JP2013258619A - Communication system and backup power supply method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デイジーチェーン方式またはリング方式の配線で複数の通信機器を接続する通信システムに関するものである。 The present invention relates to a communication system in which a plurality of communication devices are connected by daisy chain type or ring type wiring.
従来、コントローラに複数のノ−ドをデイジーチェーン(数珠繋ぎ)で配線する場合において、ノードには同形状のコネクタが2箇所ついており、1台目のノードに2台目のノードを接続し、2台目のノードに3台目のノードを接続する、という具合に繋いでいく。デイジーチェーンイーサネット(登録商標)通信の特徴としては、各ノードが受信したフレームを自身で処理するだけではなく、次のノードに転送する必要があることである。 Conventionally, when a plurality of nodes are wired in a daisy chain to a controller, the node has two connectors of the same shape, and the second node is connected to the first node. The third node is connected to the third node, and so on. A feature of daisy chain Ethernet (registered trademark) communication is that it is necessary not only to process the frame received by each node but also to transfer to the next node.
このようなトポロジの通信方式の1つの大きな問題としては、あるノードの電源がオフになると、その先のノードとの通信が断絶してしまうことである。その理由は、フレ−ムを転送するためにノード内部の電気回路を動作させることが必要であり、ノードの電源がオフになると、回路が動かなくなって、転送ができなくなるからである。図4の例では、コントローラ1に接続されているノード2−1,2−2,2−3,2−4,・・・・のうち3台目のノード2−3の電源がオフになった例を示している。この場合、ノード2−3以降の通信が不可能になる。
One major problem with such a topology communication method is that when a certain node is turned off, communication with the node ahead is interrupted. The reason is that it is necessary to operate an electric circuit inside the node in order to transfer the frame. When the power supply of the node is turned off, the circuit becomes inoperable and transfer is impossible. In the example of FIG. 4, the power of the third node 2-3 among the nodes 2-1, 2-2, 2-3, 2-4... Connected to the
このような問題に対して、図5に示すようにメカニカルリレーを利用する案が提案されている(非特許文献1参照)。図5の例では、ノード2は、フレーム転送部20と、電源スイッチ21と、電源部22と、メカニカルリレー23とを備えている。電源スイッチ21がオンの場合には、図示しない外部電源から電源部22を介してフレーム転送部20に電源電圧が供給される。電源スイッチ21がオフとなり、ノード2の電源がオフとなった場合には、メカニカルリレー23をオンにする。これにより、当該ノード2のフレーム転送部20が動作していなくても、当該ノード2の前後のイーサネットケーブル3をメカニカルリレー23を介して接続することができ、通信機能を維持することができる。
In order to solve such a problem, a proposal using a mechanical relay as shown in FIG. 5 has been proposed (see Non-Patent Document 1). In the example of FIG. 5, the
イーサネットの規格である10BASE−Tや100BASE−TXでは、ノード間のイーサネットケ−ブル配線長が100m以下と定められている。しかしながら、図5に示した構成では、電源がオフになったノードの前後のイーサネットケーブルをメカニカルリレーを介して接続するので、合計のイーサネットケーブルの配線長が100mを超える可能性がある。イーサネットケーブルの配線長が規格で定められている長さを超えると、通信できる保証がなくなる。したがって、メカニカルリレーを利用する構成では、デイジーチェーンイーサネットの総配線長がイーサネットの規格で定められている長さ以下という限定された場合にしか使えないという問題点があった。 In 10BASE-T and 100BASE-TX, which are Ethernet standards, the Ethernet cable wiring length between nodes is set to 100 m or less. However, in the configuration shown in FIG. 5, since the Ethernet cables before and after the node where the power is turned off are connected via the mechanical relay, the total Ethernet cable wiring length may exceed 100 m. If the length of the Ethernet cable exceeds the length specified by the standard, there is no guarantee that communication will be possible. Therefore, the configuration using the mechanical relay has a problem that it can be used only when the total wiring length of the daisy chain Ethernet is limited to the length defined by the Ethernet standard or less.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、通信の信頼性を確保し、システムの適用範囲を拡大することができる通信システムおよびバックアップ給電方法を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a communication system and a backup power supply method that can ensure communication reliability and expand a system application range.
