JP2726300B2 - 故障診断装置 - Google Patents

故障診断装置

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JP2726300B2
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修 道平
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は複数のノード間で共通伝送路を介して時分割
多重通信によりデータの送受を相互に行なう多重伝送シ
ステムにおいて、システム内で生じた故障、例えば共通
伝送路の地絡あるいはノードの送信機能障害などを診断
する多重伝送システムの故障診断装置に関する。
(従来技術) かかる多重伝送システムは種々の分野に適用されてい
る。例えば大規模な通信システム、インテリジェントビ
ル内のLAN、ホームバスシステムなどであり、特に最近
では自動車の電子制御化に伴う信号線数の肥大化を防ぐ
目的で共通の多重伝送路を用いて車両各所の配設された
ノード間で信号の送受を行なう自動車用多重伝送システ
ムにも適用されている。かかる多重伝送システムとして
は例えば特公昭61−3218号公報等に開示されたものがあ
る。
このような車両用の多重伝送システムでは、システム
の高い信頼性が要求される。例えば多重伝送路の障害に
対する信頼性を高めるため、多重伝送路を一対の信号線
からなるツイストペア線で構成し、このツイストペア線
の一方の信号線が断線しても信号伝送が行なえるように
各ノードの送受信回路を構成している。
(発明が解決しようとする課題) 上述の多重伝送路をツイストペア線により高信頼化さ
せた多重伝送システムでは、ツイストペア線の一方の信
号線が地絡等の故障を起こしても、なお他方の信号線で
信号の送受信を正常に行なえる。このため、ユーザーは
多重伝送路に障害が発生しても、それに気付かないこと
もある。
この結果、せっかくツイストペア線で多重伝送路の高
信頼化を図ったにもかかわらず、ツイストペア線の一方
の信号線の障害発生後は、信頼性が下った多重伝送路を
用いて、それと気付かずに多重伝送システムを使用し続
けることになる。このことは高信頼性が要求されるシス
テムでは大きな問題となる。
したがって本発明の目的は、多重伝送システムにおい
て多重伝送路あるいは送信ノードの送信部等に障害が発
生した場合に、その障害発生を的確に診断することがで
きるようにすることにある。
(課題を解決するための手段) 本発明に係る多重伝送システムの故障診断装置は、1
対の信号線からなる共通伝送路を介して複数のノード間
で時分割多重通信によりデータの送受が行われ、各ノー
ドは該共通伝送路の片方の信号線だけによってもデータ
伝送が可能なように送受信回路が構成された多重伝送シ
ステムの故障診断装置であって、共通伝送路の一方の信
号線を基準レベルに短絡させる短絡回路と、この短絡回
路によって短絡されなかった側の信号線を用いてデータ
伝送が正常に行われるかを判定する判定手段とを具備し
てなる。
(作用) 短絡回路によって共通伝送路の一方の信号線をグラウ
ンドあるいは電源ライン等の基準レベルに短絡し、それ
により当該信号線を介してのデータ伝送を不可能にす
る。その上で、残りの他方の信号線を用いてデータ伝送
が行えるかを判定手段で判定する。データ伝送が正常に
行えれば、その他方側の信号線には障害が発生していな
いと判定できる。データ伝送が行えなければ、その他方
側の信号線に障害が発生していると判定できる。
(実施例) 以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
第1図には本発明の一実施例としての多重伝送システ
ムの故障診断装置が示される。この実施例は本発明の故
障診断装置を、車両用の多重伝送システムの故障診断装
置として用いたものである。この多重伝送システムはバ
ス形態の分散型自動車用LANであり、各ノードに送信す
べきメッセージがあるときのみ伝送路の使用権を割り付
けるコンテンション方式等の非同期時分割多重を採用し
ており、アクセス制御方式(多重方式)としてはCSMA/C
D方式を採用している。
第1図において、5は2本の信号線51(またはバス)
と52からなる平衡型バス伝送路であり、各バス11、12は
それぞれバイアス抵抗回路R21とR22、およびR23とR24
よって所定電圧レベルにバイアスされている。1〜4は
通信ノードであり、それぞれバスインタフェース部11、
21、31、41を介して伝送路5に対して伝送信号のアクセ
スを行なうように構成されている。各通信ノード1〜4
にはそれぞれノードアドレスNo1〜No4が割り振られてい
る。
通信ノード4はシステム全体の故障診断機能を備えて
おり、他のノード1〜3と異なりバス地絡用のリレー4
4、45を有し、故障診断装置として動作するようになっ
ている。リレー44はCPU42の指令に基づきバス11を接点
により地絡するように構成されており、またリレー45は
同じくCPU42の指令に基づきバス52を接点により地絡す
るように構成されている。
第2図にはバスインタフェース部41の構成例が示され
る。図示の如く、送信部は、伝送路5のバス51と52を用
いて伝送信号を送出する差動ドライバ回路411で構成さ
