JP2016164736A

JP2016164736A - 監視制御システム

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Publication number: JP2016164736A
Application number: JP2015044908A
Authority: JP
Inventors: 高橋　誠; Makoto Takahashi; 誠高橋; 淳清田; Atsushi Kiyota
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2016-09-08
Also published as: TWI599198B; US20160259388A1; TW201640859A; CN105938339A; CN105938339B

Abstract

【課題】制御モジュール群の中の全ての制御モジュールに対して、より容易に電源が供給できるようにする。
【解決手段】制御モジュール１０１は、一方に隣接する制御モジュール１０１との間で給電信号を接続する第１給電信号接続部１１２と、他方に隣接する制御モジュール１０１との間で給電信号を接続するための第２給電信号接続部１１４とを備える。同一の制御モジュール１０１内で、第１給電信号接続部１１２、第２給電信号接続部１１４、および監視制御処理部１０２の電源入力部とは互いに接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の制御対象を制御する監視制御システムにおいて、ネットワーク接続されて制御対象ごとに用いられる制御モジュールから構成された監視制御システムに関する。

ビルなどの建築物に設けられている設備やプラント設備の監視制御では、ネットワークで接続された監視制御システムが用いられている。このようなシステムでは、アプリケーションソフトウェアを実行して情報収集機能や制御機能などの各種機能を提供する制御機器などの制御モジュールを用いている（特許文献１参照）。また、制御モジュールを用いた制御対象の制御では、データ通信路を介して複数の制御モジュールを相互接続し、これら制御モジュール間で各種情報をやり取りすることにより、各制御モジュールで個々の設備（制御対象）を監視制御している。

このようなネットワークを用いた監視制御システムにおいて、制御モジュール間でより高速なデータ通信を行うため、通信方式としてイーサネット（Ethernet／IEEE802.3u:100BASE-T：登録商標）が用いられるようになってきている。また、監視制御のためのネットワークシステムでは、各制御モジュールに２つのポートを設け、ＵＴＰ（Unshielded Twist Pair cable）などの通信ケーブルを介して各制御モジュールをリング状に接続するリング型イーサネットが用いられる（特許文献２参照）。

図３は、上述したリング型イーサネットシステムにより制御モジュール間を接続した制御装置の構成例である。図４は、従来のリング型のイーサネットシステムによる複数の制御モジュール間の接続例である。ここでは、ＤＩＮレールなどの架台に並べて取り付けられた６つの制御モジュールＮ１〜Ｎ６が、通信ケーブルＬＵでリング接続されている。例えば、制御モジュールＮ４のうち制御モジュールＮ３側のポートでブロッキングが行われている。

このブロッキングにより、リングトポロジーからなる元のリングから、ルート制御モジュールＮ１から制御モジュールＮ２→制御モジュールＮ３および制御モジュールＮ６→制御モジュールＮ４までの２つの枝経路を持つツリートポロジーが構築される。これにより、物理的にリングトポロジーを形成しているネットワークであっても、データループの発生が回避される。

しかしながら、上述したモジュール構成では、通信ケーブルからなるデータ通信路を介して各制御モジュール間を接続してイーサネットを構築しているため、制御モジュール間接続に要するハードウェアが複雑化して、ネットワーク全体の製品コストが増大するとともに、メンテナンスの作業負担が増大するという問題点があった。

これに対し、各制御モジュールが、各々が備えるコネクタ部同士を接続することで隣接する制御モジュールを接続し、これら制御モジュールの中の端部の制御モジュールが、各々アダプタを備え、異なる制御モジュール群の間は、端部の制御モジュールが備えるアダプタ同士を、通信ケーブルを介して接続することで、制御対象の配置状態に合わせて最適化された状態に、制御モジュール間をデータ通信路で接続する技術が開発されている（特許文献３参照）。

また、上述したような制御モジュールのネットワーク接続において、通信ケーブルを通じて電力を供給するＰｏＥ（Power over Ethernet）により、制御モジュールに電力を供給する技術がある（特許文献４参照）。ＰｏＥにより、電力が供給しにくい箇所に配置された制御モジュールに対しても、電力が供給できるようになる。