本発明の通信システムは、第1の通信機器と、この第1の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第2の通信機器と、隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備え、前記第1の通信機器は、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルの未使用芯線をバックアップ電源ラインとして、このバックアップ電源ラインに所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部を有し、前記第2の通信機器は、隣接する通信機器との間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部と、このフレーム転送部の電源入力端子に電源電圧を供給する電源部と、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチと、前記電源部から前記フレーム転送部への給電が遮断されたことを検知したときに、前記バックアップ給電スイッチをオンにする給電スイッチ制御部とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムの1構成例は、さらに、前記複数の第2の通信機器のうち最後尾の第2の通信機器と前記第1の通信機器とを接続するイーサネットケーブルを備えることを特徴とするものである。
A communication system according to the present invention includes a first communication device, a plurality of second communication devices connected to the first communication device by a daisy chain method, and an Ethernet cable connecting adjacent communication devices. The first communication device includes a backup power supply unit that applies a predetermined power supply voltage to the backup power supply line using an unused core wire of the Ethernet cable connected to the communication device as a backup power supply line, The communication device is connected to a frame transfer unit that performs an Ethernet frame transfer process with an adjacent communication device, a power supply unit that supplies a power supply voltage to a power input terminal of the frame transfer unit, and a self-communication device. A backup power supply line that connects or disconnects the backup power line of the Ethernet cable and the power input terminal of the frame transfer unit. And pitch, when power from the power supply unit to the frame transfer unit detects that it has been blocked, is characterized in that it has a power supply switch controller for turning on the backup power supply switch.
In addition, one configuration example of the communication system of the present invention further includes an Ethernet cable that connects the second communication device at the end of the plurality of second communication devices and the first communication device. It is a feature.
また、本発明は、第1の通信機器と、この第1の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第2の通信機器と、隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備えた通信システムにおいて前記第2の通信機器の電源をバックアップするバックアップ給電方法であって、前記第2の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部に電源が供給されているか否かを判定する給電判定ステップと、前記第2の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部への給電が遮断されたと判定したときに、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子とを接続するバックアップ給電ステップとを備え、前記バックアップ電源ラインは、イーサネットケーブルの未使用芯線であり、前記第1の通信機器内のバックアップ電源部から所定の電源電圧が印加されることを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムのバックアップ給電方法の1構成例は、さらに、前記複数の第2の通信機器のうち最後尾の第2の通信機器と前記第1の通信機器とがイーサネットケーブルで接続されることを特徴とするものである。
In addition, the present invention includes a first communication device, a plurality of second communication devices connected to the first communication device by a daisy chain method, and an Ethernet cable that connects adjacent communication devices. A backup power supply method for backing up the power supply of the second communication device in a communication system, wherein the second communication device determines whether power is supplied to a frame transfer unit in the communication device. A backup power line of an Ethernet cable connected to the communication device and the frame transfer unit when the determination step determines that the power supply to the frame transfer unit in the communication device is interrupted A backup power feeding step for connecting the power input terminal to the power input terminal, wherein the backup power line is an unused core of an Ethernet cable. Ri, is characterized in that the predetermined power supply voltage from the backup power supply unit in the first communication device is applied.
Further, in one configuration example of the backup power supply method of the communication system according to the present invention, the last second communication device of the plurality of second communication devices and the first communication device are connected by an Ethernet cable. It is characterized by that.
