JP2011044901A - 配線の再構築方法及びその方法に使用する子局ターミナル - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置と複数の被制御装置とを接続するために多数の配線を使用するパラレル方式が採用されたシステムを、少数の配線を使用するシリアル方式に容易に低コストで変更できる、配線の再構築方法及びその方法に使用するターミナルを提供する。
【解決手段】本発明に係る第一の配線の再構築方法では、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し異なる信号線を使用して各々独立に制御を行っている伝送システムにおいて、まず、前記制御装置に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局を設ける。また、前記制御装置から前記複数の被制御装置に至る複数の信号線のうちのいずれかを、前記親局から伸びる共通のデータ信号線に転用する。そして、そして、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器と前記共通のデータ信号線との接続部に、前記親局との伝送機能を備えた子局ターミナルを設置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、制御装置と複数の制御対象とを接続する多数の配線を少数の配線に変更する、配線の再構築方法及びその方法に使用する子局ターミナルに関する。

制御装置が複数の制御対象（以下、被制御装置という）の各々に対し制御を行うシステムにおいて、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し異なる信号線を使用して各々独立に制御を行う方式（以下、パラレル方式という）がある。しかしながら、このパラレル方式では、被制御装置を制御装置に接続する信号線の数は被制御装置の入出力機器に接続する信号数だけ必要となる。そのため、被制御装置が移動する場合には、剛性の高くなった信号線の束が被制御装置の動きに追随できずに断線するおそれがあり、また、断線した場合には切れた信号線を見つけることが難しくなる等の問題があった。

そこで、被制御装置を制御装置に接続する信号線の数を減らすための方式として、伝送線を介してシリアル信号を伝送して被制御装置の各々を制御する方式（以下、シリアル方式という）が提案されている。このシリアル方式では、複数の被制御装置との伝送が所定の順番で行われるため、制御装置と被制御装置とを個々の伝送線で接続する必要はなく、伝送に必要となる最小限の数の伝送線（以下、共通のデータ信号線という）による伝送が可能となる。そのため、伝送線の数を大幅に減らすことができる。

ただし、シリアル方式は、パラレル方式と比較し、信号応答が遅くなる、伝送のためのプロトコルが必要になるなどの欠点もある。そこで、シリアル方式の問題を解決するための様々な手法が提案されており、そのような手法として、例えば、特開２００３−１９９１７８号公報に開示されている制御・監視信号伝送システムがある。

この制御・監視信号伝送システムでは、被制御装置のセンサ部の値に応じて監視データ信号を形成し、共通のデータ信号線上を伝送される直列のパルス状電圧信号における所定の位置に重畳することにより、制御信号（制御装置からの出力）と監視信号（被制御装置からの出力）を同時に双方向に伝送することができる。

特開２００３−１９９１７８号公報

上記のように、シリアル方式は、様々な工夫により様々な問題点が解決されており、パラレル方式に代わって採用されるケースが多くなっている。しかしながら、既にパラレル方式を採用した制御システムが構築されている場合、そのシステムを改造するために配線を全て取り除いて新たな制御システムを構築することにはコストや時間が必要となっていた。

そこで本発明は、制御装置と複数の被制御装置とを接続するために多数の配線を使用するパラレル方式が採用されたシステムを、少数の配線を使用するシリアル方式に容易に低コストで変更できる、配線の再構築方法及びその方法に使用する子局ターミナルを提供することを目的とする。

本発明に係る第一の配線の再構築方法では、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し異なる信号線を使用して各々独立に制御を行っているシステムにおいて、まず、前記制御装置に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局を設け、前記制御装置から前記複数の被制御装置に至る複数の信号線のうちのいずれかを、前記親局から延びる共通のデータ信号線に転用する。そして、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器と前記共通のデータ信号線との接続部に、前記親局との伝送機能を備えた子局ターミナルを設置する。

なお、本発明において入力機器および出力機器とは、被制御装置において目的となる動作を行う部分を意図するものであり、監視に必要な情報を収集する装置が入力機器、制御装置からの制御信号に応じた所定の動作を行う装置が出力機器となる。例えば、センサや動作リレーが該当する。

前記共通のデータ信号線には、前記複数の被制御装置に関する監視・制御データが伝送の開始を示すスタート信号に続けて伝送されてもよい。そして、前記子局ターミナルは、共通のデータ信号線側の第一接続端子と前記入力機器または前記出力機器側の第二接続端子を備え、或いは、共通のデータ信号線に接続されるとともに前記入力機器または前記出力機器側の接続端子を備え、前記スタート信号及び前記監視・制御データを構成するクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期するものであってもよい。

また、前記子局ターミナルは気密性を有する柱状体であり、前記第一接続端子及び前記第二接続端子、或いは、前記共通のデータ信号線との接続部及び前記接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続されるものであってもよい。さらに、前記第一接続端子を複数備え、前記第一接続端子同士を接続することで、前記子局ターミナルの複数が前記共通のデータ信号線に対して並列に接続されていてもよい。