特開２０００−１４８２１４号公報特開２００５−１０９８４６号公報特許第５４０９２７５号公報特開２００５−２６９８９０号公報

ところで、特許文献３における１群の制御モジュールをコネクタ接続して一体とし、端部の制御モジュールに接続したアダプタに通信ケーブルを接続する構成においては、制御モジュールには、通信ケーブルが接続されることが無い。このため、ＰｏＥによる電力供給は、アダプタに接続している端の制御モジュールには電源が供給できるが、他の制御モジュールに対して実施できないという問題がある。また、１つの制御モジュール群に通信ケーブルを介して接続する他の制御モジュール群には、電源が供給できない。この場合、ＰｏＥによる電力供給がされている通信ゲーブルが接続しているアダプタが接続されている制御モジュール以外の他の制御モジュールに対しては、個別に電源を供給することになり、電源の供給が非常に困難となる。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、一連の制御モジュール群の中の全ての制御モジュールに対して、より容易に電源が供給できるようにすることを目的とする。

本発明に係る監視制御システムは、監視制御対象を監視制御するための処理を行う監視制御処理部を備えて接続された複数の制御モジュールからなる制御モジュール群と、制御モジュール群の一方の端部の制御モジュールに接続されて通信ケーブルが接続される第１アダプタと、制御モジュール群の他方の端部の制御モジュールに接続されて通信ケーブルが接続される第２アダプタとを備え、通信ケーブルは、ＰｏＥによる電力の供給が可能とされ、第１アダプタは、通信ケーブルから供給される給電信号を分離する電源分離部を備え、第２アダプタは、制御信号に給電信号を重畳する電源重畳部を備え、制御モジュールは、一方に隣接する制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第１制御信号接続部および給電信号を接続する第１給電信号接続部を備え、他方に隣接する制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第２制御信号接続部および給電信号を接続するための第２給電信号接続部を備え、同一の制御モジュール内で第１制御信号接続部と第２制御信号接続部とは互いに接続され、同一の制御モジュール内で第１給電信号接続部と第２給電信号接続部とは互いに接続され、第１アダプタは、接続される制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第３制御信号接続部および給電信号を接続するための第４給電信号接続部を備え、第２アダプタは、接続される制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第５制御信号接続部および給電信号を接続するための第６給電信号接続部を備え、異なる制御モジュール群の間は、第１アダプタと第２アダプタとを通信ケーブルを介して接続してネットワークが構成されている。

上記監視制御システムにおいて、制御モジュールは、電源が接続される電源接続部を備え、同一の制御モジュール内で、電源接続部、第１給電信号接続部、および第２給電信号接続部は互いに接続されている。

以上説明したことにより、本発明によれば、一連の制御モジュール群の中の全ての制御モジュールに対して、より容易に電源が供給できるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態における監視制御システムの構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態における他の監視制御システムの構成を示す構成図である。図３は、従来のリング型イーサネットシステムの構成例である。図４は、従来のリング型イーサネットシステムの接続例である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における監視制御システムの構成を示す構成図である。まず、制御モジュール１０１は、監視制御対象を監視制御するための処理を行う監視制御処理部１０２を備える。また、複数の制御モジュール１０１が接続されて制御モジュール群１０３を構成している。ここでは、４個の制御モジュール１０１が接続されている。制御モジュール群１０３は、制御装置となり、図示していない信号配線を介して接続する制御対象を制御する。

また、制御モジュール群１０３の一方の端部の制御モジュール１０１には、第１アダプタ１０４が接続される。また、制御モジュール群１０３の他方の端部の制御モジュール１０１には、第２アダプタ１０５が接続される。第１アダプタ１０４には、通信ケーブル１０６が接続され、第２アダプタ１０５には、通信ケーブル１０７が接続される。通信ケーブル１０６，１０７は、ＰｏＥによる電力の供給が可能とされている。

