JP2022147202A - フィールド機器および電力重畳通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】デイジーチェーン配線であっても、複雑な回路を必要とすることなく、通信配線にＤＣ電力やＡＣ電力を重畳して給電可能とする。
【解決手段】フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＨＰＦ１により高周波信号ＨＦを分離し、ＰＨＹ１により高周波信号ＨＦを復調して通信データＤＴを抽出し、ＨＵＢによりＰＨＹ２に中継し、ＰＨＹ２により通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦを介して下流側配線Ｌ２へ送信する。また、フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＬＰＦ１により電力ＰＷを分離し、ＬＰおよびＳＷを介して電力ＰＷを中継し、ＬＰＦ２を介して下流側配線Ｌ２へ重畳する。
【選択図】 図１
【解決手段】フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＨＰＦ１により高周波信号ＨＦを分離し、ＰＨＹ１により高周波信号ＨＦを復調して通信データＤＴを抽出し、ＨＵＢによりＰＨＹ２に中継し、ＰＨＹ２により通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦを介して下流側配線Ｌ２へ送信する。また、フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＬＰＦ１により電力ＰＷを分離し、ＬＰおよびＳＷを介して電力ＰＷを中継し、ＬＰＦ２を介して下流側配線Ｌ２へ重畳する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、デイジーチェーン接続された機器間で、電力重畳信号を用いてデータ通信を行うとともに電力供給を行うための電力重畳通信技術に関する。
工業やビルの制御システムのセンサ、アクチュエータなどのフィールド機器への配線は、一般的に上位のコントローラと繋がる通信用配線と電力供給用配線の２つがある。近年、省配線の観点から、通信用配線と電力供給用配線の一本化が検討されている。典型的な例は、図２に示すような、ＬＡＮケーブルを用いる１００ＢＡＳＥ－ＴＸなどのイーサネット（Ethernet：登録商標）に適用するＰｏＥ（Power over Ethernet）技術や、図３に示すような、最近規格化された１０ＢＡＳＥ－Ｔ１Ｌイーサネット（Single-Pair-Ethernet）に電力を重畳するＰｏＤＬ（Power over DataLine）技術がある。図２は、ＰｏＥ技術の原理を示すブロック図である。図３は、１０ＢＡＳＥ－Ｔ１Ｌ＋ＰｏＤＬ技術の原理を示すブロック図である。
ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ，ＩＥＥＥ８０２．３ａｔ，ＩＥＥＥ８０２．３．ｂｔ，ＩＥＥＥ８０２．３ｂｕ
「いまさら聞けないスイッチの基礎・ＰｏＥについて」、［online］，2016/11/18，Mynavi Corporation，［2021/02/20検索］，インターネット＜https://news.mynavi.jp/kikaku/switch-9/＞
Chris DiMinico，"Ethernet and PoE Operation Over Single Pair Twisted-Pair Copper Cabling(SPE)"，AEM Technical Sales，Test and Measurement，2018，BICSI Fall Conference & Exhibition
ＰｏＥ技術やＰｏＤＬ技術の特徴はＰｔｏＰ接続であり（例えば、非特許文献１，特許文献１など参照）、図４に示すように、主にスター配線に適用される点にある（例えば、非特許文献２など参照）。図４は、ＰｏＥ技術あるいは１０ＢＡＳＥ－Ｔ１Ｌ＋ＰｏＤＬ技術のスター配線方式を示すブロック図である。図４のうち、ＨＵＢは、ＰｏＥスイッチングハブ、もしくは、１０ＢＡＳＥ－Ｔ１Ｌ＋ＰｏＤＬスイッチングハブから構成される。この際、最大給電電力は、ＰｏＥ技術がＤＣ９０Ｗで、ＰｏＤＬ技術がＤＣ５０Ｗである。このように、これら技術は、ＤＣ電力の供給については可能であるが、ＡＣ電力の給電には対応していない（例えば、非特許文献１，３など参照）。