本発明によれば、第2の通信機器内のフレーム転送部への給電が遮断されたときに、この第2の通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインとフレーム転送部の電源入力端子とを接続することにより、第1の通信機器のバックアップ電源部から第2の通信機器のフレーム転送部に電力を供給することができる。本発明では、イーサネットケーブルを接続する従来のメカニカルリレーのような手段を使用しないので、第2の通信機器の前後のイーサネットケーブルの配線長がこの第2の通信機器の電源のオン/オフによって変わることがなく、イーサネットケーブルの配線長をイーサネットの規格で定められている長さ以下に抑えることが容易になる。その結果、本発明では、通信の信頼性を確保することができ、従来のメカニカルリレーを使用する場合と比べて、通信システムの適用範囲を拡大することができる。 According to the present invention, when the power supply to the frame transfer unit in the second communication device is interrupted, the backup power line of the Ethernet cable connected to the second communication device and the power input terminal of the frame transfer unit Can be connected to the frame transfer unit of the second communication device from the backup power supply unit of the first communication device. In the present invention, since a means such as a conventional mechanical relay for connecting the Ethernet cable is not used, the wiring length of the Ethernet cable before and after the second communication device changes depending on the on / off of the power supply of the second communication device. This makes it easy to keep the length of the Ethernet cable below the length specified by the Ethernet standard. As a result, in the present invention, communication reliability can be ensured, and the application range of the communication system can be expanded as compared with the case where a conventional mechanical relay is used.
また、本発明では、複数の第2の通信機器のうち最後尾の第2の通信機器と第1の通信機器とを接続するイーサネットケーブルを設けることにより、リング方式の配線を実現することができ、第2の通信機器に接続される2本のイーサネットケーブルのうち一方が断線したとしても、他方のイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインを介して第2の通信機器のフレーム転送部に電力を供給することができる。 Further, in the present invention, ring-type wiring can be realized by providing an Ethernet cable that connects the last second communication device and the first communication device among the plurality of second communication devices. Even if one of the two Ethernet cables connected to the second communication device is disconnected, power is supplied to the frame transfer unit of the second communication device via the backup power line of the other Ethernet cable. Can do.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係るデイジーチェーンイーサネット通信システムの構成を示すブロック図、図2は本発明の第1の実施の形態に係るノードの構成を示すブロック図である。
デイジーチェーンイーサネット通信システムは、コントローラやスイッチングハブなどの通信機器である第1のノード1aと、第1のノード1aにデイジーチェーン方式(数珠繋ぎ)で接続された、設備機器や端末などの通信機器である複数の第2のノード2a−1〜2a−N(Nは2以上の整数)と、ノード間を接続するイーサネットケーブル3とから構成される。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a daisy chain Ethernet communication system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a node according to the first embodiment of the present invention.
The daisy chain Ethernet communication system is a communication device such as a facility device or a terminal that is connected to the
第1のノード1aは、隣接するノードとの間でイーサネットフレームの送受信処理を行う通信部10と、第1のノード1aに接続されるイーサネットケーブル3の未使用芯線をバックアップ電源ラインとして、このバックアップ電源ラインに所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部11とを有する。
The