また、第１アダプタ１０４は、通信ケーブル１０６から供給される給電信号を分離する電源分離部１０８を備える。一方、第２アダプタ１０５は、制御信号に給電信号を重畳する電源重畳部１０９を備える。

また、各制御モジュール１０１は、一方に隣接する制御モジュール１０１との間で制御信号を接続するための第１制御信号接続部１１１、および給電信号を接続する第１給電信号接続部１１２を備え、他方に隣接する制御モジュール１０１との間で制御信号を接続するための第２制御信号接続部１１３、および給電信号を接続するための第２給電信号接続部１１４を備える。

ここで、同一の制御モジュール１０１内で、第１制御信号接続部１１１、第２制御信号接続部１１３、および監視制御処理部１０２の制御信号入出力部とは互いに接続されている。また、同一の制御モジュール１０１内で、第１給電信号接続部１１２、第２給電信号接続部１１４、および監視制御処理部１０２の電源入力部とは互いに接続されている。

次に、第１アダプタ１０４は、接続される制御モジュール１０１との間で制御信号を接続するための第３制御信号接続部１１５，および給電信号を接続するための第４給電信号接続部１１６を備える。第３制御信号接続部１１５は、第１制御信号接続部１１１に接続され、第４給電信号接続部１１６は、第１給電信号接続部１１２に接続される。

一方、第２アダプタ１０５は、接続される制御モジュール１０１との間で制御信号を接続するための第５制御信号接続部１１７，および給電信号を接続するための第６給電信号接続部１１８を備える。第５制御信号接続部１１７は、第２制御信号接続部１１３に接続され、第６給電信号接続部１１８は、第２給電信号接続部１１４に接続される。また、異なる制御モジュール群１０３の間は、通信ケーブル１０７を介して第１アダプタ１０４と第２アダプタ１０５とを接続してネットワークが構成される。また、第１制御信号接続部１１１，第２制御信号接続部１１３は、制御モジュール１０１の物理レイヤ部の送受信ポートを隣接する制御モジュール１０１と接続する通信線や、容量素子を介しての物理レイヤ部の送受信ポートを隣接する制御モジュール１０１と接続する通信線などを含んでいる。

上述した制御モジュール１０１によれば、第１給電信号接続部１１２および第２給電信号接続部１１４を備え、同一の制御モジュール１０１内で、第１給電信号接続部１１２、第２給電信号接続部１１４、および監視制御処理部１０２の電源入力部とは互いに接続されているようにした。この結果、第１アダプタ１０４が接続されている一端の制御モジュール１０１の第１給電信号接続部１１２に電源が供給されれば、制御モジュール群１０３の全ての制御モジュール１０１に対し、第１給電信号接続部１１２および第２給電信号接続部１１４を経由して電源が供給されるようになる。

このように、実施の形態によれば、第１アダプタ１０４が接続されている制御モジュール１０１以外の他の制御モジュール１０１に対し、個別に電源を用意する必要が無く、制御モジュール群１０３の中の全ての制御モジュール１０１に対して、より容易に電源が供給できるようになる。また、第２アダプタ１０５では、通信ケーブル１０７に電源信号も供給されるので、制御モジュール群１０３に通信ケーブル１０７で接続する他の制御モジュール群（不図示）に対しても、電源が供給できる。

ところで、図２に示すように、ＰｏＥによる電力供給が得られない通信ケーブル２０６を接続する場合、外部電源２０１を用いる。この場合、第１アダプタ２０４が接続される端部の制御モジュール１０１ａは、外部電源２０１が接続される電源接続部２０２を備える。なお、制御モジュール１０１ａも、他の制御モジュール１０１と同様に、監視制御処理部１０２，第１制御信号接続部１１１，第１給電信号接続部１１２，第２制御信号接続部１１３，第２給電信号接続部１１４を備える。

