JP3154538B2 - データ入出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントの制御装置或
いは監視装置などに適用されるデータ入出力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プラントの制御装置或いは監視装置など
に用いられるデータ入出力装置の全体構成図を図５に示
す。通信制御カード１００は、複数枚の入出力カード１
１１〜１１４の親局に相応しており、通信において入出
力カード１１１〜１１４から入力データを受けとり、ま
た、制御・監視の結果としての出力データを入出力カー
ド１１１〜１１４に渡す。通信データは、１本の通信デ
ータ伝送路２１を用いるバス型の形態が一般的に用いら
れる。このバス型の形態においては、伝送路が１本であ
るため、通信データが衝突しない様、各入出力カード１
１１〜１１４は通信制御カード１００から通信データを
受け取って初めて送信することが可能となっている。

【０００３】従って、通信制御カード１００は、各入出
力カード１１１〜１１４と１枚ずつ順次通信を行なう。
各カード１００、１１１〜１１４は、通信データ伝送路
２１の他に、電源１２０を供給する電源供給路２０と、
通信制御カード１００が出力する通信クロックを伝送す
る通信クロック伝送路２２とに接続される。以上がバス
型の通信形態を用いたデータ入出力装置の基本構成であ
る。

【０００４】どのような制御装置或いは監視装置におい
ても、それ自身の異常を監視する必要がある。本データ
入出力装置でも１本の通信データ伝送路２１を専有して
しまう様な通信異常、電源異常、或いは各カードのＣＰ
Ｕ異常などが監視され、また、異常発生時には可能な限
り、その異常を隔離する必要がある。

【０００５】従来における通信制御カード１００の構成
を図６に示す。ＣＰＵ１は通信コントローラ２を制御
し、送信／受信素子３を介して通信データ伝送路２１に
通信データを送信するとともに、図５における入出力カ
ード１１１〜１１４から返送される通信データを受け取
る。更に、通信クロック源４から得られる通信クロック
を、送信／受信素子３を通して通信クロック伝送路２２
に常に伝送し続けている。本通信制御カード１００で
は、ＣＰＵ１の異常を監視するＣＰＵ異常監視手段３０
と、送信する通信データが通信データ伝送路２１を専有
してしまう通信異常を監視する通信異常監視手段３１
と、電源供給路２０から与えられる電源の変動を監視す
る電源異常監視手段３２とが設けられ、それらの監視結
果が論理和ゲート５を通してＣＰＵ１に知らされる。

【０００６】また、従来の入出力カード１１０（１１１
〜１１４）の構成を図７に示す。入出力カード１１０
は、上記通信制御カード１００の構成と同様、ＣＰＵ１
が通信コントローラ２、送信／受信素子３を用いて通信
制御カード１００と通信する構成となっている。通信ク
ロックは、通信クロック伝送路２２から受信するだけで
送出することはない。本入出力カード１１０にも、ＣＰ
Ｕ異常監視手段３０、通信異常監視手段３１、電源異常
監視手段３２が設けられ、それらの監視結果が論理和ゲ
ート５を通してＣＰＵ１に与えられる。

【０００７】以上のような構成において、各異常監視手
段３０〜３２で異常が検出された場合の処理を考える
と、先ず入出力カード１１０における異常検出では、Ｃ
ＰＵ１は自ら出力データをその対象が安全な状態となる
様に設定して出力する。そして、送られてきた通信デー
タに対しては何も返答しない。通信制御カード１００で
は、返答がないことで、その入出力カード１１０に異常
が検出されたことを認識する。

【０００８】一方、通信制御カード１００で異常が検出
された場合、通信制御カード１００は各入出力カード１
１０に対する通信を停止させる。そして、この場合は、
その対象を安全な状態にするために、各入出力カード１
１０にある一定の間、通信制御カード１００からの通信
がなければ、各カードの出力データをその対象が安全と
なる値に設定し、出力させるという機能を付加してい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
データ入出力装置においては、次にあげるような問題が
ある。

【００１０】（１）電源異常監視手段３２には、使用さ
れている素子の特性のばらつきを取るため、調整部分の
あることが多く、全てのカードにおいて調整を行なうこ
とは非常にコスト高となる。

【００１１】（２）電源異常監視手段３２は、上記
（１）に挙げた調整を行なっても、電源１２０からの距
離等の要因により、カード単位で異常検出にばらつきが
発生し、データ入出力装置全体でみればその異常検出機
能は不安定である。