本発明に係る第二の配線の再構築方法では、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し異なる信号線を使用して各々独立に制御を行っている伝送システムにおいて、まず、前記制御装置に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局を設け、前記制御装置から前記複数の被制御装置に至る複数の信号線のうちのいずれかを、前記親局から延びる共通のデータ信号線に転用する。そして、共通のデータ信号線から前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に至る支線を分岐させる分岐コネクタ部を、幹線側コネクタと前記親局との伝送機能を備えた支線側コネクタターミナルとで構成する。

上記第二の配線の再構築方法において、前記共通の伝送信号線に、前記複数の被制御装置に関する監視・制御データが伝送の開始を示すスタート信号に続けて伝送されてもよい。そして、前記支線側コネクタターミナルは、前記スタート信号及び前記監視・制御データを構成するクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期するものであってもよい。

上記第一または第二の配線の再構築方法において、前記子局ターミナルまたは前記支線側コネクタターミナルのアドレスは、前記制御装置からの伝送により設定されるものでもよく、予め決められた所定の値が記憶されたものでもよく、或いは、前記制御装置又は前記子局ターミナル或いは前記支線側コネクタターミナルと別体の外部入力装置を介し設定されるものでもよい。

本発明に係る第一の子局ターミナルは、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し制御を行うシステムにおいて使用するものであって、前記制御装置においてパラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局から延びる共通のデータ信号線と、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器との接続部における、前記共通のデータ信号線側に対する第一接続端子と前記入力機器または前記出力機器側に対する第二接続端子とを備える。そして、前記共通のデータ信号線に伝送される、伝送の開始を示すスタート信号及び前記スタート信号に続く前記複数の被制御装置に関する監視・制御データで構成されるクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期する。

上記第一の子局ターミナルは、気密性を有する柱状体であり、前記第一接続端子及び前記第二接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続されるものであってもよい。また、前記第一接続端子を複数備え、前記第一接続端子同士を接続することで、複数が前記共通データ信号線に対し並列に接続されるものであってもよい。

本発明に係る第二の子局ターミナルは、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し制御を行うシステムにおいて使用するものであって、前記制御装置においてパラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局から延びる共通のデータ信号線に接続されるとともに、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に対する接続端子を備える。そして、前記共通のデータ信号線に伝送される、伝送の開始を示すスタート信号及び前記スタート信号に続く前記複数の被制御装置に関する監視・制御データで構成されるクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期する。

上記第二の子局ターミナルは、気密性を有する柱状体であり、前記共通のデータ信号線との接続部及び前記接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続されるものであってもよい。

本発明に係る第三の子局ターミナルは、制御装置が複数の被制御装置の各々に対し制御を行うシステムにおいて使用するもので、前記制御装置においてパラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局から延びる共通のデータ信号線から、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に至る支線を分岐させる、幹線側コネクタと支線側コネクタとで構成される分岐コネクタ部の、前記支線側コネクタとして機能する。そして、前記共通のデータ信号線に伝送される、伝送の開始を示すスタート信号及び前記スタート信号に続く前記複数の被制御装置に関する監視・制御データで構成されるクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期する。

上記第一、第二または第三の子局ターミナルのアドレスは、前記制御装置からの伝送により設定されるものでもよく、予め決められた所定の値が記憶されたものでもよく、或いは、前記制御装置又は前記子局ターミナルと別体の外部入力装置を介し設定されるものでもよい。

本発明に係る配線の再構築方法では、まず、制御装置に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局を設け、制御装置から複数の被制御装置に至る複数の信号線のうちのいずれかを、親局から延びる共通のデータ信号線に転用することで、多数の信号線を必要最低限の少数の配線とする。そして、第一の配線の再構築方法（以下、第一の方法とする）では、被制御装置の入力機器および／または出力機器と共通のデータ信号線との接続部に、親局との伝送機能を備えた子局ターミナルを設置することで、それまでの設備を大きく変更することなく容易に低コストで、パラレル方式接続をシリアル方式に変更できる。また、第二の配線の再構築方法（以下、第二の方法とする）では、共通のデータ信号線から前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に至る支線を分岐させる分岐コネクタ部を、幹線側コネクタと、親局との伝送機能を備えた支線側コネクタターミナルと、で構成することで、それまでの設備を大きく変更することなく容易に低コストで、パラレル方式接続をシリアル方式に変更できる。特に入力機器がセンサである場合、その設置には時間を要し、また限られた空間に設置されていることがあるため、センサそのものに新たな付属物を設けることなくそのまま使用することで、簡易化及び低コスト化に大きな効果が期待できる。なお、上記第一の方法は、被制御装置の入力機器や出力機器をそれまでの信号線に接続するための接続部をそのまま転用できる場合、例えば、中継端子台を使用して複数の入力機器や出力機器を並列に接続する場合に好適である。一方、第二の方法は、複数の入力機器や出力機器を共通のデータ信号線に直接接続する必要が生じた場合に好適である。

上記第一の方法で設置される子局ターミナル、或いは第二の方法で使用する支線側コネクタターミナルが有する伝送機能としては、例えば、共通のデータ信号線に、複数の被制御装置に関する監視・制御データが伝送の開始を示すスタート信号に続けて伝送される場合、スタート信号及び監視・制御データを構成するクロック信号に基づき、スタート信号を起点とし、クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期するものがある。この場合、回路構成が簡単となりコンパクトな実装が可能となる。

