JP2018078502A - 信号伝送モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、ノードの接続台数を拡張する。
【解決手段】ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭとＲＳ４８５サブ通信網ＬＳとの間に信号伝送モジュール２を接続する。信号伝送モジュール２は、レシーバＲ１，Ｒ２やドライバＤ１，Ｄ２を用いた簡単な構成とされ、低コストで提供することができる。また、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭには接続可能な最大数として３２台の信号伝送モジュール２を接続することができ、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳには接続可能な最大数として３１台のコントローラを接続することができる。これにより、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳ全体で、９９２（３２×３１）台のコントローラを接続することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、第１の通信網と第２の通信網との間に接続され、第１の通信網と第２の通信網との間の信号の伝送を行うように構成された信号伝送モジュールに関する。

従来より、ＥＩＡ（Electronic Industries Association：米国電子工業会）の通信規格として、ＲＳ−４８５と呼ばれる通信規格が多くの工業用通信ネットワーク・プロトコルで採用されている。ＲＳ−４８５では、電気的仕様から１つの通信網に接続できるノードの数は３２台と規定されている。

図６に、上位通信ネットワーク網と接続された一般的なＲＳ４８５通信網を示す。同図において、Ｌ１はイーサネット（登録商標）等の上位通信ネットワーク網、Ｌ２はＲＳ４８５通信網をそれぞれ示している。この例では、上位通信ネットワーク網Ｌ１とＲＳ４８５通信網Ｌ２との間にノードとしてコントローラ１Ａ（以下、コントローラＡと呼ぶ。）が１台接続されている。また、ＲＳ４８５通信網Ｌ２にノードとして複数のコントローラ１Ｂ（以下、コントローラＢと呼ぶ）が接続されている。コントローラＡおよびコントローラＢは、インタフェースとしてＲＳ４８５ＤＲポートＰを備えている。なお、「ＲＳ４８５ＤＲ」の「ＤＲ」は、ドライバ／レシーバ（Driver／Receiver）の略である。

この構成において、ＲＳ４８５通信網Ｌ２に接続できるノードの数は３２台である。ＲＳ４８５通信網Ｌ２には上位通信ネットワーク網Ｌ１との間にコントローラＡが接続されている。したがって、ＲＳ４８５通信網Ｌ２には、コントローラＢを最大３１台接続することが可能である。

特開２００７−２９５１６３号公報

しかしながら、工業用通信ネットワーク・プロトコルは、論理的に３２台を超えるノードの接続が可能である。そこで、ＲＳ４８５通信網にノードを３３台以上接続する場合、ＲＳ４８５通信網を増設する必要がある（例えば、特許文献１参照）。

〔例１：コントローラＡの増設によるコントローラＢの接続台数拡張〕
例１として、図７に示すように、ＲＳ４８５通信網Ｌ２を増設して、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₁とＬ２₂の２つとし、このＲＳ４８５通信網Ｌ２₁，Ｌ２₂のそれぞれにコントローラＡ（１Ａ₁，１Ａ₂）を接続することが考えられる。

これにより、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₂にコントローラＢをさらに最大３１台接続することができるので、全体としてコントローラＢの接続台数を拡張することが可能となる。すなわち、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₁に最大３１台のコントローラＢ（１Ｂ₁〜１Ｂ₃₁）を、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₂に最大３１台のコントローラＢ（１Ｂ₃₂〜１Ｂ₆₂）を接続することができるので、全体としてコントローラＢの接続台数を６２台まで拡張することが可能となる。

しかしながら、このような構成では、コントローラＡを増設しなければならないため、コストが増大するという問題がある。

〔例２：コントローラＡのＲＳ４８５ＤＲポート追加によるコントローラＢの接続台数拡張〕
例２として、図８に示すように、コントローラＡにＲＳ４８５ＤＲポートＰを増設して、ＲＳ４８５ＤＲポートＰ₁，Ｐ₂の２つとし、このＲＳ４８５ＤＲポートＰ₁，Ｐ₂にＲＳ４８５通信網Ｌ２₁，Ｌ２₂を接続することが考えられる。

