JP5035628B2 - 通信遮断システム - Google Patents

Description

本発明は、防爆エリアで接続される複数の通信装置間の通信遮断システムに関する。

プロセスガスクロマトグラフでは、防爆エリアに設置され例えば内圧防爆型に設計された分析計などの通信装置と、非防爆エリアに設置される制御管理装置との間でデータ通信を行っている。

そして、防爆エリアに設置された通信装置に爆発するような危険が発生した場合には、その通信装置に電源電圧を供給する電源ラインを遮断すると共に、非防爆エリアに設置された制御管理装置との間に接続される通信ラインも遮断する必要があるため、その通信ラインを遮断する通信遮断装置が用いられている。内圧防爆容器に入るエネルギーの遮断方法には、例えば耐圧容器内で遮断する方法や、特開平０７−０１４０９２号公報（特許文献１）の図１に開示されたものなどがある。

通信遮断ステムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開平０７−０１４０９２号公報

しかし、上記の従来技術では、防爆エリアに設置された複数の通信装置の間でデータ通信を行うため、例えばデイジーチェーン接続（複数台の機器を接続するとき、Ａの機器からＢの機器へ繋ぎ、Ｂの機器からさらにＣの機器へと繋ぎ、と順々に接続していく接続形態。ＳＣＳＩやＩＥＥＥ １３９４などがこのタイプである。）した場合の信号の遮断を実現することは出来ない。このため、複数の内圧防爆容器間を接続する場合には１対１接続しか実現手段はなく、トランシーバやコントローラが多くなるので、コストがかかっていた。

また、デイジーチェーン接続で規定される信号線は複数の内圧防爆容器間で防爆構造を維持しながら接続することができなかった。

本発明はこのような課題を解決しようとするもので、防爆構造を維持しながら、全体として安価に複数の内圧防爆容器間でのデイジーチェーン接続を実現する通信遮断システムを実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
通信遮断システムにおいて、
防爆エリアに設置されて通信ラインが接続され、内部の圧力が低下したときに第１の制御信号を発生させる内圧防爆型の第１の通信装置と、
防爆エリアに設置され、前記通信ラインとの接続を前記第１の制御信号に基づいて遮断する第１の遮断手段を格納する防爆型の第２の通信装置と
を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、
請求項１記載の通信遮断システムにおいて、
複数の前記第１の通信装置が前記第２の通信装置の耐圧容器内で前記第１の遮断手段を介してデイジーチェーン接続されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
請求項１記載の通信遮断システムにおいて、
前記第２の通信装置は、内圧防爆型であって前記通信ラインが接続され、内部の圧力が低下したときに第２の制御信号を発生させ、
前記第１の通信装置は、前記通信ラインとの接続を前記第２の制御信号に基づいて遮断する第２の遮断手段を格納する
ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、
請求項２の通信遮断システムと請求項３の通信遮断システムとを組み合わせたことを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、防爆エリアに設置されて通信ラインが接続され、内部の圧力が低下したときに第１の制御信号を発生させる内圧防爆型の第１の通信装置と、防爆エリアに設置され、前記通信ラインとの接続を前記第１の制御信号に基づいて遮断する第１の遮断手段を格納する防爆型の第２の通信装置とを備えたことにより、防爆構造を維持しながら、全体として安価に複数の内圧防爆容器間でのデイジーチェーン接続を実現する通信遮断システムを提供することができる。

以下本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る通信遮断システムの一実施例を示す構成ブロック図である。

内圧防爆容器１０は、防爆エリアに設置され、防爆構造として例えば不活性ガス又は空気を内部に導入して危険ガスを内部からパージすることにより防爆を図るように設計されている。内圧防爆容器１０内において、トランシーバ１１は通信ライン１２および１３を介して他の通信装置とデータ通信を行う通信装置である。また、圧力センサ１６は、圧力スイッチなどからなり、内圧防爆容器１０内の圧力が所定の値以下に低下すると制御ライン１７を介して制御信号Ｓ１を出力する。制御信号Ｓ１は、例えば、圧力が所定の値より大きいときは一定の電圧を出力し、圧力が所定の値以下に低下したとき圧力スイッチにより出力オフとすることにより実現する。

同様に、内圧防爆容器２０は、防爆エリアに設置され、防爆構造として例えば不活性ガス又は空気を内部に導入して危険ガスを内部からパージすることにより防爆を図るように設計されている。内圧防爆容器２０内において、トランシーバ２１は通信ライン２２および２３を介して他の通信装置とデータ通信を行う通信装置である。また、圧力センサ１６は、圧力スイッチなどからなり、内圧防爆容器２０内の圧力が所定の値以下に低下すると制御ライン２７を介して制御信号Ｓ２を出力する。

内圧保護装置３０は、防爆エリアに設置され、その内部で発火して危険ガスに引火し、爆発したような場合でもその爆発に耐えられる構造を有する耐圧容器からなる。内圧保護装置３０内部には以下のものが格納されている。