上記第一の方法で設置される子局ターミナルは、共通のデータ信号線側の第一接続端子と入力機器または出力機器側の第二接続端子を備えるものになるが、粉塵や水滴が飛散する環境現場、例えば食料品の製造現場では、これら粉塵や水滴への耐久性が必要となる。その場合、子局ターミナルは、気密性を有する柱状体であり、前記第一接続端子及び前記第二接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続されるものが好適である。なお、気密性を維持した状態で接続される場合、子局ターミナルの内部と外部とで圧力差の生じる可能性もあるが、柱状体とすることにより、圧力差に対する耐久性を上げることができる。

また、第一接続端子を複数備えるものであれば、第一接続端子同士を接続することで、子局ターミナルの複数が共通のデータ信号線に対し並列に接続することができ、配線の再構築をより容易に行うことが可能となる。ただし、第一の方法で設置される子局ターミナルは、共通のデータ信号線に対し、第一接続端子を介することなく直接接続することとしてもよい。

上記第一の方法で設置される子局ターミナル、或いは第二の方法で使用される支線側コネクタターミナルのアドレスが、制御装置からの伝送により設定されるものであれば、各子局ターミナルや支線側コネクタに対して個別に物理的な設定作業（例えば、スイッチによる設定作業）を行う必要がなくなり、配線の再構築をより容易に行うことが可能となる。

ただし、アドレスの設定方法に制限はなく、例えば、アドレスとして予め決められた所定の値が記憶されていてもよい。この場合、アドレスの設定作業そのものが不要となる。なお、設定されたアドレス値は、維持補修作業における手間を考慮し、外面に表記しておくことが好ましい。

更に、設定方法として、第一の方法で設置される子局ターミナルや第二の方法で使用される支線側コネクタターミナル、或いは制御装置と別体の外部入力装置を介し設定されるものとしてもよい。上記のように、アドレスが制御装置からの伝送により設定されるものである場合、或いは、アドレスとして予め決められた所定の値が記憶されている場合、子局ターミナルや支線側コネクタターミナルの故障の際、それら故障した子局アドレスや支線側コネクタターミナルのアドレスを検知できない可能性もあるが、外部入力装置を介し設定するものであれば、故障した子局アドレスや支線側コネクタターミナルにおける外部入力装置との伝送機能が動作している限り、外部入力装置においてアドレスの確認を行うことが可能となる。また、各子局ターミナルや支線側コネクタターミナルに対して個別に設定を行う必要があるものの、スイッチによる設定などと比較し、その作業を容易に行うことができる。

本発明に係る第一、第二または第三の子局ターミナルであれば、本発明に係る第一または第二の配線の再構築方法に好適である。

本発明に係る配線の再構築方法により再構築された制御・監視信号伝送システムの実施例を示すシステム構成図である。 同再構築方法が適用された再構築前の制御システムの構成図である。 図１の制御・監視信号伝送システムにおける制御装置のブロック図である。 図１の制御・監視信号伝送システムに使用される子局ターミナルの外観を示す斜視図である。 図１の制御・監視信号伝送システムに使用される分岐コネクタ部における支線側コネクタターミナルの外観を示す斜視図である。 図１の制御・監視信号伝送システムに使用される入力対応型子局ターミナルのブロック図である。 図１の制御・監視信号伝送システムに使用される出力対応型支線側コネクタターミナルのブロック図である。 図１の制御・監視信号伝送システムにおいて親局と子局ターミナルおよび支線側コネクタターミナルとの間で授受される信号のタイムチャート図である。 図１の制御・監視信号伝送システムにおいて他の形態の子局ターミナルで被制御装置をデータ信号線に対し並列に接続した状態を示す図である。 図９の被制御装置の接続に使用される子局ターミナルの外観を示す斜視図である。 図１の制御・監視信号伝送システムにおいて更に他の形態の子局ターミナルの第一接続端子同士の接続によって被制御装置をデータ信号線に対し並列に接続した状態を示す図である。

図１〜９を参照しながら、本発明に係る伝送方式の再構築方法の実施例を説明する。
この実施例の再構築方法が適用される制御システムは、図２に示すように、制御部１１を備える制御装置１０が、複数の被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの各々に対し、異なる信号線を使用して各々独立に制御を行うものである。これら複数の被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち、監視に必要な情報を収集する被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、入力機器２１ａ、２１ｂ、２１ｃとしてセンサを備え、各入力機器２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、プラグ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介し、中継端子台３０ａ、３０ｂから延びる伝送線のソケット２３a、２３ｂ、２３ｃに接続されている。そして、被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃの各々が、制御装置１０の入力ユニット１２に中継端子台３０を経由して接続されている。なお、被制御装置２０ｂにおけるプラグ２２ｂ及び伝送線側のソケット２３ｂは、ＩＰ６７（防水）規格のものが適用されている。また、制御装置１０から複数の被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに至る複数の信号線には、汎用電線が使用されている。