れ、この差動ドライバ411は伝送する信号の極性がバス5
1と52とで反転されるようにして送信を行なっている。
すなわち、差動ドライバ回路411は、バス51に対して
は、バイアス抵抗回路R21とR22で定められる一定バイア
ス電圧レベルV11を基準にして正極性のPWMディジタル信
号を送信し、一方、バス52に対してはバイアス抵抗回路
R23とR24で定められる一定バイアス電圧レベルV12を基
準にして上記のPWMディジタル信号を反転させた負極性
の信号を送信する。
受信部は伝送路5からの受信信号の直流バイアス分を
カットするAC結合部412と、AC結合部412の出力を増幅す
る差動増幅器413と、所定のしきい値電圧を発生するし
きい値電圧発生回路414と、差動増幅器413の出力信号を
しきい値電圧発生回路415のしきい値電圧Vthと比較して
出力信号を通信用IC46に出力するコンパレータ415とを
含み構成される。
このコンパレータ415は、差動増幅器413で伝送路1か
ら受信される受信信号の信号振幅が、後述するように故
障等により小さくなった場合にもその信号振幅が所定値
Vth以上であればこれを一定の電圧レベルのディジタル
信号に再び変換し直してCPU42側に送り、それによりCPU
42が誤りなく受信信号を読み込めるようにするものであ
る。
第3図には、バスインタフェース部41の受信部の一層
詳細な電気回路の構成例が示される。図示の毎く、この
実施例はコンデンサC3、C4によるAC結合回路412を用い
た平衡型伝送システムのバスインタフェース部回路であ
り、異常時にバス51及びバス52のうちの一方のバス信号
が来ない場合でも他方のバス信号のみでデータ受信でき
るように構成されている。
図において、抵抗R11及びコンデンサC5と抵抗R12及び
コンデンサC6とは夫々バス信号の高周波成分をカットす
るフィルタを構成している。ダイオードD8はバス信号パ
ルスのデューティ比による直流成分の変動を防止すると
共にその順方向電圧VDFで受信回路の差動受信感度を設
定している。ダイオードD9はバス信号の正サージ及び負
サージを吸収してコンパレータ415の入力端子を保護す
るものである。抵抗R13、R14、R15、R16及び抵抗R18
コンパレータ415の差動受信感度の設定及びヒステリシ
スの設定を行なう。
トランジスタTr3のベース電圧とエミッタ電圧とは常
にほぼベースエミッタ間電圧VBEだけシフトしており、
またエミッタホワロ回路に接続されているのでトランジ
スタTr3のベース側の入力インビーダンスは高く、信号
伝達速度も十分に高速である。そのため、トランジスタ
Tr3が平衡型伝送路の一方の伝送線だけに挿入されても
受信信号の時間的平衡度もバスインタフェース受信回路
のインピーダンスのバランスも失なわれることはない。
トランジスタTr3のエミッタホロワ回路は、コンパレ
ータ415の反転入力端子(−)が負側にふれることを阻
止する働きもしている。これは、トランジスタTr3をバ
スインタフェース部受信回路に挿入することにより、ベ
ースにトランジスタTr3のコレクタ開放時のベース・エ
ミッタ間電圧VBEO以下の負電圧が入力されてもトランジ
スタTr3はオフ状態になり、コンパレータ415の反転入力
端子はアース以下の電圧にならないためである。ダイオ
ードD10はトランジスタTr3のベースから入る正のサージ
電圧がコレクタへ抜けて電源に乗ることを阻止するため
のものである。
第4図にはこの多重伝送システムのネットワーク上を
送受される伝送フレームFのフォーマット構成の模式図
が示される。このフレームFはSD(スタート・デリミッ
タ)カード、ID(識別)コード、自局アドレス、データ
1〜データN、誤りチェックコード、ACKフィールドを
含むフレーム構成となっている。
ここで、SDコードはフレームFの開始を示す特定の符
号である。また、IDコードは機能上つけたアドレス(フ
ァンクションアドレス)を指定するものである。このフ
ァンクションアドレスはSAE International Congress a
nd Exposition(1986年2月)に発表された文献「A Pro
posal for a Vehicle Network Protocol Standard」の
中にあるファンクショナルアドレッシング(Functional
Addressing)に相当する。
受信確認信号領域(ACKフィールド)は複数のビット
例えば16ビットから成り、各ノードに対しそのノードの
アドレスに対応したビット領域が割り当てられ、それに
より正常受信の確認が行える。即ち、各受信ノードは宛
先アドレスにかかわられず、受信した全てのフレームの
内容に誤りがないかをチェックコードによりチェック
し、誤りがなければ各ノードのアドレスに対応するビッ
ト領域に相当した受信確認信号領域の部分で各多重ノー
ドに固有の受信確認信号(ACK信号)を送信ノードに返
送するようになっている。
第4図では、ノード1のノードアドレスはA1に、ノー
ド2のノードアドレスはA2に、ノード3のノードアドレ
スはA3に、そして故障診断装置4のノードアドレスはA4
に夫々設定されている。故障診断装置4が、データをバ
ス51、52へ送信した場合は第5図のようになる。つま
り、第5図(a)に示すように、故障診断装置4は、予
めACKフィールド中の自ノードのACK信号返送領域である