一方、センサ、アクチュエータなどのフィールド機器では、一般にスター配線ではなくデイジーチェーン配線が用いられている。したがって、ＰｏＥ技術やＰｏＤＬ技術を採用して通信用配線と電力供給用配線を一本化する場合、図５に示すように、各フィールド機器に、給電回路（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）と受電回路（ＰＤ：Powered Device）の両方を、それぞれ実装する必要がある（例えば、特許文献２－３など参照）。図５は、ＰｏＥ技術あるいはＰｏＤＬ技術を用いたデイジーチェーン配線方式による電力重畳通信システムの構成例を示すブロック図である。
しかしながら、このような構成の場合、まず、回路が複雑化して、実装コストが高くなるため、製品のサイズとコストに非常に厳しいフィールド機器には、容易に適用できないという問題点がある。また、接続するフィールド機器の台数と受電方式によっては、より高い電力（例えば４００Ｗ以上）の給電や、ＡＣ給電が要求されるが、ＰｏＥ技術やＰｏＤＬ技術ではこれに対応することができないという問題点がある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、デイジーチェーン配線であっても、複雑な回路を必要とすることなく、通信用配線にＤＣ電力やＡＣ電力を重畳して給電できる電力給電技術を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかるフィールド機器は、複数の機器をデイジーチェーン接続する配線のうち、上流側配線に第１のハイパスフィルタを介して接続された第１の物理層インターフェースと、前記配線のうち、下流側配線に第２のハイパスフィルタを介して接続された第２の物理層インターフェースと、前記第１の物理層インターフェースと前記第２の物理層インターフェースとに接続されたハブと、一端が第１のローパスフィルタを介して前記上流側配線に接続され、他端が第２のローパスフィルタを介して前記下流側配線に接続された電力中継配線とを備え、前記ハブは、前記第１の物理層インターフェースで受信した通信データを、前記第２の物理層インターフェースへ中継転送するように構成されており、前記電力中継配線は、前記第１のローパスフィルタで抽出された前記上流側配線からの電力を、前記第２のローパスフィルタを介して前記下流側配線へ中継するように構成されている。
本発明にかかる上記フィールド機器の一構成例は、前記第１および第２のローパスフィルタが、前記配線を流れる電力重畳信号のうち、電力成分を通過させてデータ通信に用いる高周波信号成分を減衰させるように構成されている。
本発明にかかる上記フィールド機器の一構成例は、前記電力中継配線上に直列接続されて、前記下流側配線に対する前記電力の中継有無を切り替えるための電力供給スイッチをさらに備えている。
本発明にかかる上記フィールド機器の一構成例は、前記第１および第２のハイパスフィルタが、前記配線を流れる電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されている。
本発明にかかる上記フィールド機器の一構成例は、前記第１の物理層インターフェースが、前記上流側配線から前記第１のハイパスフィルタを介して受信した高周波信号から通信データを生成して出力するように構成され、前記ハブは、前記第１の物理層インターフェースから出力された前記通信データを前記第２の物理層インターフェースへ中継出力するように構成され、前記第２の物理層インターフェースは、前記ハブから出力された前記通信データを、前記第２のハイパスフィルタを介して前記上流側配線へ出力するように構成されている。
本発明にかかる上記フィールド機器の一構成例は、前記電力中継配線の前記電力から動作用の電源を生成して出力する電源回路をさらに備えている。
本発明にかかる電力重畳通信システムは、コントローラと、当該コントローラにデイジーチェーン接続された複数のフィールド機器とを備え、これらコントローラと複数のフィールド機器とが電力重畳通信を行う電力重畳通信システムであって、前記複数のフィールド機器は、前述したいずれかのフィールド機器からなるものである。
本発明によれば、デイジーチェーン配線であっても、複雑な回路を必要とすることなく、通信用配線にＤＣ電力やＡＣ電力を重畳して給電することが可能となる。
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［電力重畳通信システム］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる電力重畳通信システム１について説明する。図１は、電力重畳通信システムの構成を示すブロック図である。