制御装置からの制御信号に応じた所定の動作を行う被制御装置２０ｄは、出力機器２１ｄとしてリレーを備え、各出力機器２１ｄは、プラグ２２ｄを介し、中継端子台３０ｃから延びる伝送線のソケット２３ｄに接続されている。そして、被制御装置２０ｄの各々が、制御装置１０の出力ユニット１３に中継端子台３０ｃを経由して接続されている。

なお、図２において、プラグ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとソケット２３a、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、図示の便宜上間隔を開けて表示されているが、実際には接続された状態となっている。図中、想像線で囲む部分は接続状態であることを示す。また、被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは各種について複数が制御部１１に接続されているが、図２においては、図示の便宜上、各種について一つのみを表示するものとし、図１も同様とする。

図２に示す制御システムを、少数の配線を使用するシリアル方式へと再構築するには、まず、制御装置１０に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局１６を設ける。次に、被制御装置２０ａ、２０ｂとで構成される系列Ａにおいて、被制御装置２０ａの信号線のいずれかを親局１６から伸びる共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮに転用する。一方、被制御装置２０ｃ、２０ｄとで構成される系列Ｂにおいて、被制御装置２０ｃの信号線のいずれかを親局１６から伸びる共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮに転用する。すなわち、共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮとして、２つの系列が残された状態とする。

次に、系列Ａのデータ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された被制御装置２０ａの中継端子台３０ａと、被制御装置２０ｂの中継端子台３０ｂとを接続し、更に、被制御装置２０ａ、２０ｂの入力機器２１ａ、２１ｂと中継端子台３０ａ、３０ｂから延びる信号線との接続部に、親局１６との伝送機能を備えた子局ターミナル２５ａ、２５ｂを設置する。この系列Ａの配線を再構築する方法が、本発明の第一の方法に相当するものである。

一方、系列Ｂのデータ信号線ＤＰ、ＤＮからは、幹線側コネクタ２６ｃ、２６ｄと支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄとで構成された分岐コネクタ部２７を介し、被制御装置２０ｃの入力機器２１ｃおよび被制御装置２０ｄの出力機器２１ｄに至る支線を分岐させる。ここで、支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄは親局１６との伝送機能を備えたものとする。この系列Ｂの配線を再構築する方法が、本発明の第二の方法に相当するものである。

この再構築方法において設けられる親局１６は、図３に示すように、出力データ部６１、タイミング発生部６３、親局出力部６４、親局入力部６５、および入力データ部６６を備える。出力データ部６１は、制御部１１の出力ユニット１３から制御信号データ１５として受けた並列データをシリアルデータとして親局出力部６４へ引き渡す。この制御信号データ１５は、被制御装置２０ｄの出力機器２１ｄへの動作指示を行うものである。

タイミング発生部６３は、発振回路（ＯＳＣ）７１とタイミング発生手段７２からなり、ＯＳＣ７１からクロック信号の基本信号を得たタイミング発生手段７２が、クロック信号を生成し親局出力部６４に引き渡す。親局出力部６４は、制御データ発生手段７３とラインドライバ７４からなり、制御データ発生手段７３が、出力データ部６１から受けたデータと、タイミング発生部６３から受けたクロック信号に基づき制御信号を生成し、ラインドライバ７４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出する。

ラインドライバ７４は、また、ＤＣ電源７５から電源供給を受け、制御信号とともに、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由し、子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、及び支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄの回路電源を供給する。

親局入力部６５は監視信号検出手段７６と監視データ抽出手段７７で構成され、入力データ部６６へ入力データ信号を送出する。監視信号検出手段７６は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃから送出された監視信号を検出する。子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃから送出される監視信号は、後述のように電流の有無で表わされており、スタート信号ＳＴＢが送信された後、子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃの各々から順次受け取るものとなっている。監視信号の監視データは、タイミング発生手段７２の信号に同期して監視データ抽出手段７７で抽出され、直列の入力データ信号として入力データ部６６に送出される。入力データ部６６は、親局入力部６５から受け取った直列の入力データ信号を並列（パラレル）データに変換し、監視信号データ１４として制御部１１の入力ユニット１２へ送出する。

親局１６は、また、伝送インターフェイス回路として、伝送ブリーダ電流回路６７を有している。伝送ブリーダ電流回路６７は、親局出力部６４内のラインドライバ７４に接続されており、共通データ信号線ＤＰとＤＮ間の伝送路を安定化させるものである。

子局ターミナル２５ａ、２５ｂは、共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮ側に対する第一接続端子３３と入力機器２１ａ、２１ｂに対する第二接続端子３２とを備える。第一接続端子３３は前記ソケット２３ａ、２３ｂに、第二接続端子３２は前記プラグ２２ａ、２２ｂにそれぞれ接続されるもので、その形状に制限はなく、各々ソケット２３ａ、２３ｂ及びプラグ２２ａ、２２ｂに適合する型式のものを採用することができる。なお、この実施例において、子局ターミナル２５ｂは、粉塵や水滴が飛散する環境現場で使用されるため、図４に示すように、気密性を有する柱状体であり、第一接続端子３３及び第二接続端子３２は、柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続されるものとなっている。

