JP2006279683A

JP2006279683A - 光アクティブスターカプラ

Info

Publication number: JP2006279683A
Application number: JP2005097603A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sato; 正佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】伝送異常個所の判定が困難な場合に、システムの稼動を継続しながら、よりシステマチックに伝送異常個所を特定することができる光アクティブスターカプラを提供することである。
【解決手段】伝送ポート１４ａ〜１４ｎは、ローカルエリアネットワークに接続された伝送ノード１２ａ〜１２ｎと信号を送受信し、信号分配回路１７は伝送ポート１４ａ〜１４ｎからの受信信号を他の伝送ポート１４に分配する。伝送回路１８は信号分配回路１７からの受信信号に基づいて伝送異常を検出し、異常表示部１９は伝送回路１８で検出された伝送異常を表示する。これにより、保守員が目視で異常個所を判断することができ、異常個所の交換や切離しを迅速に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを用いたローカルエリアネットワークの光伝送に用いられる光アクティブスターカプラに関する。

制御プラントシステムでは、コントローラや入出力装置等の制御機器が各所に点在し、それをローカルエリアネットワークで結んでデータの交換を行っている。ローカルエリアネットワークには、その伝送路形態から、バス型、スター型、およびループ型があり、伝送媒体（例えば電気、光）や制御機器の配置から、それに適合したものを選択して使用している。

一般的に、ループ型は隣合う伝送ノード間の通信状態を常に確認しているので異常個所の特定は比較的容易である。それに対してバス型や単純な光信号を集合／分配する光アクティブスターカプラで構成されるスター型のローカルネットワークにおいては、共通の伝送路に各伝送ノードが接続されているので、共通伝送路の故障がシステム全体に影響しやすく、またその異常個所を特定することが困難な場合がある。

光アクティブスターカプラとして、入力ポートを各別に備えた複数の光受信機と、出力ポートを各別に備え複数の光受信機とそれぞれ対をなして設けられた複数の光送信機と、これら複数の光送信機に、各光送信機が対をなす光受信機以外の光受信機による受信出力をそれぞれ論理和処理をして与える結合マトリックス回路とを具備したものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は、従来の光アクティブスターカプラ１１の構成図である。複数の伝送ノード１２ａ〜１２ｎが伝送ケーブル１３ａ〜１３ｎで光アクティブスターカプラ１１の伝送ポート１４ａ〜１４ｎに接続されている。伝送ポート１４ａ〜１４ｎは光受信回路１５ａ〜１５ｎと光送信回路１６ａ〜１６ｎから成り、信号分配回路１７は伝送ポート１４ａ〜１４ｎからの受信信号を他の伝送ポート１４ａ〜１４ｎに分配する。
特開昭６３−３３８１１号公報

しかし、光アクティブスターカプラ１１を使用したスター型システムにおいては、稼動年月が経過するにつれ、伝送ノード１２ａ〜１２ｎを構成する部品の経年劣化や伝送路の環境の変化により伝送異常が発生することがある。制御プラントは２４時間連続運転しているものが多く、調査のためにシステムを停止する時間を十分に取ることができず、運転を継続させながら異常個所の特定と修理を行わなければならないことが多い。

従来の光アクティブスターカプラ１１は信号分配回路１７で伝送信号の分配を行うのみであるので、伝送異常現象に対しては、各伝送ノード１２ａ〜１２ｎの伝送ＲＡＳ（Remote Access Service）情報から異常個所の推定を行い交換／修理を行っている。この場合、発生する伝送異常現象が低頻度であったり、その伝送異常現象が定まらない場合は特定が非常に困難な場合があり、このような場合は伝送ノード１２ａ〜１２ｄや伝送経路を網羅して交換するしかなく、対応に時間と費用がかかることがある。

本発明の目的は、伝送異常個所の判定が困難な場合に、システムの稼動を継続しながら、よりシステマチックに伝送異常個所を特定することができる光アクティブスターカプラを提供することである。

本発明の光アクティブスターカプラは、ローカルエリアネットワークに接続された伝送ノードと信号を送受信する伝送ポートと、前記伝送ポートからの受信信号を他の伝送ポートに分配する信号分配回路と、前記信号分配回路からの受信信号に基づいて伝送異常を検出する伝送回路と、前記伝送回路で検出された伝送異常を表示する異常表示部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光アクティブスターカプラに伝送異常が発生した場合には、異常表示装置に表示するので保守員が目視で異常個所を判断することができ、異常個所の交換や切離しを迅速に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる光アクティブスターカプラ１１の構成図である。この第１の実施の形態は、図４に示した従来例に対し、信号分配回路１７からの受信信号に基づいて伝送異常を検出する伝送回路１８と、伝送回路１８で検出された伝送異常を表示する異常表示部１９とを追加して設けたものである。図４と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

