実施形態１では、故障信号を発生したのがスレーブ制御装置３ａ〜３ｃのいずれか、あるいはマスタ制御装置１であるか判別するため、故障信号を各構成に特有の長さに設定する。なお。故障信号の長さは、故障信号発生回路１０３に備えられる局番設定部１０１、あるいは故障信号発生回路３０７に備えられる局番設定部３０９によって決定される。

以上の構成によれば、例えば、スレーブ制御装置３ａの局番設定部３０９が故障信号を時間Ｔ1の信号とし、スレーブ制御装置３ｂの局番設定部３０９が故障信号を時間Ｔ2の信号とする。また、スレーブ制御装置３ｃの局番設定部３０９が故障信号を時間Ｔ3の信号とすることができる。この場合、マスタ制御装置１の故障信号受信回路１０７は、受信した信号が故障信号であるか否かのみならず、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃのいずれが発生した故障信号であるかをも判断することができる。
また、図４に示したＡＮＤ回路３２１、３２２と、ＮＯＴ回路３２３とによれば、信号「１」に優先して信号「０」が光ファイバ４に出力することができる。

なお、以上述べた構成は、通信データの「１」を光信号のオン、通信データの「０」を光信号のオフに対応させている。しかし、実施形態１は、このような構成に限定されるものでなく、通信データの「０」を光信号のオン、通信データの「１」を光信号のオフに対応させてもよい。この場合、切換え回路３０１は、ＡＮＤ回路をＯＲ回路に、また、ＮＯＴ回路をバッファ回路に置き換えることによって故障信号を制御信号や応答信号に優先して出力する切換え回路を構成することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２の説明にあたり、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付し、説明の一部を略すものとする。なお、実施形態２は、通信データの「０」を光信号のオフ、通信データの「１」を光信号のオンとして説明する。

実施形態２の電力制御システムは、電力制御装置の切換え回路１１１、切換え回路３０１が、伝送符号ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Invert）、プロトコルがＨＤＬＣ（High-level Data Link Control procedure）のフォーマットで通信するものである。図７は、伝送符号ＮＲＺＩ、プロトコルＨＤＬＣによる通信の通信波形を示している。この通信フォーマットによれば、通信データ「１」が５ビット以上連続した場合に通信データ「０」が挿入される。このため、通信データ「１」及び通信データ「０」がフラグ間の通信データの送信時間（時間Ｔｂとする）以上連続して送信されることがない。

実施形態２は、この点に着目してなされたものであり、時間Ｔｂ以上通信データ「０」が連続する信号を故障信号として用いる。実施形態２では、故障信号発生回路３０７から信号「１」を出力し、この信号「１」をＮＯＴ回路３２３によって反転して信号「０」を生成して送信する。ただし、実施形態２はこのような構成に限定されるものでなく、故障信号発生回路３０７から直接信号「０」を送信するものであってもよい。このような実施形態２によれば、故障信号受信回路１０７、故障信号受信回路３０３は、故障信号と応答信号及び制御信号とを識別することができる。

また、実施形態２にあっては、上記した通信のフォーマットと図４に示したＡＮＤ回路３２１及び３２２、ＮＯＴ回路３２３とによって通信データ「０」が優先して光ファイバ４に出力される切換え回路が構成できる。なお、実施形態２において、通信データ「０」を光信号のオン、通信データ「１」を光信号のオフに対応させた場合、図４のＡＮＤ回路３２１、３２２をＯＲ回路に、ＮＯＴ回路３２３をバッファ回路に置き換えて同様の構成を実現することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。実施形態３の説明にあたり、実施形態１、実施形態２と同様の構成については同様の符号を付し、説明の一部を略すものとする。なお、実施形態３は、通信データの「０」を光信号のオフ、通信データの「１」を光信号のオンとして説明する。
実施形態３の電力制御システムは、電力制御装置のマスタ制御装置側及びスレーブ制御装置側の切換え回路が、図８（ａ）、（ｂ）に示すように構成されている。図８は、実施形態３の切換え回路８０１の回路構成を示し、（ｂ）は（ａ）に示した回路の切り換え信号を説明するための表である。図８（ａ）に示すように、切換え回路８０１は、２つのマルチプレクサ８０３と、ＮＯＴ回路８０５とを備えている。