この電力重畳通信システム１は、図１に示すように、主な構成装置として、コントローラ１０と、２芯の配線Ｌを介してコントローラ１０にデイジーチェーン接続された複数のフィールド機器２０とを備え、コントローラ１０およびフィールド機器２０の間で電力重畳通信を行うように構成されている。
［電力重畳通信システム］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる電力重畳通信システム１について説明する。図１は、電力重畳通信システムの構成を示すブロック図である。
この電力重畳通信システム１は、図１に示すように、主な構成装置として、コントローラ１０と、２芯の配線Ｌを介してコントローラ１０にデイジーチェーン接続された複数のフィールド機器２０とを備え、コントローラ１０およびフィールド機器２０の間で電力重畳通信を行うように構成されている。
本実施の形態では、電力重畳通信システム１が、工業、プラント、ビル建物などの大規模施設に配置されている各種設備を、データ通信により遠隔制御する制御システムからなる場合を例として説明する。なお、電力重畳通信システム１は、これに限定されるものではなく、コントローラ１０とフィールド機器２０の要部を上位装置と端末装置とみなし、上位装置に対して複数の端末装置がリング配線Ｌを介してデイジーチェーン接続された電力重畳通信システムであれば、本実施の形態と同様にして適用することができる。
［コントローラ］
コントローラ１０は、例えば産業用コントローラからなり、配線Ｌを介してデイジーチェーン接続された各フィールド機器２０との間で電力重畳通信を行うとともに、配線Ｌを介して各フィールド機器２０に電力を供給するように構成されている。
図１に示すように、コントローラ１０は、主な回路として、ハイパスフィルタＨＰＦを介して配線Ｌに接続された物理層インターフェースＰＨＹと、ローパスフィルタＬＰＦを介して配線Ｌに接続された電源回路ＰＳと、ローパスフィルタＬＰＦと電源回路ＰＳとの間に接続されて、電源回路ＰＳから配線Ｌへの電力供給の有無を切り替える電力供給スイッチＳＷとを備えている。
コントローラ１０は、例えば産業用コントローラからなり、配線Ｌを介してデイジーチェーン接続された各フィールド機器２０との間で電力重畳通信を行うとともに、配線Ｌを介して各フィールド機器２０に電力を供給するように構成されている。
図１に示すように、コントローラ１０は、主な回路として、ハイパスフィルタＨＰＦを介して配線Ｌに接続された物理層インターフェースＰＨＹと、ローパスフィルタＬＰＦを介して配線Ｌに接続された電源回路ＰＳと、ローパスフィルタＬＰＦと電源回路ＰＳとの間に接続されて、電源回路ＰＳから配線Ｌへの電力供給の有無を切り替える電力供給スイッチＳＷとを備えている。
物理層インターフェースＰＨＹは、イーサネット通信方式に基づいて、通信データＤＴを高周波で変調して得られた高周波信号ＨＦを、ハイパスフィルタＨＰＦおよび配線Ｌを介して送受信するように構成されている。
電源回路ＰＳは、直流または交流の電力ＰＷを、電力供給スイッチＳＷおよびローパスフィルタＬＰＦを介して配線Ｌに重畳するように構成されている。
電源回路ＰＳは、直流または交流の電力ＰＷを、電力供給スイッチＳＷおよびローパスフィルタＬＰＦを介して配線Ｌに重畳するように構成されている。
［フィールド機器］
フィールド機器２０は、例えば温度計、圧力計、流量計、などの計装機器からなり、配線Ｌを介してデイジーチェーン接続されたコントローラ１０および他のフィールド機器２０との間で電力重畳通信を行うとともに、配線Ｌを介して各フィールド機器２０に電源を供給するように構成されている。
以下では、コントローラ１０から電力供給方向に沿って、コントローラ１０に近い側を上流側と呼び、コントローラ１０から遠い側を下流側と呼ぶ。したがって、各フィールド機器２０に接続されている配線Ｌのうち、端子Ｔ１に接続されている上流側の配線を上流側配線Ｌ１と呼び、端子Ｔ２に接続されている下流側の配線を下流側配線Ｌ２と呼ぶ。
フィールド機器２０は、例えば温度計、圧力計、流量計、などの計装機器からなり、配線Ｌを介してデイジーチェーン接続されたコントローラ１０および他のフィールド機器２０との間で電力重畳通信を行うとともに、配線Ｌを介して各フィールド機器２０に電源を供給するように構成されている。
以下では、コントローラ１０から電力供給方向に沿って、コントローラ１０に近い側を上流側と呼び、コントローラ１０から遠い側を下流側と呼ぶ。したがって、各フィールド機器２０に接続されている配線Ｌのうち、端子Ｔ１に接続されている上流側の配線を上流側配線Ｌ１と呼び、端子Ｔ２に接続されている下流側の配線を下流側配線Ｌ２と呼ぶ。