分岐コネクタ部２７ｃ、２７ｄは、上記のように、幹線側コネクタ２６ｃ、２６ｄと支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄとで構成されている。なお、支線側コネクタターミナル２５ｃは入力機器２１ｃに、支線側コネクタターミナル２５ｄは出力機器２５ｄに接続されるため、内包する回路構成に相違があるものの、同じ外形を有するものとなっている。また、幹線側コネクタ２６ｃと幹線側コネクタ２６ｄは、機能及び外形が同じものとなっている。そこで、図５においては、符号ｃ、ｄは省略し、支線側コネクタターミナルは２５、幹線側コネクタは２６で示すものとする。図５に示すように、幹線側コネクタ２６は、データ信号線ＤＰ、ＤＮに圧着され、それらデータ信号線ＤＰ、ＤＮに接続するためのソケット２８を備える。一方、支線側コネクタ２６は、幹線側コネクタ２６のソケット２８に適合するプラグ（前記子局ターミナル２５ａ、２５ｂの第一接続端子３３に相当するものであるため、以下第一接続端子３３とする）を有し、更に、入力機器２１ｃまたは出力機器２１ｄから伸びる伝送線のプラグ２２を受け入れるためのソケット（子局ターミナル２５ａ、２５ｂの第二接続端子３２に相当するものであるため、以下第二接続端子３２とする）を備えている。

監視に必要な情報を収集する被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する（以下、入力対応型という）、子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃは、図６に示すように、アドレス設定部３８、ターミナル入力回路４０（以下、ＴＮ入力回路４０とする）、及び制御データ信号抽出手段４１を備えている。また、子局ターミナル２５ａ、２５ｂの第一接続端子３３は中継端子台３０から延びる伝送線のソケット２３ａ、２３ｂに接続され、第二接続端子３２には入力機器２１ａ、２１ｂから伸びる伝送線のプラグ２２ａ、２２ｂが接続されている。なお、図６において、入力機器２１ａ、２１ｂ、２１ｃの各々、プラグ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各々、及びソケット２３ａ、２３ｂの各々は実質的に同じ機能を果たすものであるため、図６においては符号ａ、ｂ、ｃは省略し、入力機器は２１、プラグは２２、ソケットは２３で示すものとする。同様に、子局ターミナルと支線側コネクタターミナルは２５で示すものとする。また、支線側コネクタターミナル２５ｃの第一接続端子３３は、幹線側コネクタ２６ｃのソケット２８に接続されているが、幹線側コネクタ２６ｃのソケット２８とソケット２３とはその機能において共通するため、図６におけるソケット２３は、幹線側コネクタ２６ｃのソケット２８も示すものとする。

ＴＮ入力回路４０は、アドレス抽出手段４２、ターミナル入力部４３（以下、ＴＮ入力部４３）及び入力データ部４４で構成されている。アドレス抽出手段４２には、制御装置１０からの伝送によりアドレス設定部３８で設定された自局アドレスが引き渡されるとともに、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮから制御データ信号抽出手段４１を経て、制御データ信号が受け渡される。アドレス抽出手段４２は、これらのデータを基に、自局アドレスのデータを得て、そのデータをＴＮ入力部４３に引き渡す。また、ＴＮ入力部４３には、入力機器２１が取得した監視データ信号が入力データ部４４を介し入力され、Ｉｏｕｔ信号の”ｏｎ”、 ”ｏｆｆ”によるトランジスタ４７の”ｏｎ”、 ”ｏｆｆ”操作により、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号として出力される。

子局ターミナルおよび支線側コネクタターミナル２５は、また、共通データ信号線ＤＰとＤＮの間にダイオード５０を介して並列に挿入されたコンデンサ４９を有する。そして、パルス状電圧信号である制御信号における低電圧期間に、このコンデンサ４９が充電電圧を保持している間、ダイオード５０が”ｏｆｆ”することを利用し、監視信号としての電流信号を送出するものとなっている。なお、コンデンサ４９のデータ信号線ＤＰ側端子とデータ信号線ＤＰとの間にはダイオード５０が挿入されているため、制御信号における高電圧期間は、データ信号線ＤＰからダイオード５０を介してデータ信号線ＤＮ側へ充電電流が流れ、コンデンサ４９が充電される。つまり、同一伝送クロック期間で、親局１６と子局ターミナル２５または親局１６と支線側コネクタターミナル２５の双方向データ伝送が実現できる（全２重伝送）。

なお、子局ターミナルおよび支線側コネクタ２５は、特に専用の電源を保有していないが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮから供給される、電源を重畳されたパルス信号から、ターミナル２５内部で使用する電源電圧を、ダイオードとコンデンサと三端子電源素子によって作り出している。

一方、支線側コネクタターミナル２５ｄは、制御装置１０からの制御信号に応じた所定の動作を行う被制御装置２０ｄに対応するもの（以下、出力対応型という）で、図７に示すように、アドレス設定部３８、ターミナル出力回路４８（以下、ＴＮ出力回路４８とする）、及び制御データ信号抽出手段４１を備えている。なお、図７において、図６に示す子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃと実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明は省略又は簡略化する。