【００１２】（３）通信制御カード１００に異常が発生
した場合、その対象が安全な状態となるまでの時間、即
ち各入出力カードがそれ自身に通信データが届かないこ
とを監視する時間に充分な余裕を持たせる必要があり、
このため監視時間を長目にとらざるを得ず、対象の安全
な状態への移行が遅れてしまう。また、入出力カードを
追加する場合には、１枚の入出力カードの通信周期が延
びることから監視時間を長くとる必要が生ずる。しかし
ながら、これはデータ入出力装置の構成の自由度を小さ
くしてしまうことになる。

【００１３】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、装置全体としてのコストを低減できると共に、非常
に短い時間でその対象を安全な状態に移行することがで
きるデータ入出力装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、一枚の通信制
御カード、複数枚の入出力カード及び、これらの各カー
ドに１本の電源供給路により電源を供給する電源装置と
から成り、上記各カードが通信制御カードから出力され
る通信用クロックを伝送する通信クロック伝送路と、通
信データを伝送する通信データ伝送路とに接続されるデ
ータ入出力装置に於いて、上記通信制御カードには、電
源異常監視手段を設け、ＣＰＵ異常監視など他の異常監
視手段を含めて、何れかの異常が発生した場合に通信ク
ロックの出力を停止する手段を付加し、また、上記各入
出力カードには通信クロックの喪失を監視する通信クロ
ック異常監視手段を設け、ＣＰＵ異常監視など他の異常
監視手段を含めて、何れかの異常が発生した場合に、そ
の入出力装置の対象が安全な状態に移行する様に出力デ
ータを設定する手段を付加したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明のデータ入出力装置は、上記のように調
整を要する電源異常監視手段は、通信制御カード１枚に
のみ設置される。そして、通信制御カードに異常が発生
した場合、各入出力カードがそれを認知するのは、常に
与えられている通信クロックの喪失をもって行なうた
め、入出力カードがその対象を安全な状態となる様な値
を設定するまでの時間は、通信制御カードから各入出力
カードに順次送信される通信データの喪失で認知する方
法に比べ、非常に短くて済む。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１〜図４を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、通信制御カード１００Ａの一構成
例である。ＣＰＵ１は、通信コントローラ２を制御して
送信／受信素子３を介して通信データ伝送路２１に通信
データを送信するとともに、入出力カードから返送され
る通信データを受け取る。更に、通信クロック源４から
得られる通信クロックを送信／受信素子３を通して通信
クロック伝送路２２に伝送する。

【００１８】本通信制御カード１００Ａの異常監視手段
は、例えばＣＰＵ異常監視手段３０、通信異常監視手段
３１、電源異常監視手段３２を備えている。各検出手段
３０〜３２の異常検出信号は、論理和ゲート５を通して
送信／受信素子３の送信許可端子ＥＮＢ（ＥＮＡＢＬＥ
端子）に取り込まれる。即ち、何れかの異常が検出され
れば、ＣＰＵ１を介さずに送信／受信素子３において通
信クロックの送信を禁止するようにしている。

【００１９】一方、図２は本発明に係る入出力カード１
１０Ａの一構成例である。入出力カード１１０Ａは、上
記の通信制御カード１００Ａと同様、ＣＰＵ１が通信コ
ントローラ２、送信／受信素子３を用いて通信制御カー
ド１００Ａと通信するように構成される。通信クロック
は、通信クロック伝送路２２から受信するだけで送信す
ることはない。本入出力カード１１０Ａでは、調整を要
する電源異常監視手段３２は必要でなく、その代わり通
信クロックの喪失を監視する通信クロック異常監視手段
３３を設けている。この通信クロック異常監視手段３３
の異常検出信号は、他の異常監視、即ちＣＰＵ異常監視
手段３０と通信異常監視手段３１の異常検出信号ととも
に論理和ゲート５を通してＣＰＵ１に取り込まれる。即
ち、何れかの異常が検出されれば、ＣＰＵ１に知らさ
れ、その対象を安全な状態に移行させる出力データを設
定して出力する。この出力データの設定及び出力する手
段は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれでも容易に
実現可能であるが、最も簡単な方法は、ＣＰＵ１が異常
を知らされた時に安全な出力データを設定し、出力する
ロジックを実行することである。

【００２０】次に各異常監視手段３０，３１，３２，３
３の実現方法について説明する。図４は、電源異常監視
手段３２の一構成例である。電源異常監視手段３２は、
電源電圧Ｖｃｃを２つの抵抗１０、１１で分圧したした
ものと、基準電圧素子８で得られる基準電圧とを比較器
７で比較することにより、電源異常の監視、検出を行な
って電源異常信号１５を出力する。即ち、Ｖｃｃを分圧
した電圧値が決められた基準電圧値以下となれば、比較
器７の出力が反転して電源異常を知らせる。殆どの場
合、基準電圧素子８や比較器７には特性上のばらつきが
含まれているため分圧するための抵抗の１つを可変抵抗
１１として、しかるべき値に調整する。コンデンサ９は
高周波で発生する電源変動には反応せずに、低周波、即
ち時間の長い電源変動にのみ反応させるように設けられ
たものである。