これにより、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₂にコントローラＢをさらに最大３１台接続することができるので、コントローラＢの接続台数を拡張することが可能となる。すなわち、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₁に最大３１台のコントローラＢ（１Ｂ₁〜１Ｂ₃₁）を、ＲＳ４８５通信網Ｌ２₂に最大３１台のコントローラＢ（１Ｂ₃₂〜１Ｂ₆₂）を接続することができるので、全体としてコントローラＢの接続台数を６２台まで拡張することが可能となる。

しかしながら、このような構成では、コントローラＡにＲＳ４８５ＤＲポートＰを追加しなければならないので、コストが増大するという問題がある。また、コントローラＡに２つのポートＰを設けた構成とした場合、コントローラＡ，Ｂの接続台数（ノードの接続台数）を６４台以上とすることができないので、６４台以上とするには別途コントローラＡの増設が必要となる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低コストで、ノードの接続台数を拡張することができる信号伝送モジュールを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、第１の通信網（ＬＭ）と第２の通信網（ＬＳ）との間に接続され、第１の通信網と第２の通信網との間の信号の伝送を行うように構成された信号伝送モジュール（２）であって、第１の通信網からの信号を受けるように構成された第１のレシーバ（Ｒ１）と、第２の通信網からの信号を受けるように構成された第２のレシーバ（Ｒ２）と、第２の通信網から第２のレシーバを介して受信した信号を第１の通信網に送るように構成された第１のドライバ（Ｄ１）と、第１の通信網から第１のレシーバを介して受信した信号を第２の通信網に送るように構成された第２のドライバ（Ｄ２）とを備えることを特徴とする。

本発明に係る信号伝送モジュールは、レシーバやドライバを用いた簡単な構成とされ、低コストで提供することが可能である。また、本発明において、例えば、第１の通信網をＲＳ４８５メイン通信網とし、第２の通信網をＲＳ４８５サブ通信網とした場合、第１の通信網には最大３２台の信号伝送モジュールを接続することが可能であり、第２の通信網には最大３１台のノード（例えば、コントローラ）を接続することが可能である。ここで、信号伝送モジュールのそれぞれに第２の通信網を接続するものとすれば、第２の通信網全体では最大９９２（３２×３１）台のノードを接続することが可能となる。

以上説明したことにより、本発明によれば、例えば、第１の通信網をＲＳ４８５メイン通信網とし、第２の通信網をＲＳ４８５サブ通信網とした場合、第２の通信網全体では最大９９２（３２×３１）台のノードを接続することが可能となり、低コストで、ノードの接続台数を拡張することができるようになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る信号伝送モジュールを用いたＲＳ４８５通信網の基本構成を示す図である。 図２は、ＲＳ４８５メイン通信網とＲＳ４８５サブ通信網との間に接続された信号伝送モジュールの内部構成を示す図である。 図３は、ＲＳ４８５サブ通信網からＲＳ４８５メイン通信網への信号の送信要求がある時のＲＳ４８５メイン通信網とＲＳ４８５サブ通信網との間の信号の流れを示す図である。 図４は、ＲＳ４８５サブ通信網からＲＳ４８５メイン通信網への信号の送信要求がない時のＲＳ４８５メイン通信網とＲＳ４８５サブ通信網との間の信号の流れを示す図である。 図５は、第１のドライバ／レシーバ回路と第２のドライバ／レシーバ回路との間に絶縁回路を設けた例を示す図である。 図６は、上位通信ネットワーク網と接続された一般的なＲＳ４８５通信網を示す図である。 図７は、コントローラＢを増設するためにコントローラＡを増設した例を示す図である。 図８は、コントローラＢを増設するためにコントローラＡの接続ポート（ＲＳ４８５ＤＲポート）を増設した例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る信号伝送モジュールを用いたＲＳ４８５通信網の基本構成を示す図である。

同図において、ＬＭはＲＳ４８５メイン通信網（第１の通信網）、ＬＳはＲＳ４８５サブ通信網（第２の通信網）、２は本発明の実施の形態に係る信号伝送モジュールである。

この例において、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭには、接続可能な最大数として３２台の信号伝送モジュール２（２₁〜２₃₂）が接続されている。また、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳとして３２本のＲＳ４８５サブ通信網ＬＳ₁〜ＬＳ₃₂が設けられており、このＲＳ４８５サブ通信網ＬＳ₁〜ＬＳ₃₂とＲＳ４８５メイン通信網ＬＭとの間に信号伝送モジュール２₁〜２₃₂が接続されている。