ＴＮ出力回路４８は、アドレス抽出手段４２、ターミナル出力部４５（以下、ＴＮ出力部４５）及び出力データ部４６で構成されている。アドレス抽出手段４２には、制御装置１０からの伝送によりアドレス設定部３８で設定された自局アドレスが引き渡されるとともに、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮから制御データ信号抽出手段４１を経て、制御データ信号が受け渡される。アドレス抽出手段４２は、これらのデータを基に、自局アドレスのデータを得て、そのデータをＴＮ出力部４５に引き渡す。ＴＮ出力部４５に引き渡されたデータは、更に出力データ部４６に引き渡され、それらデータに基づいて出力機器２１ｄが動作する。

以上のように、図２に示す制御システムを再構築した結果、図１に示すように、制御装置１０と複数の被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを接続する配線の数を減らした制御・監視信号伝送システムとすることができる。しかも、入力機器２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、および出力機器２１ｄに新たな付属物を設けることなくそのまま使用することができるため、簡易化及び低コスト化に大きな効果が期待できる。

再構築された制御・監視信号伝送システムでは、シリアル方式による伝送が行われることになるが、その伝送による伝送信号のタイムチャートを図８に示す。
図８には、親局１６から出力される監視・制御データの信号のアドレス０〜３番地のデータ値が「００１１」であり、アドレス０〜３番地を付与された入力機器２１ａ（センサ）からの入力が「０１０１」である場合が示されている。なお、ここにいうアドレスとは、監視・制御データの信号における位置を表現するためのものである。

図８において、上から３段目の信号Ｖｘが親局１６から共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを介して子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄに伝送される一連のパルス状の伝送クロック信号であり、制御信号に相当する。この信号ＶｘはグランドレベルＧＮＤに対し、２１．５Ｖの平均電源電圧を有し、子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄの内部への電源となっている。また、信号Ｖｘは、自身の通常パルス幅より長い”ｏｎ”時間のパルス信号からなる図示しないスタート信号から始まり、複数の子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄのそれぞれに対するパルスデータが連なった後、信号の最終を識別する図示しないＥＮＤデータで終了する。なお、各子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、及び支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄに対応するデータ単位、すなわち伝送クロック数は予め規定されている。図８の場合、各子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄのそれぞれに１伝送クロックが対応している。ただし、このデータ単位に制限は無く、授受する必要のある情報量に応じ、適宜決めることができる。このスタート信号からエンドデータまでの一連のパルス信号は、親局１６と子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄの間で繰り返し授受される。
なお、上記の通り、この再構築方法が適用される前の制御システムにおいて、制御装置１０から複数の被制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに至る複数の信号線は、汎用電線が使用されているため、これら汎用電線を共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮとして使用できるように、前記伝送クロック信号は低速クロックである２００Ｋｈｚ以下が望ましい。

更に、信号Ｖｘはパルス幅により出力（制御）値を表現しており、１伝送クロックにおいて電圧レベルの高い期間（ＨＩＧＨレベル期間）が短い場合は“０”を表し、長い場合は、“１”を表している。従って、図９に示す信号Ｖｘの０番地、１番地、２番地及び３番地のアドレスの出力データはそれぞれ“０”、“０”、“１”、“１”を表す。

一方、図８において最下段に示す電流信号Ｉｓは、子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、および支線側コネクタターミナル２５ｃから共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを介して親局１６に伝送される電流パルス信号であり、監視信号に相当する。この電流信号Ｉｓは、子局ターミナル２５ａ、２５ｂ、及び支線側コネクタターミナル２５ｃからの入力（監視）値を表現しており、所定の閾値Ｉｔｈより小さい場合は“０”を表し、閾値Ｉｔｈを超えた場合は“１”を表している。また、この電流信号Ｉｓは、上記のとおり、親局１６から送出される制御信号、すなわち、前記信号Ｖｘにおいて電圧レベルの低い期間（ＬＯＷレベル期間）に送出される。つまり、電圧信号に電流信号を重畳して入力信号と出力信号を同時に扱うことが可能となる。なお、電流信号Ｉｓにおけるアドレス番号は前記信号Ｖｘと同じものとなるため、図８に示す電流信号Ｉｓの０番地、１番地、２番地及び３番地のアドレスの入力データはそれぞれ“０”、“１”、“０”、“１”を表すことになる。

子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄのアドレスは、制御装置からの伝送により設定されているが、その設定方式に制限はなく、使用状況に応じて最も適した方式を採用することができる。例えば、アドレス設定部３８に、予め決められた所定のアドレス値を記憶させてもよく、この場合、アドレスの設定作業そのものが不要となる。ただし、設定されたアドレス値は、維持補修作業における手間を考慮し、子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄの外面に表記しておくことが好ましい。