各フィールド機器２０は、主な回路部として、第１のハイパスフィルタＨＰＦ１、第２のハイパスフィルタＨＰＦ２、第１の物理層インターフェースＰＨＹ１、第２の物理層インターフェースＰＨＹ２、ハブＨＵＢ、第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２、電力中継配線ＬＰ、電力供給スイッチＳＷ、および電源回路ＰＳを備えている。
［第１のハイパスフィルタ］
第１のハイパスフィルタＨＰＦ１は、例えば容量素子からなり、一端がＬ１（Ｔ１）に接続されるとともに、他端がＰＨＹ１の一端に接続されて、配線Ｌを流れる電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されている。
［第２のハイパスフィルタ］
第２のハイパスフィルタＨＰＦ２は、例えば容量素子からなり、一端がＬ２（Ｔ２）に接続されるとともに、他端がＰＨＹ２に接続されて、配線Ｌを流れる電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されている。
この際、高周波信号ＨＦは、一般には数１００ｋＨ－数１０ＭＨ以上の比較的高い周波数が使用されるため、商用のＡＣ電力の周波数（５０／６０Ｈｚ）とは大きな周波数差を有しており、ＨＰＦ１，ＨＰＦ２で容易に分離できる。したがって、電力ＰＷとしてＤＣ電力だけでなく、商用のＡＣ電力を重畳させることができる。
第１のハイパスフィルタＨＰＦ１は、例えば容量素子からなり、一端がＬ１（Ｔ１）に接続されるとともに、他端がＰＨＹ１の一端に接続されて、配線Ｌを流れる電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されている。
［第２のハイパスフィルタ］
第２のハイパスフィルタＨＰＦ２は、例えば容量素子からなり、一端がＬ２（Ｔ２）に接続されるとともに、他端がＰＨＹ２に接続されて、配線Ｌを流れる電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されている。
この際、高周波信号ＨＦは、一般には数１００ｋＨ－数１０ＭＨ以上の比較的高い周波数が使用されるため、商用のＡＣ電力の周波数（５０／６０Ｈｚ）とは大きな周波数差を有しており、ＨＰＦ１，ＨＰＦ２で容易に分離できる。したがって、電力ＰＷとしてＤＣ電力だけでなく、商用のＡＣ電力を重畳させることができる。
［第１の物理層インターフェース］
第１の物理層インターフェースＰＨＹ１は、一端がＨＰＦ１の他端に接続されるとともに、他端がＨＵＢのポートに接続されて、ＨＰＦ１を介してＬ１から受信した高周波信号ＨＦから、通信データＤＴを生成してＨＵＢへ出力するように構成されている。
［第２の物理層インターフェース］
第２の物理層インターフェースＰＨＹ２は、一端がＨＰＦ２の他端に接続されるとともに、他端がＨＵＢのポートに接続されて、ＨＵＢから出力された通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦ２を介してＬ２へ送信するように構成されている。
第１の物理層インターフェースＰＨＹ１は、一端がＨＰＦ１の他端に接続されるとともに、他端がＨＵＢのポートに接続されて、ＨＰＦ１を介してＬ１から受信した高周波信号ＨＦから、通信データＤＴを生成してＨＵＢへ出力するように構成されている。
［第２の物理層インターフェース］
第２の物理層インターフェースＰＨＹ２は、一端がＨＰＦ２の他端に接続されるとともに、他端がＨＵＢのポートに接続されて、ＨＵＢから出力された通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦ２を介してＬ２へ送信するように構成されている。
［ハブ］
ハブＨＵＢは、例えばスイッチングハブからなり、複数のポートを有し、いずれかのポートに接続されたＰＨＹ１から出力された通信データＤＴを、いずれかのポートに接続されたＰＨＹ２へ中継転送するように構成されている。
ハブＨＵＢは、例えばスイッチングハブからなり、複数のポートを有し、いずれかのポートに接続されたＰＨＹ１から出力された通信データＤＴを、いずれかのポートに接続されたＰＨＹ２へ中継転送するように構成されている。
［第１のローパスフィルタ］
第１のローパスフィルタＬＰＦ１は、例えば誘導素子からなり、一端がＬ１（Ｔ１）に接続されるとともに、他端がＬＰに接続されて、配線Ｌを流れる電力重畳信号のうち、電力成分を通過させてデータ通信に用いる高周波信号成分を減衰させるように構成されている。
［第２のローパスフィルタ］
第２のローパスフィルタＬＰＦ２は、例えば誘導素子からなり、一端がＬ２（Ｔ２）に接続されるとともに、他端がＳＷの他端に接続されて、ＳＷを介して供給された電力ＰＷを、Ｌ２へ重畳するように構成されている。