また、制御モジュール１０１ａ内で、第１制御信号接続部１１１、第２制御信号接続部１１３、および監視制御処理部１０２の制御信号入出力部とは互いに接続されている。また、制御モジュール１０１ａ内で、第１給電信号接続部１１２、第２給電信号接続部１１４、電源接続部２０２、および監視制御処理部１０２の電源入力部とは互いに接続されている。なお、第１アダプタ２０４は、電源分離部を備えていなくても良い。

上述した制御モジュール１０１ａを用いることで、第１アダプタ２０４が接続されている一端の制御モジュール１０１ａの電源接続部２０２に電源が供給されれば、制御モジュール群１０３の全ての制御モジュール１０１に対し、第１給電信号接続部１１２および第２給電信号接続部１１４を経由して電源が供給されるようになる。

この構成においても、全ての制御モジュール１０１に対し、個別に電源を用意する必要が無く、制御モジュール群１０３の中の全ての制御モジュール１０１に対して、より容易に電源が供給できるようになる。また、この構成においても、第２アダプタ１０５では、通信ケーブル１０７に電源信号も供給されるので、制御モジュール群１０３に通信ケーブル１０７で接続する他の制御モジュール群（不図示）に対しても、電源が供給できる。

以上に説明したように、本発明によれば、制御モジュールは、一方に隣接する制御モジュールとの間で給電信号を接続する第１給電信号接続部と、他方に隣接する制御モジュールとの間で給電信号を接続するための第２給電信号接続部とを備えるようにしたので、一連の制御モジュール群の中の全ての制御モジュールに対して、より容易に電源が供給できるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１０１，１０１ａ…制御モジュール、１０２…監視制御処理部、１０３…制御モジュール群、１０４…第１アダプタ、１０５…第２アダプタ、１０６，１０７…通信ケーブル、１０８…電源分離部、１０９…電源重畳部、１１１…第１制御信号接続部、１１２…第１給電信号接続部、１１３…第２制御信号接続部、１１４…第２給電信号接続部、１１５…第３制御信号接続部、１１６…第４給電信号接続部、１１７…第５制御信号接続部、１１８…第６給電信号接続部、２０１…外部電源、２０２…電源接続部、２０４…第１アダプタ、２０６…通信ケーブル。

Claims

監視制御対象を監視制御するための処理を行う監視制御処理部を備えて接続された複数の制御モジュールからなる制御モジュール群と、
前記制御モジュール群の一方の端部の制御モジュールに接続されて通信ケーブルが接続される第１アダプタと、
前記制御モジュール群の他方の端部の制御モジュールに接続されて通信ケーブルが接続される第２アダプタと
を備え、
前記通信ケーブルは、ＰｏＥによる電力の供給が可能とされ、
前記第１アダプタは、通信ケーブルから供給される給電信号を分離する電源分離部を備え、
前記第２アダプタは、制御信号に給電信号を重畳する電源重畳部を備え、
前記制御モジュールは、
一方に隣接する制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第１制御信号接続部および給電信号を接続する第１給電信号接続部を備え、
他方に隣接する制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第２制御信号接続部および給電信号を接続するための第２給電信号接続部を備え、
同一の制御モジュール内で前記第１制御信号接続部と前記第２制御信号接続部とは互いに接続され、
同一の制御モジュール内で前記第１給電信号接続部と前記第２給電信号接続部とは互いに接続され、
前記第１アダプタは、接続される制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第３制御信号接続部および給電信号を接続するための第４給電信号接続部を備え、
前記第２アダプタは、接続される制御モジュールとの間で制御信号を接続するための第５制御信号接続部および給電信号を接続するための第６給電信号接続部を備え、
異なる前記制御モジュール群の間は、前記第１アダプタと前記第２アダプタとを通信ケーブルを介して接続してネットワークが構成されている
ことを特徴とする監視制御システム。
請求項１記載の監視制御システムにおいて、
前記制御モジュールは、電源が接続される電源接続部を備え、
同一の制御モジュール内で、前記電源接続部、前記第１給電信号接続部、および前記第２給電信号接続部は互いに接続され
ていることを特徴とする監視制御システム。