また、子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄ、或いは制御装置１０と別体の外部入力装置を介し設定されるものとしてもよい。アドレスが制御装置１０からの伝送により設定されるものである場合、或いは、アドレスとして予め決められた所定の値が記憶されている場合、子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄの故障の際、それら故障した子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄのアドレスを検知できない可能性もあるが、外部入力装置を介し設定するものであれば、故障した子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄにおける外部入力装置との伝送機能が動作している限り、外部入力装置においてアドレスの確認を行うことが可能となる。また、各子局ターミナル２５ａ、２５ｂおよび支線側コネクタターミナル２５ｃ、２５ｄに対して個別に設定を行う必要があるものの、スイッチによる設定などと比較し、その作業を容易に行うことができる。

被制御装置２０ａ、２０ｂについては、再構築される前の制御システムで使用されていた中継端子台３０ａ、３０ｂから延びる信号線のソケット２３ａ、２３ｂがそのまま転用されているが、これらソケット２３ａ、２３ｂを子局ターミナル２５ａ、２５ｂに代えることとしてもよい。この場合、子局ターミナル２５ａ、２５ｂは、前記第一接続端子３３を有することなく、共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮに接続されることになる。図９に、子局ターミナルが第一接続端子を有することなく共通のデータ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された状態を示す。また、図９で示される、粉塵や水滴が飛散する環境現場で使用される子局ターミナル２５ｂの外観を、図１０に示す。

被制御装置２０ａ、２０ｂは、中継端子台３０を利用して、データ信号線ＤＰ、ＤＮに対し並列に接続されているが、子局ターミナル２５ａ、２５ｂに第一接続端子３３を複数備え、第一接続端子３３同士を接続することで、被制御装置２０ａ、２０ｂを前記共通データ信号線に対し並列に接続してもよい。図１１に、第一接続端子同士の接続によって被制御装置をデータ信号線ＤＰ、ＤＮに対し並列に接続した状態を示す。子局ターミナル２５ａは、２つの第一接続端子３３を接続するための回路を内包しており、第一接続端子３３は子局ターミナル２５ａの筐体に形成されている。一方、子局ターミナル２５ｂは、その気密性を維持するにあたり複数の第一接続端子３３を筐体に直接備えると、実装上のサイズが大きくなるため、２つの第一接続端子３３を備えるアダプタ２９が接続された構成となっている。子局ターミナル２５ａ、２５ｂにおける２つの第一接続端子３３はプラグとされ、渡り線３４の両端に設けられたソケット３５に接続され、被制御装置２０ａ、２０ｂは、この渡り線３４を介して信号線ＤＰ、ＤＮに対し並列に接続されている。

１０ 制御装置
１１ 制御部
１２ 入力ユニット
１３ 出力ユニット
１４ 監視信号データ
１５ 制御信号データ
１６ 親局
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 被制御装置
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 入力機器
２１ｄ 出力機器
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ プラグ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２８、３５ ソケット
２５ａ、２５ｂ 子局ターミナル
２５ｃ、２５ｄ 支線側コネクタターミナル
２６ｃ、２６ｄ 幹線側コネクタ
２７ 分岐コネクタ部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 中継端子台
３２ 第二接続端子
３３ 第一接続端子
３４ 渡り線
３８ アドレス設定部
４０ ターミナル入力回路
４１ 制御データ信号抽出手段
４２ アドレス抽出手段
４３ ターミナル入力部
４４ 入力データ部
４５ ターミナル出力部
４６ 出力データ部
４７ トランジスタ
４８ ターミナル出力回路
４９ コンデンサ
５０ ダイオード
６１ 出力データ部
６３ タイミング発生部
６４ 親局出力部
６５ 親局入力部
６６ 入力データ部
６７ 伝送ブリーダ電流回路
７１ 発信器
７２ タイミング発生手段
７３ 制御データ発生手段
７４ ラインドライバ
７５ ＤＣ電源
７６ 監視信号検出手段
７７ 監視データ抽出手段

Claims (23)