リレー１４，１５はトランスファ接点を有し、それぞれの固定接点端子の一方にトランシーバ１１からの通信ライン１２，１３がそれぞれ接続し、他方は通信ライン３１で接続される。同様に、リレー２４，２５はトランスファ接点を有し、それぞれの固定接点端子の一方にトランシーバ２１からの通信ライン２２，２３がそれぞれ接続し、他方は通信ライン３２で接続される。リレー１４の可動接点端子は通信ライン３４を介して終端抵抗３３に接続されて信号の反射を防止する。リレー１５の可動接点端子は通信ライン３５を介してリレー２４の可動接点端子と接続される。リレー２５の可動接点端子は通信ライン３６を介して終端抵抗３７に接続され、信号の反射を防止する。

ここで、終端抵抗３３、通信ライン３４、リレー１４、リレー１５、通信ライン３５、リレー２４、リレー２５、通信ライン３６、終端抵抗３７は通信バスを構成し、このバスにトランシーバ１１は通信ライン１２、通信ライン１３を介して、トランシーバ２１は通信ライン２２、通信ライン２３を介してデイジーチェーン接続される。ここで、例えばトランシーバ１１は内圧防爆型のＩ／Ｏ装置などの通信装置、トランシーバ２１は内圧防爆型の分析計などの通信装置、トランシーバ３８は信号路３４において上記バスに接続し、例えばデイジーチェーン接続に関する情報収集（例えば、リレーの開閉状況など）などを行う通信装置である。複数のトランシーバの間では、通信バスを介して、例えばＲＳ４８５規格に基づくシリアル通信などが行われる。

また、圧力モニタ１８は、制御ライン１７を介して圧力センサ１６から送られる制御信号Ｓ１に基づいてリレー１４，１５を切り換える。同様に、圧力モニタ２８は、制御ライン２７を介して圧力センサ２６から送られる制御信号Ｓ２に基づいてリレー２４，２５を切り換える。

上記で、リレー１４，１５およびリレー２４，２５は、それぞれ通信ライン１２，１３および通信ライン２２，２３との接続をそれぞれ第１の制御信号Ｓ１およびＳ２に基づいて遮断する第１の遮断手段を構成する。

また、通信装置１１および通信装置２１は、防爆エリアに設置され、それぞれ通信ライン１２，１３および通信ライン２２，２３が接続されると共に内部の圧力が低下したときにそれぞれ第１の制御信号Ｓ１およびＳ２を発生させる内圧防爆型の第１の通信装置を構成する。

また、通信装置３８は、防爆エリアに設置され、第１の遮断手段を格納する防爆型の第２の通信装置を構成する。

図１の通信遮断システムの動作例を以下に説明する。

内圧防爆容器１０、２０の内圧はそれぞれ圧力センサ１６，２６により検出され、それぞれ制御ライン１７、２７を介して内圧保護装置内の圧力モニタ１８、２８でそれぞれ監視される。

内圧防爆容器１０の内圧が所定の値より大きい状態では、安全が確認された状態なので、圧力センサ１６からの出力に基づく圧力モニタの制御により、リレー１４，１５の接続はそれぞれ通信ライン１２，１３側にオンとなってデイジーチェーン接続となり、通信バスから内圧防爆容器１０内に電気信号が送られる。

内圧防爆容器１０の内圧が所定の値以下になると、安全が確認されていない状態となるので、圧力センサ１６から発生された制御信号Ｓ１に基づく圧力モニタの制御により、リレー１４，１５におけるトランシーバ１１との接続はオフとなり、通信ライン３１側にオンとなるので、トランシーバ１１は通信ライン３１によりバイパスされる。すなわち、通信ライン１２，１３が通信バスから遮断され、内圧防爆容器１０内に電気信号が送られないので、防爆エリアの安全が確保される。

同様に、内圧防爆容器２０の内圧が所定の値より大きい状態では、圧力センサ２６からの出力に基づいて、リレー２４，２５はそれぞれ通信ライン２２，２３と接続され、内圧防爆容器２０の内圧が所定の値以下になると、制御信号Ｓ２に基づいてリレー２４，２５が切り換えられ、通信ライン２２，２３は通信バスから遮断される。

図１では、内圧防爆容器１０の内圧は所定の値以下であるため（異常）、トランシーバ１１はバイパスされ、内圧防爆容器２０の内圧は所定の値より大きいため（正常）、トランシーバ２１はデイジーチェーン接続されている。この状況では、トランシーバ２１とトランシーバ３８の間で通信を行うことはできるが、トランシーバ１１と通信を行うことはできない。

上記のような構成の通信遮断システムによれば、デイジーチェーン接続された通信装置が格納されている内圧防爆容器の内圧が落ちた場合に、該当するバス接続のみが切り離され、点火源となるエネルギーが遮断されるので、安全を維持することができる。その結果、従来、実現不可能とされていた内圧防爆容器間でのバス接続が可能となった。