また、この例において、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳ₁〜ＬＳ₃₂には、それぞれ接続可能な最大数として３１台のコントローラ１が接続されている。すなわち、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳ全体で、９９２（３２×３１）台のコントローラ１（１₁〜１₉₉₂）が接続されている。

図２に、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭとＲＳ４８５サブ通信網ＬＳとの間に接続された信号伝送モジュール２の内部構成を示す。なお、図２において、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭにはそのループ中の両端に終端抵抗ｒ１が接続されており、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳにはそのループ中の両端に終端抵抗ｒ２が接続されている。また、図２において、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭの上側のラインをＬＭＡ、下側のラインをＬＭＢとする。また、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳの上側のラインをＬＳＡ、下側のラインをＬＳＢとする。

この信号伝送モジュール２は、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭからの信号を受けるレシーバ（第１のレシーバ）Ｒ１と、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからの信号を受けるレシーバ（第２のレシーバ）Ｒ２と、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからレシーバＲ２を介して受信した信号をＲＳ４８５メイン通信網ＬＭに送るドライバ（第１のドライバ）Ｄ１と、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭからレシーバＲ１を介して受信した信号をＲＳ４８５サブ通信網ＬＳに送るドライバ（第２のドライバ）Ｄ２と、レシーバＲ１，Ｒ２およびドライバＤ１，Ｄ２の動作状態を制御する伝送制御回路２０とを備えている。

この信号伝送モジュール２において、ドライバＤ１とレシーバＲ１とは第１のドライバ／レシーバ回路（ＲＳ４８５ＤＲ）２１の構成要素とされ、ドライバＤ２とレシーバＲ２とは第２のドライバ／レシーバ回路（ＲＳ４８５ＤＲ）２２の構成要素とされている。なお、レシーバＲ１，Ｒ２において、ＩＮ１は非反転入力端、ＩＮ２は反転入力端、ＳＥ１は反転制御入力端を示している。また、ドライバＤ１，Ｄ２において、ＯＵＴ１は非反転出力端、ＯＵＴ２は反転出力端、ＳＥ２は非反転制御入力端を示している。

また、この信号伝送モジュール２において、伝送制御回路２０はインバータＩＮＶを備え、インバータＩＮＶにはＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求の有無を示す信号が入力されるものとなっている。この場合、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求がある時には論理レベル「１」の信号が入力され、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求がない時には論理レベル「０」の信号が入力される。インバータＩＮＶは、このＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求の有無を示す信号を反転して出力する。

また、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求の有無を示す信号は、すなわちインバータＩＮＶによって反転される前の上記送信要求の有無を示す信号は、制御信号ラインＳＬ１を介してレシーバＲ１の反転制御入力端ＳＥ１およびドライバＤ１の非反転制御入力端ＳＥ２へ与えられるものとされている。また、インバータＩＮＶによって反転された後の上記送信要求の有無を示す信号は、制御信号ラインＳＬ２を介してレシーバＲ２の反転制御入力端ＳＥ１およびドライバＤ２の非反転制御入力端ＳＥ２へ与えられるものとされている。

この信号伝送モジュール２において、レシーバＲ１の非反転入力端ＩＮ１にはＲＳ４８５メイン通信網ＬＭの上側のラインＬＭＡに生じる信号が入力され、レシーバＲ１の反転入力端ＩＮ２にはＲＳ４８５メイン通信網ＬＭの下側のラインＬＭＢに生じる信号が入力される。また、レシーバＲ２の非反転入力端ＩＮ１にはＲＳ４８５サブ通信網ＬＳの上側のラインＬＳＡに生じる信号が入力され、レシーバＲ２の反転入力端ＩＮ２にはＲＳ４８５サブ通信網ＬＳの下側のラインＬＳＢに生じる信号が入力される。