1. 制御装置が複数の被制御装置の各々に対し異なる信号線を使用して各々独立に制御を行っているシステムにおいて、
   前記制御装置に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局を設け、
   前記制御装置から前記複数の被制御装置に至る複数の信号線のうちのいずれかを、前記親局から延びる共通のデータ信号線に転用し、
   前記被制御装置の入力機器および／または出力機器と前記共通のデータ信号線との接続部に、前記親局との伝送機能を備えた子局ターミナルを設置することを特徴とする配線の再構築方法。
2. 前記共通のデータ信号線に、前記複数の被制御装置に関する監視・制御データが伝送の開始を示すスタート信号に続けて伝送され、前記子局ターミナルは、共通のデータ信号線側の第一接続端子と前記入力機器または前記出力機器側の第二接続端子を備え、前記スタート信号及び前記監視・制御データを構成するクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期する請求項１に記載の配線の再構築方法。
3. 前記子局ターミナルは気密性を有する柱状体であり、前記第一接続端子及び前記第二接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続される請求項２に記載の配線の再構築方法。
4. 前記第一接続端子を複数備え、前記第一接続端子同士を接続することで、前記子局ターミナルの複数が前記共通のデータ信号線に対して並列に接続されている請求項２又は３に記載の配線の再構築方法。
5. 前記共通のデータ信号線に、前記複数の被制御装置に関する監視・制御データが伝送の開始を示すスタート信号に続けて伝送され、前記子局ターミナルは、共通のデータ信号線に接続されるとともに前記入力機器または前記出力機器側の接続端子を備え、前記スタート信号及び前記監視・制御データを構成するクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期する請求項１に記載の配線の再構築方法。
6. 前記子局ターミナルは気密性を有する柱状体であり、前記共通のデータ信号線との接続部及び前記接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続される請求項５に記載の配線の再構築方法。
7. 前記子局ターミナルのアドレスは、前記制御装置からの伝送により設定される請求項１ないし６のいずれかに記載の配線の再構築方法。
8. 前記子局ターミナルのアドレスとして、予め決められた所定の値が記憶されている請求項１ないし６のいずれかに記載の配線の再構築方法。
9. 前記子局ターミナルのアドレスは、前記制御装置又は前記子局ターミナルと別体の外部入力装置を介し設定される請求項１ないし６のいずれかに記載の配線の再構築方法。
10. 制御装置が複数の被制御装置の各々に対し異なる信号線を使用して各々独立に制御を行っているシステムにおいて、
    前記制御装置に、パラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局を設け、
    前記制御装置から前記複数の被制御装置に至る複数の信号線のうちのいずれかを、前記親局から延びる共通のデータ信号線に転用し、
    共通のデータ信号線から前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に至る支線を分岐させる分岐コネクタ部を、幹線側コネクタと前記親局との伝送機能を備えた支線側コネクタターミナルとで構成したことを特徴とする配線の再構築方法。
11. 前記共通の伝送信号線に、前記複数の被制御装置に関する監視・制御データが伝送の開始を示すスタート信号に続けて伝送され、前記支線側コネクタターミナルは、前記スタート信号及び前記監視・制御データを構成するクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期する請求項１０に記載の配線の再構築方法。
12. 前記支線側コネクタターミナルのアドレスは、前記制御装置からの伝送により設定される請求項１０または１１に記載の配線の再構築方法。
13. 前記支線側コネクタターミナルのアドレスとして、予め決められた所定の値が記憶されている請求項１０または１１に記載の配線の再構築方法。
14. 前記支線側コネクタターミナルのアドレスは、前記制御装置又は前記子局ターミナルと別体の外部入力装置を介し設定される請求項１０または１１に記載の配線の再構築方法。
15. 制御装置が複数の被制御装置の各々に対し制御を行うシステムにおいて使用するものであって、前記制御装置においてパラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局から延びる共通のデータ信号線と、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器との接続部における、前記共通のデータ信号線側に対する第一接続端子と前記入力機器または前記出力機器側に対する第二接続端子とを備え、
    前記共通のデータ信号線に伝送される、伝送の開始を示すスタート信号及び前記スタート信号に続く前記複数の被制御装置に関する監視・制御データで構成されるクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期することを特徴とする子局ターミナル。
16. 気密性を有する柱状体であり、前記第一接続端子及び前記第二接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続される請求項１３に記載の子局ターミナル。
17. 前記第一接続端子を複数備え、前記第一接続端子同士を接続することで、複数が前記共通のデータ信号線に対し並列に接続される請求項１５又は１６に記載の子局ターミナル。
18. 制御装置が複数の被制御装置の各々に対し制御を行うシステムにおいて使用するものであって、前記制御装置においてパラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局から延びる共通のデータ信号線に接続されるとともに、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に対する接続端子を備え、
    前記共通のデータ信号線に伝送される、伝送の開始を示すスタート信号及び前記スタート信号に続く前記複数の被制御装置に関する監視・制御データで構成されるクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期することを特徴とする子局ターミナル。
19. 前記子局ターミナルは気密性を有する柱状体であり、前記共通のデータ信号線との接続部及び前記接続端子は、前記柱状体の両底面の各々に形成され、塵を通過させない気密性を維持した状態で接続される請求項１８に記載の配線の再構築方法。
20. 制御装置が複数の被制御装置の各々に対し制御を行うシステムにおいて使用するもので、前記制御装置においてパラレル信号とシリアル信号の変換を行う親局から延びる共通のデータ信号線から、前記被制御装置の入力機器および／または出力機器に至る支線を分岐させる、幹線側コネクタと支線側コネクタとで構成される分岐コネクタ部の、前記支線側コネクタとして機能し、
    前記共通のデータ信号線に伝送される、伝送の開始を示すスタート信号及び前記スタート信号に続く前記複数の被制御装置に関する監視・制御データで構成されるクロック信号に基づき、前記スタート信号を起点とし、前記クロック信号により順次アドレスカウンタを更新して伝送同期することを特徴とする子局ターミナル。
21. 前記自局のアドレスは、前記制御装置からの伝送により設定される請求項１５ないし２０のいずれかに記載の子局ターミナル。
22. 前記自局のアドレスとして、予め決められた所定の値が記憶されている請求項１５ないし２０のいずれかに記載の子局ターミナル。
23. 前記自局のアドレスは、前記制御装置又は前記子局ターミナルと別体の外部入力装置を介し設定される請求項１５ないし２０のいずれかに記載の子局ターミナル。
    

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