また、デイジーチェーン接続される通信装置を高価な耐圧容器に格納する必要がないので、安価に構成することができる。

また、内圧防爆容器はその内圧が崩れただけで通信機能が停止してしまうが、通信バスと遮断手段は耐圧容器で保護されているので常時稼動でき、安全が確認された内圧防爆容器をいくつでも接続しながら運転することができる。したがって、防爆エリアにおいて高い信頼性の通信バスを実現することができる。

なお、上記の実施例では２つの通信装置をデイジーチェーン接続する場合を示したが、２つに限らず、任意の数の通信装置で構成することができる。

また、リレーはメカニカル形リレーでも半導体式リレーでもよい。

また、圧力センサから出力される制御信号は電気信号に限らず、空気圧信号を用いることにより、より安全性を高めることができる。また、内圧防爆容器１０、２０内部の圧力そのものを制御信号として用いてもよい。

図２は本発明の実施の形態に係る通信遮断システムの第２の実施例で、２つの内圧防爆容器に格納された通信装置同士を１対１で双方向に接続するものを示す構成ブロック図である。

内圧防爆容器１００、２００は、防爆エリアに設置され、防爆構造として例えば不活性ガス又は空気を内部に導入して危険ガスを内部からパージすることにより防爆を図るように設計されている。トランシーバ１０１，２０１はそれぞれ内圧防爆容器１００，２００内に格納される第１，第２の通信装置で、通信ライン３０４、リレー１０４、通信ライン３０５、リレー２０４および通信ライン３０６を介して双方向にデータ通信を行う。通信ライン３０４，３０６の他端はそれぞれ終端抵抗３０３，３０７に接続し、信号の反射等を防止する。

圧力センサ１０６は、圧力スイッチなどからなり、内圧防爆容器１００内の圧力が所定の値以下に低下すると制御ライン１０７を介して、図１の装置の場合と同様に、第１の制御信号Ｓ１０を出力する。内圧防爆容器２００内の圧力モニタ２０８は、制御信号Ｓ１０により第１の遮断手段であるリレー２０４をオフにする。
同様に、圧力モニタ１０８は、内圧防爆容器２００内の圧力が所定の値以下のとき圧力センサ２０６からの第２の制御信号Ｓ２０に基づいて第２の遮断手段であるリレー１０４をオフにする。

図２の通信遮断システムの動作例を以下に説明する。

内圧防爆容器１００の内圧は所定の値以下であるので（異常）、圧力センサ１０６から出力された制御信号Ｓ１０により、圧力モニタ２０８はリレー２０４をオフとし、トランシーバ２０１から通信ライン３０５に電気信号が出力できないようにする。

内圧防爆容器２００の内圧は所定の値より高いので（正常）、圧力モニタ１０８はリレー１０４をオンとし、トランシーバ１０１から通信ライン３０５に電気信号を出力できるようにする。

上記のような構成の通信遮断システムによれば、安全が確認された内圧防爆容器２００には電気信号が出力されるが、安全が確認されない内圧防爆容器１００への電気信号は遮断されるので、高い安全性を確保することができる。

また、別々に防爆管理されている内圧防爆容器内の信号のやり取りを、高価な耐圧容器を用いずに、安価な防爆構造で実現することができる。

また、通信ライン３０５を双方向で共用しているので、ケーブルの費用を節約することができる。

なお、上記の実施例では、圧力モニタ２０８，１０８による監視は、圧力センサ１０６，２０６からの電気信号出力で実現されているが、内圧防爆容器１００、２００内部の圧力そのものを用いてもよい。

また、リレーはメカニカル形リレーでも半導体式リレーでもよい。

また、図１の実施例と図２の実施例を同時に適用してもよい。

本発明の実施の形態に係る通信遮断システムの一実施例を示す構成ブロック図である 本発明の実施の形態に係る通信遮断システムの他の実施例を示す構成ブロック図である。

符号の説明

１１，２１，１０１，２０１ 第１の通信装置
１２，１３，２２，２３，３０５ 通信ライン
１４，１５，２４，２５，１０４，２０４ 遮断手段
３８，１０１，２０１ 第２の通信装置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１０，Ｓ２０ 制御信号

Claims (4)

1. 防爆エリアに設置されて通信ラインが接続され、内部の圧力が低下したときに第１の制御信号を発生させる内圧防爆型の第１の通信装置と、
   防爆エリアに設置され、前記通信ラインとの接続を前記第１の制御信号に基づいて遮断する第１の遮断手段を格納する防爆型の第２の通信装置と
   を備えたことを特徴とする通信遮断システム。
2. 複数の前記第１の通信装置が前記第２の通信装置の耐圧容器内で前記第１の遮断手段を介してデイジーチェーン接続されることを特徴とする請求項１記載の通信遮断システム。
3. 前記第２の通信装置は、内圧防爆型であって前記通信ラインが接続され、内部の圧力が低下したときに第２の制御信号を発生させ、
   前記第１の通信装置は、前記通信ラインとの接続を前記第２の制御信号に基づいて遮断する第２の遮断手段を格納する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信遮断システム。
4. 請求項２の通信遮断システムと請求項３の通信遮断システムとを組み合わせたことを特徴とする通信遮断システム。

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