複数の伝送ノード１２ａ〜１２ｎは伝送ケーブル１３ａ〜１３ｎで光アクティブスターカプラ１１の伝送ポート１４ａ〜１４ｎに接続され、伝送ポート１４ａ〜１４ｎからの受信信号は信号分配回路１７に入力される。信号分配回路１７は受信信号を他の伝送ポート１４ａ〜１４ｎに分配する。伝送ポート１４ａ〜１４ｎは光受信回路１５ａ〜１５ｎと光送信回路１６ａ〜１６ｎとから構成されている。伝送回路１８は、伝送ノード１２ａ〜１２ｎと同様に伝送フレームの送受信を行うとともに伝送異常を検出し、伝送回路１８で検出された伝送異常状態は異常表示部１９に表示される。

図２は、本発明の第１の実施の形態における伝送回路１８の構成図である。伝送回路１８は、信号分配回路１７と信号の授受を行い伝送制御する伝送コントローラ２０と、この伝送コントローラ２０と送受信フレームのデータを一時保存するとともに伝送プロトコルソフトウェアを格納するメモリ２１と、メモリ２１に格納されたソフトウェアに従い伝送制御と伝送異常監視を行うＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２が検出した異常情報を異常表示部１９に表示するための駆動回路２３とから構成されている。ＣＰＵ２２、メモリ２１、伝送コントローラ２０は内部バス２４で結ばれている。

産業用のローカルエリアネットワークは、制御に必要な実時間性を重視しており、このためトークンパッシング方式を採っていることが多い。この場合、伝送フレームの流れ（フレームシーケンス）には順序性がある。

本発明の実施の形態では、光アクティブスターカプラ１１に内蔵された伝送回路１８が全伝送ポート１４ａ〜１４ｎに接続された伝送路信号のオワ信号を受信して、各伝送ノード１２ａ〜１２ｎから送信された伝送フレームを受信して、受信した伝送フレームにタイムスタンプを付け格納する。また、トークンパッシング方式では、フレームシーケンスが決まっており、外乱等で伝送異常が発生するとシーケンスが乱れたり、シーケンスを再構築する処理が行われる。この際には、伝送路は回線制御のために使用されるので、通常のデータを送信するための伝送フレームは一時的に流れなくなる。

そこで、伝送回路１８のＣＰＵ２２は受信フレームの送信元アドレスを監視しフレームシーケンスの乱れを検出する。また、受信フレームにタイムスタンプされた時刻情報から伝送中断を検出する。ＣＰＵ２２はこのような異常を検出すると、その異常の直前までに受信した伝送フレームの状態を異常表示部１９に一定時間表示する。これにより、保守員は異常表示部１９の点灯状態を見て、異常がどの伝送ノード１２ａ〜１２ｎから発生したかを目視することができる。異常が頻発している場合は、表示は常に同様の表示になり故障箇所を特定し容易に交換することができる。

以上の説明では、異常が頻繁に発生した場合について説明したが、発生頻度が低い場合は保守要員がその場所で監視続けることには無理がある。そこで、光アクティブスターカプラ１１に追加した伝送回路１８に伝送ノードアドレスを与え、伝送回路１８を一つの伝送ノードとし、伝送回路１８で検出した異常検出情報を他の伝送ノード１２ａ〜１２ｎに送信させるようにする。

第１の実施の形態によれば、光アクティブスターカプラ１１にフレームシーケンスを監視する伝送回路１８を設け、異常表示部１９にその異常を表示するので、異常が頻発する場合は保守員が目視で異常個所を判断することができ、異常個所の交換や切離しを迅速に行うことができる。従って、新たに回線をモニタする装置を接続する必要がない。また、低頻度で発生する異常にたいしても、その異常情報を他の伝送ノードに送信するので、他の伝送ノードが異常を認識し蓄積することで異常個所の特定が可能になる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係わる光アクティブスターカプラ１１の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、伝送回路１８として第１の伝送回路１８ａ及び第２の伝送回路１８ｂを設け、信号分配回路１７に対して伝送ポート１４ａ〜１４ｎをセグメント化するセグメント分割情報を設定する設定スイッチ２５と、第１の伝送回路１８ａ及び第２の伝送回路１８ｂ間でセグメント化された伝送ポート１５間のデータ交換を行うための共有メモリ２６とを追加して設けたものである。第１の伝送回路１８ａ及び第２の伝送回路１８ｂは、設定スイッチ２５でセグメント化され自己に割り当てられた伝送ポートの受信信号を信号分配回路１７から受信し伝送異常を検出する。