第１のローパスフィルタＬＰＦ１は、例えば誘導素子からなり、一端がＬ１（Ｔ１）に接続されるとともに、他端がＬＰに接続されて、配線Ｌを流れる電力重畳信号のうち、電力成分を通過させてデータ通信に用いる高周波信号成分を減衰させるように構成されている。
［第２のローパスフィルタ］
第２のローパスフィルタＬＰＦ２は、例えば誘導素子からなり、一端がＬ２（Ｔ２）に接続されるとともに、他端がＳＷの他端に接続されて、ＳＷを介して供給された電力ＰＷを、Ｌ２へ重畳するように構成されている。
［電力中継配線］
電力中継配線ＬＰは、一端がＬＰＦ１の他端に接続され、他端がＳＷの一端に接続されて、ＬＰＦ１を介してＬ１から供給された電力ＰＷをＳＷおよびＬＰＦ２を介して、Ｌ２へ中継するように構成されている。
［電源回路］
電源回路ＰＳは、電力中継配線ＬＰの電力ＰＷを変換することにより、フィールド機器２０さらにはフィールド端末ＦＥの動作に用いる電源Ｐを生成して出力するように構成されている。
電力中継配線ＬＰは、一端がＬＰＦ１の他端に接続され、他端がＳＷの一端に接続されて、ＬＰＦ１を介してＬ１から供給された電力ＰＷをＳＷおよびＬＰＦ２を介して、Ｌ２へ中継するように構成されている。
［電源回路］
電源回路ＰＳは、電力中継配線ＬＰの電力ＰＷを変換することにより、フィールド機器２０さらにはフィールド端末ＦＥの動作に用いる電源Ｐを生成して出力するように構成されている。
［電力供給スイッチ］
電力供給スイッチＳＷは、例えば手動の切替スイッチからなり、ＬＰを介したＬ１からＬ２への電力ＰＷの供給有無、すなわち供給／停止を切り替えるように構成されている。例えば、あるフィールド機器２０から下流側に他のフィールド機器２０が接続されていない場合、あるいは、下流側に接続された他のフィールド機器２０に対する電力供給が不要または禁止である場合には、ＳＷをオフとすればよい。これにより、より柔軟な電力重畳通信システム１を構築することができる。
電力供給スイッチＳＷは、例えば手動の切替スイッチからなり、ＬＰを介したＬ１からＬ２への電力ＰＷの供給有無、すなわち供給／停止を切り替えるように構成されている。例えば、あるフィールド機器２０から下流側に他のフィールド機器２０が接続されていない場合、あるいは、下流側に接続された他のフィールド機器２０に対する電力供給が不要または禁止である場合には、ＳＷをオフとすればよい。これにより、より柔軟な電力重畳通信システム１を構築することができる。
［本実施の形態の動作］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるフィールド機器２０の動作について説明する。
図１に示すように、コントローラ１０において、ＰＨＹは、入力された通信データＤＴをＰＨＹにより高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦを介して配線Ｌへ送信する。ＬＰＦは、ＳＷを介して入力された電力ＰＷを配線Ｌへ重畳する。
これにより、通信データＤＴの高周波信号ＨＦに電力ＰＷが重畳された電力重畳信号（ＰＷ＋ＨＦ）が、コントローラ１０から配線Ｌに対して送信される。
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるフィールド機器２０の動作について説明する。
図１に示すように、コントローラ１０において、ＰＨＹは、入力された通信データＤＴをＰＨＹにより高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦを介して配線Ｌへ送信する。ＬＰＦは、ＳＷを介して入力された電力ＰＷを配線Ｌへ重畳する。
これにより、通信データＤＴの高周波信号ＨＦに電力ＰＷが重畳された電力重畳信号（ＰＷ＋ＨＦ）が、コントローラ１０から配線Ｌに対して送信される。
フィールド機器２０において、ＨＰＦ１は、上流側配線Ｌ１から受信した電力重畳信号から高周波信号ＨＦを分離し、ＰＨＹ１は、高周波信号ＨＦを復調して通信データＤＴを抽出し、ＨＵＢは、ＰＨＹ１からの通信データＤＴをＰＨＹ２に中継し、ＰＨＹ２は、ＨＵＢからの通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦ２を介して下流側配線Ｌ２へ送信する。また、ＬＰＦ１は、上流側配線Ｌ１から受信した電力重畳信号から電力ＰＷを分離し、ＬＰおよびＳＷは、ＬＰＦ１からの電力ＰＷを中継し、ＬＰＦ２は、中継された電力ＰＷを下流側配線Ｌ２へ重畳する。
これにより、上流側配線Ｌ１から受信した通信データＤＴの高周波信号ＨＦに、上流側配線Ｌ１から供給された電力ＰＷを重畳した電力重畳信号（ＰＷ＋ＨＦ）が、フィールド機器２０から下流側配線Ｌ２に対して送信される。