【００２１】一方、ＣＰＵ異常監視手段３０、通信異常
監視手段３１及び通信クロック異常監視手段３３は、基
本的に同一の構成で実現できる。これは図３に示すよう
に、カウンタ６ａ〜６ｎを多段に組み合わせ、基本とな
るクロック１２を入力する。カウンタ６ａ〜６ｎは、基
本クロック１２によりカウントアップしており、カウン
タクリア信号１３によりカウンタ６ａ〜６ｎがクリアさ
れるが、ある一定の期間カウンタクリア信号１３が来な
ければ、最終的なカウントアップ信号を異常信号１４と
する。基本クロック１２の周波数及びカウンタ６ａ〜６
ｎの段数を適切に選ぶことによって任意期間の監視手段
が得られる。

【００２２】ＣＰＵ異常監視手段３０では、カウンタク
リア信号１３として、ＣＰＵが正常動作時に周期的に出
力する信号を設け、割り当てればよい。これは一般的に
ウォッチ・ドッグ・タイマとして知られている。

【００２３】通信異常監視手段３１では、カウンタクリ
ア信号１３として送信している状態を示す信号を設け割
り当てる。送信中ではカウントアップ許可となるから、
この送信が決められた時間以上行なわれれば、通信異常
とみなし強制的に送信を禁止すればよい。

【００２４】通信クロック異常監視手段３３では、通信
クロックをカウンタクリア信号１３として用いる。通信
クロックが喪失すれば、カウンタ６ａ〜６ｎのクリアは
行なわれないので、最終的なカウントアップにより、通
信クロックの異常信号１４を出力することができる。以
上の図３に示した監視手段を、ＡＳＩＣ等を利用して１
ゲートに収めれば、コスト的及びスペース的なメリット
が得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、調
整を要する電源異常監視手段は、通信制御カード１枚に
おかれるため、データ入出力装置全体としてのコストが
低減できる。また、各入出力カードが、通信制御カード
の異常を認知するのは、常に与えられている通信クロッ
クの喪失で行なうため、非常に短い時間でその対象を安
全な状態に移行することができる。更に、上記通信クロ
ック喪失による通信制御カードの異常認知は、入出力カ
ードの枚数や通信周期等には全く影響を受けないため、
その対象に適したデータ入出力装置を容易に構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る通信制御カードの構成
を示すブロック図。

【図２】本発明に係る入出力カードの構成を示すブロッ
ク図。

【図３】本発明に係る異常監視手段の構成図。

【図４】本発明に係る電源異常監視手段の構成図。

【図５】データ入出力装置の全体構成図。

【図６】従来の通信制御カードの構成を示すブロック
図。

【図７】従来の入出力カードの構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…通信コントローラ、３…送信／受信素
子、４…通信クロック源、５…論理和ゲート、６…カウ
ンタ、７…比較器、８…基準電圧素子、９…コンデン
サ、１０…抵抗、１１…可変抵抗、１２…基本クロッ
ク、１３…カウンタ・クリア信号、１４…異常信号、１
５…電圧異常信号、２０…電源供給路、２１…通信デー
タ伝送路、２２…通信クロック伝送路、３０…ＣＰＵ異
常監視手段、３１…通信異常監視手段、３２…電源異常
監視手段、３３…通信クロック異常監視手段、１００，
１００Ａ…通信制御カード、１１０，１１０Ａ，１１１
〜１１４…入出力カード、１２０…電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−58391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−248341（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 13/00 G06F 11/00 H04L 12/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一枚の通信制御カード、複数枚の入出力
   カード及び、これらの各カードに１本の電源供給路によ
   り電源を供給する電源装置とから成り、上記各カードが
   通信制御カードから出力される通信用クロックを伝送す
   る通信クロック伝送路と、通信データを伝送する通信デ
   ータ伝送路とに接続されるデータ入出力装置に於いて、
   上記通信制御カードには、電源異常監視手段を設け、Ｃ
   ＰＵ異常監視など他の異常監視手段を含めて、何れかの
   異常が発生した場合に通信クロックの出力を停止する手
   段を付加し、また、上記各入出力カードには通信クロッ
   クの喪失を監視する通信クロック異常監視手段を設け、
   ＣＰＵ異常監視など他の異常監視手段を含めて、何れか
   の異常が発生した場合に、その入出力装置の対象が安全
   な状態に移行する様に出力データを設定する手段を付加
   したことを特徴とするデータ入出力装置。