図３において、光アクティブスターカプラ１１の伝送回路１８として第１の伝送回路１８ａ及び第２の伝送回路１８ｂを設け、第１の伝送回路１８ａと第２の伝送回路１８ｂとの間にデータ交換を行う共有メモリ（デュアルポートメモリ）２６を設けている。また、信号分配回路１７に対してセグメント分割情報を設定するスイッチ２５を設けている。

コネクタの緩みや光送信パワーの低下等のように不安定な異常原因の場合には、異常現象も不安定で判定ができないケースがある。この場合は伝送路を分割して発生セグメントを狭めていくことによって異常個所を特定する。すなわち、設定スイッチ２５は、伝送ポート１４ａ〜１４ｎを第１の伝送回路１８ａを含むセグメントと、第２の伝送回路１８ｂを含むセグメントとのいずれのセグメントに割当てるかを設定する。

これによって、信号分配回路１７は同一セグメントの伝送ポート１４間のみに信号を分配し、セグメント間の信号分配を行わない。このため、セグメントは互いに伝送路が絶縁状態になり独立の伝送システムとして動作するので、異常個所を含んだセグメントのみに異常現象が発生する。

独立したセグメント間の通信は、第１の伝送回路１８ａと第２の伝送回路１８ｂとが共有メモリ２６を介して中継するので、見かけ上、システムはセグメント分割前の状態と同じになり、伝送システムに接続する制御機器に影響を与えることがない。以上の説明では、伝送システムを２つのセグメントに分割する場合について説明したが、２つ以上の複数のセグメントに分割するようにしても良い。

第２の実施の形態によれば、不安定の故障で故障の推定ができない場合でも、伝送システムを複数のセグメントを分割することで異常個所の範囲を狭めることができる。また、見かけ上、伝送データは継続して伝送されるので既存システムに対して影響なく、運転を継続して調査が可能である。

本発明の第１の実施の形態に係わる光アクティブスターカプラの構成図。本発明の第１の実施の形態における伝送回路の構成図。本発明の第２の実施の形態に係わる光アクティブスターカプラの構成図。従来の光アクティブスターカプラの構成図。

符号の説明

１１…光アクティブスターカプラ、１２…伝送ノード、１３…伝送ケーブル、１４…伝送ポート、１５…光受信回路、１６…光送信回路、１７…信号分配回路、１８…伝送回路、１９…異常表示部、２０…伝送コントローラ、２１…メモリ、２２…ＣＰＵ、２３…駆動回路、２４…内部バス、２５…設定スイッチ、２６…共有メモリ

Claims

ローカルエリアネットワークに接続された伝送ノードと信号を送受信する伝送ポートと、前記伝送ポートからの受信信号を他の伝送ポートに分配する信号分配回路と、前記信号分配回路からの受信信号に基づいて伝送異常を検出する伝送回路と、前記伝送回路で検出された伝送異常を表示する異常表示部とを備えたことを特徴とする光アクティブスターカプラ。
前記伝送回路は、検出した伝送異常をローカルエリアネットワークに接続された他の伝送ノードに送信することを特徴とする請求項１記載の光アクティブスターカプラ。
前記伝送回路は、受信信号の送信元アドレスに基づいてフレームシーケンスの異常を検出し、また、受信信号の時刻情報に基づいて伝送中断を検出し、伝送異常として出力することを特徴とする請求項１または２記載の光アクティブスターカプラ。
ローカルエリアネットワークに接続された伝送ノードと信号を送受信する伝送ポートと、前記伝送ポートからの受信信号を他の伝送ポートに分配する信号分配回路と、前記信号分配回路に対して前記伝送ポートをセグメント化するセグメント分割情報を設定する設定スイッチと、前記設定スイッチで前記セグメント化され自己に割り当てられた伝送ポートの受信信号を前記信号分配回路から受信し伝送異常を検出する複数の伝送回路と、複数の伝送回路間でセグメント化された伝送ポート間のデータ交換を行うための共有メモリと、前記伝送回路で検出された伝送異常を表示する異常表示部とを備えたことを特徴とする光アクティブスターカプラ。