また、ドライバＤ１の非反転出力端ＯＵＴ１からはこのドライバＤ１からの非反転出力信号がＲＳ４８５メイン通信網ＬＭの上側のラインＬＭＡに出力され、ドライバＤ１の反転出力端ＯＵＴ２からはこのドライバＤ１からの反転出力信号がＲＳ４８５メイン通信網ＬＭの下側のラインＬＭＢに出力される。また、ドライバＤ２の非反転出力端ＯＵＴ１からはこのドライバＤ２からの非反転出力信号がＲＳ４８５サブ通信網ＬＳの上側のラインＬＳＡに出力され、ドライバＤ２の反転出力端ＯＵＴ２からはこのドライバＤ２からの反転出力信号がＲＳ４８５サブ通信網ＬＳの下側のラインＬＳＢに出力される。

〔ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求がある時〕
この信号伝送モジュール２において、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求がある時には、インバータＩＮＶには論理レベル「１」の信号が入力される。

このため、図３に示すように、制御信号ラインＳＬ１を介してレシーバＲ１の反転制御入力端ＳＥ１およびドライバＤ１の非反転制御入力端ＳＥ２に論理レベル「１」の信号が送られ、ドライバＤ１が動作状態、レシーバＲ１が非動作状態とされる。また、制御信号ラインＳＬ２を介してレシーバＲ２の反転制御入力端ＳＥ１およびドライバＤ２の非反転制御入力端ＳＥ２に論理レベル「０」の信号が送られ、レシーバＲ２が動作状態、ドライバＤ２が非動作状態とされる。

これにより、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭからＲＳ４８５サブ通信網ＬＳへ向かう信号の伝送経路が遮断され、Ｓ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへ向かう信号の伝送経路を通して、すなわちレシーバＲ２からドライバＤ１へ向かう信号の伝送経路を通して、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからの信号がＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへ送られるものとなる。

〔ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求がない時〕
この信号伝送モジュール２において、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへの信号の送信要求がない時には、インバータＩＮＶには論理レベル「０」の信号が入力されている。

このため、図４に示すように、制御信号ラインＳＬ１を介してレシーバＲ１の反転制御入力端ＳＥ１およびドライバＤ１の非反転制御入力端ＳＥ２に論理レベル「０」の信号が送られ、レシーバＲ１が動作状態、ドライバＤ１が非動作状態とされる。また、制御信号ラインＳＬ２を介してレシーバＲ２の反転制御入力端ＳＥ１およびドライバＤ２の非反転制御入力端ＳＥ２に論理レベル「１」の信号が送られ、ドライバＤ２が動作状態、レシーバＲ２が非動作状態とされる。

これにより、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳからＲＳ４８５メイン通信網ＬＭへ向かう信号の伝送経路が遮断され、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭからＲＳ４８５サブ通信網ＬＳへ向かう信号の伝送経路を通して、すなわちレシーバＲ１からドライバＤ２へ向かう信号の伝送経路を通して、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭからの信号がＲＳ４８５サブ通信網ＬＳに送られるものとなる。

本実施の形態の信号伝送モジュール２は、レシーバＲ１，Ｒ２やドライバＤ１，Ｄ２を用いた簡単な構成とされ、低コストで提供することができる。また、本実施の形態の信号伝送モジュール２を用いると、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭとＲＳ４８５サブ通信網ＬＳとの間の双方向の信号の伝送（半二重通信）が可能となり、図１に示されるように、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳ全体で最大９９２（３２×３１）台のコントローラ１を接続することができる。

〔第１のドライバ／レシーバ回路と第２のドライバ／レシーバ回路との間に絶縁回路を設けた例〕
なお、本実施の形態の信号伝送モジュール２の変形例として、図５に示すように、第１のドライバ／レシーバ回路２１と第２のドライバ／レシーバ回路２２との間にアイソレータと呼ばれる信号絶縁素子を絶縁回路２３として設け、第１のドライバ／レシーバ回路２１と第２のドライバ／レシーバ回路２２との間で送受される信号を電気的に絶縁するようにしてもよい。

なお、絶縁回路２３としてフォトカプラを設け、入力された電気信号を発光素子で光信号に変換して受光素子に渡し、この光信号を受けた受光素子で再び電気信号に変換して出力するようにしてもよい。