また、図９（ａ）、（ｂ）は、図８に示したマルチプレクサ８０３の真理値を説明するための図である。（ａ）は、マルチプレクサの入力信号Ａ〜Ｄと選択信号Ｓ1、Ｓ0との入出力の関係を示す回路図で、（ｂ）は真理表である。図９によれば、マルチプレクサ８０３は、例えば、選択信号Ｓ1＝０、選択信号Ｓ0＝０の信号がＣＰＵ３１１から入力された場合、入力信号Ａを出力信号Ｙとして出力する。なお、実施形態３では、通信コントローラ３０５は、歩調同期式により通信を行うものである。

実施形態３では、例えば、スレーブ制御装置３ｂのＣＰＵ３１１が、自機に接続された電力変換器８の故障を検出した場合、切換え回路８０１に切り換え信号Ｓ1＝１、切り換え信号Ｓ0＝０が入力される。図８（ｂ）のように、信号｛Ｓ1，Ｓ0｝＝｛１，０｝は、故障信号発生時の切り換え信号であり、故障信号発生回路３０７（入力Ｃ）が出力した故障信号が出力信号Ｙとして光ファイバ４に出力される。この結果、故障信号が、スレーブ制御装置３ａ、３ｃに送信される。

スレーブ制御装置３ａは、スレーブ制御装置３ｂから送信された信号を受信し、この信号が故障信号か否か判断する。ここで、実施形態３の故障信号について説明する。
図１０は、実施形態３の故障信号を説明するための図である。実施形態３では、通信データ「０」が連続して入力し得ない時間Ｔａよりも長い時間Ｔ1を設定する。この時間Ｔ1を故障信号とすることにより、故障信号受信回路３０３が、制御信号や応答信号と故障信号とを識別することができる。なお、実施形態３では、故障信号が、電力制御システムに含まれる制御装置のいずれで発生した信号であるかを判別することはできない。

スレーブ制御装置３ａは、スレーブ制御装置３ｂから信号を受信し、この信号の通信データに含まれる信号「０」が連続して時間Ｔａを超えた時点で受信した信号が故障信号であると判断し、ＣＰＵ３１１へ通知する。ＣＰＵ３１１が切換え回路８０１に切り換え信号Ｓ1＝１、Ｓ0＝１を入力する。切換え回路８０１は、故障信号受信回路３０３で受信した信号Ｄを送信Ｅ／Ｏ１１５を介して次段のマスタ制御装置１に出力する。

また、スレーブ制御装置３ｃは、スレーブ制御装置３ｂから信号を受信し、この信号の通信データ「０」が連続して時間Ｔａを超えた時点で受信した信号が故障信号であると判断する。そして、通信コントローラ３０５が切換え回路８０１に切り換え信号Ｓ1＝１、Ｓ0＝１を入力し、切換え回路８０１から信号Ｄが次段の装置に出力する。以上のようにして、故障信号は、電力制御システムに含まれるすべての制御装置に制御信号を伝達することができる。

なお、実施形態３は、以上述べた歩調同期式の通信フォーマットを用いるものに限定されるものでなく、伝送符号ＮＲＺＩ、プロトコルＨＤＬＣの通信コントローラを用いることもできる。このような場合、実施形態２で述べた時間Ｔｂよりも長い時間Ｔ1の間通信データ「０」が連続する信号を故障信号の単位として採用する。
さらに、通信データ「０」を光信号オン、通信データ「１」を光信号オフに対応させた場合にも、実施形態３の切換え回路８は、以上述べた効果を得ることができる。