図2に示すように、第2のノード2a(2a−1〜2a−N)は、隣接するノードとの間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部20と、電源スイッチ21と、第2のノード2aの各構成要素に所定の電源電圧を供給する回路である電源部22と、第2のノード2aに接続されるイーサネットケーブル3のバックアップ電源ラインとフレーム転送部20の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチ24と、電源部22からフレーム転送部20への給電が遮断されたことを検知したときに、バックアップ給電スイッチ24をオンにする給電スイッチ制御部25と、前方(図1、図2左側)のノードとの接続を行うためのポート26と、後方(図1、図2右側)のノードとの接続を行うためのポート27とを有する。
As shown in FIG. 2, the
本実施の形態では、任意の第2のノード2aの電源がオフになっても、イーサネットフレ−ムの転送が中断されないように、フレーム転送に必要な電気回路であるフレーム転送部20の電力をバックアップする。このバックアップのための電源は、イーサネットケ−ブル3(100BASE−TXのCAT5のケーブル)の2組の未使用芯線のうち1組をバックアップ電源ライン31として利用して提供される。
In the present embodiment, the power of the
なお、第2のノード2aにおいて、ポート26に接続されたイーサネットケーブル3のバックアップ電源ライン31とポート27に接続されたイーサネットケーブル3のバックアップ電源ライン31とは、配線28によって接続されるようになっている。つまり、第2のノード2aの前後のイーサネットケーブル3のバックアップ電源ライン31は、第2のノード2aを介して連結されるようになっている。
In the
第2のノード2aの電源がオンの場合、給電スイッチ制御部25は、バックアップ給電スイッチ24をオフにする。この場合、図示しない外部電源から電源部22を介してフレーム転送部20に電源電圧が供給される。このように、通常時には、フレーム転送部20を含むノード全体の構成に外部電源から電力が供給される。
When the power supply of the
第1のノード1aの通信部10は、隣接する第2のノード2a(図1の例では2a−1)にイーサネットフレームを送出し、隣接する第2のノード2aから送出されたイーサネットフレームを受信する。
第2のノード2aの各々のフレーム転送部20は、前方(図1、図2左側)のノードから受信したイーサネットフレームを必要に応じて処理すると共に、このイーサネットフレームを後方(図1、図2右側)のノードに転送する。また、フレーム転送部20は、後方のノードから受信したイーサネットフレームを必要に応じて処理すると共に、このイーサネットフレームを前方のノードに転送する。
The
Each
次に、例えばユーザの操作ミスによる電源スイッチ21のオフや電源部22の故障によって、複数の第2のノード2aのうち少なくとも1台の第2のノード2aの電源がオフとなった場合には、外部電源からの給電が遮断され、当該第2のノード2aの動作が停止する。このとき、当該第2のノード2aの給電スイッチ制御部25は、電源がオフになると同時に、バックアップ給電スイッチ24をオンにする。第1のノード1aのバックアップ電源部11は、イーサネットケーブル3のバックアップ電源ライン31に所定のDC電源電圧(例えばDC12V)を印加している。したがって、バックアップ電源部11からバックアップ電源ライン31およびバックアップ給電スイッチ24を介してフレーム転送部20のみに電源電圧が供給されるので、フレーム転送部20は、イーサネットフレームの受信や転送などの通信機能を維持することができる。
Next, when the power of at least one
本実施の形態では、イーサネットケーブルを接続する従来のメカニカルリレーのような手段を使用しないので、第2のノード2aの前後のイーサネットケーブル3の配線長がこの第2のノード2aの電源のオン/オフによって変わることがなく、イーサネットケーブル3の配線長をイーサネットの規格で定められている長さ(例えば100m)以下に抑えることが容易になる。その結果、本実施の形態では、通信の信頼性を確保することができ、従来のメカニカルリレーを使用する場合と比べて、デイジーチェーンイーサネット通信システムの適用範囲を拡大することができる。
In the present embodiment, since a means such as a conventional mechanical relay for connecting the Ethernet cable is not used, the wiring length of the
なお、給電スイッチ制御部25は、常時、バックアップ電源ライン31から電力の供給を受けてバックアップ給電スイッチ24を制御する。ただし、第2のノード2aの電源がオンである通常時には、第2のノード2aの他の構成と同様に、外部電源から電力の供給を受けるようにしてもよい。
The power supply
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図3は本発明の第2の実施の形態に係るデイジーチェーンイーサネット通信システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第1の実施の形態のデイジーチェーン方式の配線に、最後尾の第2のノード2a−Nと第1のノード1aとを接続するイーサネットケーブル3を追加して、リング(環)方式の配線にしたものである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a daisy chain Ethernet communication system according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, an
第1のノード1aおよび第2のノード2aの動作は第1の実施の形態で説明したとおりである。
本実施の形態では、リング方式の配線とすることにより、第2のノード2aに接続される2本のイーサネットケーブル3のうち一方が断線したとしても、他方のイーサネットケーブル3のバックアップ電源ライン31を介して第2のノード2aのフレーム転送部20に電力を供給することができる。
The operations of the
In the present embodiment, by using ring-type wiring, even if one of the two
なお、第1、第2の実施の形態における第1のノード1aおよび第2のノード2aの各々は、例えばCPU、記憶装置、電源回路及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各々のノードのCPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第1、第2の実施の形態で説明した処理を実行する。
Note that each of the
本発明は、デイジーチェーン方式またはリング方式の配線で複数の通信機器を接続する通信システムに適用することができる。 The present invention can be applied to a communication system in which a plurality of communication devices are connected by daisy chain or ring wiring.