これにより、第１のドライバ／レシーバ回路２１と第２のドライバ／レシーバ回路２２との間で送受される信号が電気的に絶縁されるものとなり、ＲＳ４８５メイン通信網ＬＭからＲＳ４８５サブ通信網ＬＳへ侵入しようとするノイズの影響を遮断し、ＲＳ４８５サブ通信網ＬＳにノードとして接続されているコントローラ１の故障を減らすことが可能になる。

すなわち、ＲＳ４８５通信網は１０００ｍ程度（通信速度により異なる）まで延長することができることから、これに接続される各ノードは、通信網から入ってくるノイズの影響を受け、最悪、壊れることもある。これを避けるために、ノード毎に絶縁する必要が生じるが、全てのノードの絶縁を行うことは大きなコストアップとなる。これに対し、図５に示されるように、信号伝送モジュール２の第１のドライバ／レシーバ回路２１と第２のドライバ／レシーバ回路２２との間に絶縁回路２３を設けることにより、全てのコントローラ１の絶縁が不要となり、大きなコストアップとなることが避けられる。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１（１₁〜１₉₉₂）…コントローラ、２（２₁〜２₃₂）…信号伝送モジュール、２０…伝送制御回路、２１…第１のドライバ／レシーバ回路、２２…第２のドライバ／レシーバ回路、２３…絶縁回路、ＬＭ…ＲＳ４８５メイン通信網、ＬＳ（ＬＳ₁〜ＬＳ₃₂）…ＲＳ４８５サブ通信網、Ｒ１，Ｒ２…レシーバ、Ｄ１，Ｄ２…ドライバ、ＩＮＶ…インバータ、ＳＬ１，ＳＬ２…制御信号ライン。

Claims (4)

1. 第１の通信網と第２の通信網との間に接続され、前記第１の通信網と前記第２の通信網との間の信号の伝送を行うように構成された信号伝送モジュールであって、
   前記第１の通信網からの信号を受けるように構成された第１のレシーバと、
   前記第２の通信網からの信号を受けるように構成された第２のレシーバと、
   前記第２の通信網から前記第２のレシーバを介して受信した信号を前記第１の通信網に送るように構成された第１のドライバと、
   前記第１の通信網から前記第１のレシーバを介して受信した信号を前記第２の通信網に送るように構成された第２のドライバと
   を備えることを特徴とする信号伝送モジュール。
2. 請求項１に記載された信号伝送モジュールにおいて、
   前記第２の通信網から前記第１の通信網への信号の送信要求がある時には、前記第１のドライバおよび前記第２のレシーバを動作状態、前記第１のレシーバおよび前記第２のドライバを非動作状態とし、前記第２の通信網からの前記第１の通信網への信号の送信要求がない時には、前記第１のレシーバおよび前記第２のドライバを動作状態、前記第１のドライバおよび前記第２のレシーバを非動作状態とするように構成された伝送制御回路
   を備えることを特徴とする信号伝送モジュール。
3. 請求項２に記載された信号伝送モジュールにおいて、
   前記伝送制御回路は、
   前記第２の通信網から前記第１の通信網への信号の送信要求の有無を示す信号を入力とし、この送信要求の有無を示す信号を反転するように構成されたインバータと、
   前記インバータによって反転される前の前記送信要求の有無を示す信号を前記第１のレシーバおよび前記第１のドライバに送るように接続された第１の制御信号ラインと、
   前記インバータによって反転された後の前記送信要求の有無を示す信号を前記第２のレシーバおよび前記第２のドライバに送るように接続された第２の制御信号ラインと
   を備えることを特徴とする信号伝送モジュール。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載された信号伝送モジュールにおいて、
   前記第１のドライバと前記第１のレシーバとを備えた第１のドライバ／レシーバ回路と、
   前記第２のドライバと前記第２のレシーバとを備えた第２のドライバ／レシーバ回路と、
   前記第１のドライバ／レシーバ回路と前記第２のドライバ／レシーバ回路との間で送受される信号を電気的に絶縁するように構成された絶縁回路と
   を備えることを特徴とする信号伝送モジュール。