以上述べた本発明の実施形態１ないし実施形態３の通信装置によれば、故障信号が発生すると他の信号が双方向モジュール１１３及び光ファイバ４に出力できなくなり、かつ、同時に故障信号が双方向モジュール１１３及び光ファイバ４に出力される。このため、実施形態１ないし３の構成は、通信線を増やすことなく、システムを構成する装置の故障を直ちにマスタ制御装置や他のスレーブ制御装置に通知可能な通信システム及び通信装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態１ないし実施形態３では、マスタ制御装置１、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃが、内部で生成された電気信号を光信号に変換し、光ファイバを使って送受信している。このため、装置間を結ぶ信号線が増えて信号線同士が干渉する、あるいはノイズの影響を受けることをなくすことができる。また、マスタ制御装置１、スレーブ制御装置３ａ〜３ｃ間の結線をも容易にすることができる。
また、本発明の実施形態１ないし実施形態３では、制御信号や応答信号の通信フォーマットに応じて連続して存在し得ない個数以上の「０」のデータを含む信号を故障信号とする。このため、故障信号受信回路が、他の信号と容易に故障信号を識別することができる。

電力制御システムの全体を示した図であって、本発明の実施形態１ないし実施形態３に共通の図である。 本発明の実施形態１の電力制御システムに含まれるマスタ制御装置１の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態１のスレーブ制御装置の動作を説明するための図である。 図３に示した切換え回路の構成をより詳細に示した図である。 本発明の実施形態１で用いられる通信フォーマットを示す図である。 本発明の実施形態１の故障信号を説明するための図である。 本発明の実施形態２で用いられる通信フォーマットを示す図である。 本発明の実施形態３の切換え回路を説明するための図である。 図８に示したマルチプレクサの真理値を説明するための図である。 本発明の実施形態３の故障信号を説明するための図である。 従来の電力変換制御システムを説明するための図である。 図１１に示した切換え回路の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ マスタ制御装置
３ａ、３ｂ、３ｃ スレーブ制御装置
４ 光ファイバ
８ 電力変換器
９ 負荷
１０１，３０９ 局番設定部
１０３，３０７ 故障信号発生回路
１０５，３０５ 通信コントローラ
１０７，３０３，３０８ 故障信号受信回路
１１１，３０１，８０１ 切換え回路
１１２，３１１ ＣＰＵ
１１３ 双方向モジュール
３１３ 駆動パルス発生部
３２１ ＡＮＤ回路
３２３，８０５ ＮＯＴ回路
８０１ 切換え 回路
８０３ マルチプレクサ
１１５ 送信Ｅ／Ｏ
１１７ 受信Ｏ／Ｅ

Claims (6)

1. 複数の通信装置と、前記通信装置間で信号を信号種別によらず送受信する共用回線とを有し、前記通信装置のうちの１つが受信した信号を、前記共用回線を通じて順次後段の通信装置に送信する通信システムであって、
   前記通信装置は、
   故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段によって故障が検出された場合、故障の検出を示す故障信号を発生する故障信号発生手段と、
   前記故障信号が発生した場合、前記共用回線に故障信号を出力するための故障信号出力回路を、他の信号を前記共用回線に出力する回路に代えて形成する出力信号切換手段と、を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記共用回線は、光信号を伝送する光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記故障信号と他の信号とを識別する信号識別手段をさらに備え、当該信号識別手段は、前記故障信号に連続して含まれる１または０のデータの数によって前記故障信号と他の信号とを識別することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記通信装置が負荷に供給される電力の状態を制御する電力制御手段をさらに備え、電力制御システムを構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 信号種別によらず信号を送受信する共用回線を使って他の通信装置と信号を送受信する通信装置であって、
   故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段によって故障が検出された場合、故障の検出を示す故障信号を発生する故障信号発生手段と、
   前記故障信号が発生した場合、前記共用回線に故障信号を出力するための故障信号出力回路を、他の信号を出力する回路に代えて形成する出力信号切換手段と、を備えることを特徴とする通信装置。
6. 負荷に供給される電力の状態を制御する電力制御手段をさらに備え、電力制御装置を構成することを特徴とする請求項５に記載の通信装置。

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