これにより、上流側配線Ｌ１から受信した通信データＤＴの高周波信号ＨＦに、上流側配線Ｌ１から供給された電力ＰＷを重畳した電力重畳信号（ＰＷ＋ＨＦ）が、フィールド機器２０から下流側配線Ｌ２に対して送信される。
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＨＰＦ１により高周波信号ＨＦを分離し、ＰＨＹ１により高周波信号ＨＦを復調して通信データＤＴを抽出し、ＨＵＢによりＰＨＹ２に中継し、ＰＨＹ２により通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦを介して下流側配線Ｌ２へ送信するように構成したものである。また、フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＬＰＦ１により電力ＰＷを分離し、ＬＰおよびＳＷを介して電力ＰＷを中継し、ＬＰＦ２を介して下流側配線Ｌ２へ重畳するように構成したものである。
このように、本実施の形態は、フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＨＰＦ１により高周波信号ＨＦを分離し、ＰＨＹ１により高周波信号ＨＦを復調して通信データＤＴを抽出し、ＨＵＢによりＰＨＹ２に中継し、ＰＨＹ２により通信データＤＴを高周波信号ＨＦに変調し、ＨＰＦを介して下流側配線Ｌ２へ送信するように構成したものである。また、フィールド機器２０が、上流側配線Ｌ１からの電力重畳信号からＬＰＦ１により電力ＰＷを分離し、ＬＰおよびＳＷを介して電力ＰＷを中継し、ＬＰＦ２を介して下流側配線Ｌ２へ重畳するように構成したものである。
具体的には、ＬＰＦ１，ＬＰＦ２は、電力重畳信号のうち、電力成分を通過させてデータ通信に用いる高周波信号成分を減衰させるように構成されており、ＨＰＦ１，ＨＰＦ２は、電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されている。
これにより、コントローラ１０に対して複数のフィールド機器２０がデイジーチェーン接続された構成であっても、給電回路ＰＳＥや受電回路ＰＤなどの複雑な回路を必要とすることなく、通信用配線にＤＣ電力やＡＣ電力を重畳して給電することが可能となる。
これにより、コントローラ１０に対して複数のフィールド機器２０がデイジーチェーン接続された構成であっても、給電回路ＰＳＥや受電回路ＰＤなどの複雑な回路を必要とすることなく、通信用配線にＤＣ電力やＡＣ電力を重畳して給電することが可能となる。
また、本実施の形態において、電力中継配線ＬＰ上に直列接続された電力供給スイッチＳＷを設け、下流側配線Ｌ２に対する電力の中継有無を切り替えるようにしてもよい。
これにより、例えば、あるフィールド機器２０から下流側に他のフィールド機器２０が接続されていない場合、あるいは、下流側に接続された他のフィールド機器２０に対する電力供給が不要または禁止である場合には、ＳＷをオフとすることができる。したがって、より柔軟な電力重畳通信システム１を構築することができる。
これにより、例えば、あるフィールド機器２０から下流側に他のフィールド機器２０が接続されていない場合、あるいは、下流側に接続された他のフィールド機器２０に対する電力供給が不要または禁止である場合には、ＳＷをオフとすることができる。したがって、より柔軟な電力重畳通信システム１を構築することができる。
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施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、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施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、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
１…電力重畳通信システム、１０…コントローラ、２０…フィールド機器、ＨＰＦ１…第１のハイパスフィルタ、ＨＰＦ２…第２のハイパスフィルタ、ＨＰＦ…ハイパスフィルタ、ＰＨＹ１…第１の物理層インターフェース、ＰＨＹ２…第２の物理層インターフェース、ＰＨＹ…物理層インターフェース、ＨＵＢ…ハブ、ＬＰＦ１…第１のローパスフィルタ、ＬＰＦ２…第２のローパスフィルタ、ＬＰＦ…ローパスフィルタ、ＬＰ…電力中継配線、ＳＷ…電力供給スイッチ、ＰＳ…電源回路、Ｌ…配線、Ｌ１…上流側配線、Ｌ２…下流側配線、Ｔ１，Ｔ２…端子。
Claims (7)