第4番目のビットにA4を送信している。
ノード1、ノード2、ノード3が正常に受信をしてい
れば、夫々故障診断装置4へ第4図(b)、(c)、
(d)に示すようにACK信号A1、A2、A3を返送するの
で、各ノードは第5図(e)に示すようなフレーム及び
ACK信号(1111000000000000)を受信し、故障診断装置
4は、ネットワークに異常がないと判断できるわけであ
る。
以下、実施例装置の動作を、診断処理手順を示す第6
図の流れ図を参照して説明する。
第1図において、いまバス52上のa点が地絡したもの
とする。この時もノード2はバス51を介して正常通りに
データ送受信が行えるため、外見上はシステムは正常で
ある。故障診断を行う場合はノード4の故障診断機能を
起動して診断をスタートさせる(ステップS0)。
まず、CPU42の指示によりリレー44をONさせると(ス
テップS1)、バス51が地絡され、よってノード2は通信
が不可能となり、故障診断装置4からデータを送信して
も(ステップS2)、ノード2はACK信号を返送しないの
で、システムに故障が生じていることを検出できる(ス
テップS3)。しかも、ノード2のみがACK信号を返さな
いのならば、ノード2に至るバス52の支線(a点)の故
障と判断できる。また、ノード2とノード3が共にACK
信号を返さないのならば、ノード1とノード2の間のバ
ス52の幹線(b点)が故障していると判断できる。
もしバス52に故障が検出されなかった場合には、リレ
ー44をOFFにし(ステップS4)、リレー45をONにして
(ステップS5)、今度はバス51側に故障があるか否かを
診断する(ステップS6〜S8)。最後に故障があれば、そ
の旨を表示装置43に表示する(ステップS10)。
本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可能であ
る。例えば上述の実施例では故障診断時にバス51または
52の一方をリレー44または44により地絡させるようにし
たが、勿論これに限られず、例えばバス51または52を電
源ライン(Vcc)にショートさせることによってそのバ
スを介しての通信を不可能にするよう構成して故障診断
を行ってもよい。
また、本発明が適用される多重伝送システムは、実施
例のバス形態ネットワークに限られるものではなく、例
えばループ形態ネットワーク等であってもよい。さらに
多重アクセス方式もCSMA/CD方式に限られるものではな
く、他の方式、例えばポーリング方式等であってもよ
い。
さらに上述の実施例では障害発生の検出に伝送フレー
ムのACKフィールドのACK信号を用いたが、これに限ら
ず、例えばバスの一方をリレーで地絡した後に、故障診
断装置が前ノードに対しフレームの返送を要求するよう
にして、この返送フレームの有無でバス等の障害の有無
を調べてもよい。
(発明の効果) 本発明によれば、各通信ノードの送信機能の故障ある
いは多重伝送路の故障等を的確に診断することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての多重伝送システムの
故障診断装置を示すブロック図、 第2図は実施例装置におけるバスインタフェース部21の
構成例を示すブロック図、 第3図はバスインタフェース部の受信部の一層詳細な回
路構成例を示す図、 第4図は実施例装置における伝送フレームのフォーマッ
トを示す図、 第5図はACK信号の動作を説明する図、 第6図は診断処理の手順を示す流れ図である。 1:平衡形バス伝送路 2:通信ノード(故障診断装置) 3〜5:通信ノード 11、21、31、41:バスインタフェース部 42:信号振幅検出回路 43:CPU 411:差動ドライバ回路 412:AC結合部 413:差動増幅器 414:しきい値電圧発生回路 415:コンパレータ 421、422:レベルシフト回路 423、424:ピークホールド回路 425:A/Dコンバータ 426:インバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 圭 神奈川県平塚市東八幡5丁目1番9号 古河電気工業株式会社平塚電線製造所内 (72)発明者 道平 修 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 徳永 利道 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−95738(JP,A) 特開 昭59−168741(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1対の信号線からなる共通伝送路を介して
    複数のノード間で時分割多重通信によりデータの送受が
    行われ、各ノードは該共通伝送路の片方の信号線だけに
    よってもデータ伝送が可能なように送受信回路が構成さ
    れた多重伝送システムの故障診断装置であって、 該共通伝送路の一方の信号線を基準レベルに短絡させる
    短絡回路と、 該短絡回路によって短絡されなかった側の信号線を用い
    てデータ伝送が正常に行われるかを判定する判定手段
    と、 を具備してなる多重伝送システムの故障診断装置。
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