1a…第1のノード、2a−1〜2a−N…第2のノード、3…イーサネットケーブル、10…通信部、11…バックアップ電源部、20…フレーム転送部、21…電源スイッチ、22…電源部、24…バックアップ給電スイッチ、25…給電スイッチ制御部、26,27…ポート、31…バックアップ電源ライン。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
この第1の通信機器にデイジーチェーン方式で接続される複数の第2の通信機器と、
隣接する通信機器間を接続するイーサネットケーブルとを備え、
前記第1の通信機器は、
自通信機器に接続されるイーサネットケーブルの未使用芯線をバックアップ電源ラインとして、このバックアップ電源ラインに所定の電源電圧を印加するバックアップ電源部を有し、
前記第2の通信機器は、
隣接する通信機器との間でイーサネットフレームの転送処理を行うフレーム転送部と、
このフレーム転送部の電源入力端子に電源電圧を供給する電源部と、
自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子との接続または遮断を行うバックアップ給電スイッチと、
前記電源部から前記フレーム転送部への給電が遮断されたことを検知したときに、前記バックアップ給電スイッチをオンにする給電スイッチ制御部とを有することを特徴とする通信システム。 A first communication device;
A plurality of second communication devices connected in a daisy chain manner to the first communication device;
Ethernet cable to connect between adjacent communication devices,
The first communication device is:
Having an unused core wire of an Ethernet cable connected to its own communication device as a backup power supply line, and having a backup power supply unit that applies a predetermined power supply voltage to this backup power supply line,
The second communication device is:
A frame transfer unit that performs Ethernet frame transfer processing between adjacent communication devices;
A power supply unit for supplying a power supply voltage to the power input terminal of the frame transfer unit;
A backup power supply switch for connecting or blocking the backup power line of the Ethernet cable connected to the communication device and the power input terminal of the frame transfer unit;
And a power supply switch control unit that turns on the backup power supply switch when it is detected that power supply from the power supply unit to the frame transfer unit is cut off.
さらに、前記複数の第2の通信機器のうち最後尾の第2の通信機器と前記第1の通信機器とを接続するイーサネットケーブルを備えることを特徴とする通信システム。 The communication system according to claim 1, wherein
The communication system further comprises an Ethernet cable for connecting the second communication device at the end of the plurality of second communication devices and the first communication device.
前記第2の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部に電源が供給されているか否かを判定する給電判定ステップと、
前記第2の通信機器が、自通信機器内のフレーム転送部への給電が遮断されたと判定したときに、自通信機器に接続されるイーサネットケーブルのバックアップ電源ラインと前記フレーム転送部の電源入力端子とを接続するバックアップ給電ステップとを備え、
前記バックアップ電源ラインは、イーサネットケーブルの未使用芯線であり、前記第1の通信機器内のバックアップ電源部から所定の電源電圧が印加されることを特徴とする通信システムのバックアップ給電方法。 In the communication system, comprising: a first communication device; a plurality of second communication devices connected to the first communication device by a daisy chain method; and an Ethernet cable connecting adjacent communication devices. A backup power supply method for backing up the power of the communication equipment of
A power supply determination step for determining whether the second communication device is supplied with power to a frame transfer unit in the communication device;
When the second communication device determines that the power supply to the frame transfer unit in the communication device is cut off, the backup power line of the Ethernet cable connected to the communication device and the power input terminal of the frame transfer unit And a backup power supply step for connecting
The backup power supply method for a communication system, wherein the backup power supply line is an unused core wire of an Ethernet cable, and a predetermined power supply voltage is applied from a backup power supply unit in the first communication device.
さらに、前記複数の第2の通信機器のうち最後尾の第2の通信機器と前記第1の通信機器とがイーサネットケーブルで接続されることを特徴とする通信システムのバックアップ給電方法。 In the backup power supply method of the communication system according to claim 3,
Further, a backup power feeding method for a communication system, characterized in that the last second communication device of the plurality of second communication devices and the first communication device are connected by an Ethernet cable.
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JP2018180699A (en) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 富士電機株式会社 | Determination device, control device, control system, determination method and program |
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