- 複数の機器をデイジーチェーン接続する配線のうち、上流側配線に第１のハイパスフィルタを介して接続された第１の物理層インターフェースと、
前記配線のうち、下流側配線に第２のハイパスフィルタを介して接続された第２の物理層インターフェースと、
前記第１の物理層インターフェースと前記第２の物理層インターフェースとに接続されたハブと、
一端が第１のローパスフィルタを介して前記上流側配線に接続され、他端が第２のローパスフィルタを介して前記下流側配線に接続された電力中継配線とを備え、
前記ハブは、前記第１の物理層インターフェースで受信した通信データを、前記第２の物理層インターフェースへ中継転送するように構成されており、
前記電力中継配線は、前記第１のローパスフィルタで抽出された前記上流側配線からの電力を、前記第２のローパスフィルタを介して前記下流側配線へ中継するように構成されている
ことを特徴とするフィールド機器。 - 請求項１に記載のフィールド機器において、
前記第１および第２のローパスフィルタは、前記配線を流れる電力重畳信号のうち、電力成分を通過させてデータ通信に用いる高周波信号成分を減衰させるように構成されていることを特徴とするフィールド機器。 - 請求項１または請求項２に記載のフィールド機器において、
前記電力中継配線上に直列接続されて、前記下流側配線に対する前記電力の中継有無を切り替えるための電力供給スイッチをさらに備えることを特徴とするフィールド機器。 - 請求項１～請求項３のいずれかに記載のフィールド機器において、
前記第１および第２のハイパスフィルタは、前記配線を流れる電力重畳信号のうち、電力成分を減衰させてデータ通信に用いる高周波信号成分を通過させるように構成されていることを特徴とするフィールド機器。 - 請求項１～請求項４のいずれかに記載のフィールド機器において、
前記第１の物理層インターフェースは、前記上流側配線から前記第１のハイパスフィルタを介して受信した高周波信号から通信データを生成して出力するように構成され、
前記ハブは、前記第１の物理層インターフェースから出力された前記通信データを前記第２の物理層インターフェースへ中継出力するように構成され、
前記第２の物理層インターフェースは、前記ハブから出力された前記通信データを、前記第２のハイパスフィルタを介して前記上流側配線へ出力するように構成されている
ことを特徴とするフィールド機器。 - 請求項１～請求項５のいずれかに記載のフィールド機器において、
前記電力中継配線の前記電力から動作用の電源を生成して出力する電源回路をさらに備えることを特徴とするフィールド機器。 - コントローラと、当該コントローラにデイジーチェーン接続された複数のフィールド機器とを備え、これらコントローラと複数のフィールド機器とが電力重畳通信を行う電力重畳通信システムであって、
前記複数のフィールド機器は、請求項１～請求項６のいずれかに記載のフィールド機器からなることを特徴とする電力重畳通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021048354A JP2022147202A (ja) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | フィールド機器および電力重畳通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021048354A JP2022147202A (ja) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | フィールド機器および電力重畳通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022147202A true JP2022147202A (ja) | 2022-10-06 |
Family
ID=83463101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021048354A Pending JP2022147202A (ja) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | フィールド機器および電力重畳通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022147202A (ja) |
-
2021
- 2021-03-23 JP JP2021048354A patent/JP2022147202A/ja active Pending
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