JP5143315B1 - インターフェース故障検出方式およびその方式に使用する子局ターミナル - Google Patents

Abstract

【課題】伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、子局に外付けされるインターフェースの断線故障を検出できるインターフェース故障検出方式とその方式に使用する子局ターミナルを提供する
【解決手段】子局は、所定の他局を対応局として、前記対応局に対する制御データまたは前記対応局から送出された監視データを対応データとして伝送信号から取り込む。そして、自局が対応する前記出力部に対する出力データまたは自局が対応する入力部からの入力データを自局データとして、前記対応データと前記自局データを用いた論理判断に基づき、前記伝送信号に設けられた管理データ領域にインターフェース故障を示すデータを構成する信号を重畳する。
【選択図】図１，７

Description

本発明は、制御部に接続された親局と複数の出力部および入力部、或いは複数の被制御装置に対応する複数の子局との間の信号線を省配線化し共通データ信号線で接続し、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式によりデータの伝送を行う制御・監視信号伝送システムにおいて、子局に外付けされるリレースイッチ、フォトカプラ、リードリレーなどのインターフェースの故障を検出する方式およびその方式に使用する子局ターミナルに関するものである。

制御部と、複数の出力部と入力部、或いは複数の被制御装置を備える制御システムにおいて、配線の数を減らす、所謂省配線化が広く実施されている。そして、その省配線化の一般的な手法として、複数の出力部と入力部、或いは被制御装置から延出される信号線の各々を制御部に直接繋ぐパラレル接続に代えて、パラレル信号とシリアル信号の変換機能を備えた親局と複数の子局を、制御部と複数の出力部と入力部、或いは複数の被制御装置にそれぞれ接続し、親局と複数の子局との間で共通データ信号線を介してシリアル信号によりデータ授受を行う方式が広く採用されている。

上記制御システムでは、入力部や出力部として、様々な装置を使用することが可能であるが、そのような装置の一つとして、リレースイッチがある。リレースイッチは、オンオフ動作を遠隔で行うことができるため、その用途は広く、様々な場面で利用されている。例えば、特開平９−１６３４６５号公報には、センサ設置点から遠方にあるセンタ監視部側でリレースイッチを利用しセンサ情報を監視する遠隔監視システムが開示されている。この遠隔監視システムでは、リレースイッチを用いたオン／オフ動作により、センサの駆動から基準供試体の駆動に切換え、その計測結果からセンサの異常か伝送回路系の異常かをセンタ監視部で判別することができる。

しかしながら、上記遠隔監視システムでも、リレースイッチが故障した場合には、その故障情報をセンタ監視部で得ることができない。ただし、リレースイッチの故障を検出する方式も、これまでに提案されている。例えば、一方の入力信号の電圧レベルが他方の入力信号のレベルよりも高い２つの入力信号の切換を行うリレーであれば、２つの入力信号にリレー切換後の出力信号を加えた３つの電圧レベルを比較して、リレーの故障判定を行うことができる。そして、その一例として、特開２００１−３５３３５号公報に開示されているリレー故障検出装置がある。

特開平９−１６３４６５号公報 特開２００１−３５３３５号公報

しかしながら、上記リレースイッチの故障検出方式は、切換えのなされる入力信号の一方の電圧レベルが他方の電圧レベルよりも高い場合に限定され、複数の入力信号の電圧レベルが等しい場合や、単独のスイッチのオンオフがなされる場合には適用できないという問題があった。また、リレースイッチの故障を検出するのみで、リレースイッチを駆動するコイルの故障を検出するこができないという問題もあった。

更に、オンオフ動作を遠隔で行うものとしては、リレースイッチの他に、フォトカプラ、リードリレーなどもあるが、上記リレースイッチの故障検出方式は、これらフォトカプラやリードリレーも含めたインターフェース全般に適用できるものではなかった。

そこで本発明は、制御部に接続された親局と、複数の出力部、入力部、被制御装置に対応する複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、子局に外付けされるリードスイッチ、フォトカプラ、リードリレーなどのインターフェースの断線故障を検出できるインターフェース故障検出方式とその方式に使用する子局ターミナルを提供することを目的とする。

本発明に係るインターフェース故障検出方式は、親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、前記共通データ信号線に伝送される伝送信号に、制御信号のデータと監視信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域を設ける。前記子局は、所定の他局を対応局として、前記対応局に対する制御データまたは前記対応局から送出された監視データを対応データとして前記伝送信号から取り込む。そして、自局が対応する前記出力部に対する出力データまたは自局が対応する入力部からの入力データを自局データとして、前記対応データと前記自局データを用いた論理判断に基づき、前記管理データ領域にインターフェース故障を示すデータを構成する信号を重畳する。

本発明に係るインターフェース故障検出方式が適用される制御・監視信号伝送システムの伝送同期方式の同期手法としては、例えば、親局が有するタイミング発生手段で生成される伝送クロックを利用する手法が好適である。この場合、前記伝送クロックの制御下で、親局は、制御部から引き渡された制御データの値に応じて制御信号として一連のパルス状信号を共通データ信号線に出力すると共に、一連のパルス状信号に複数の子局の各々からクロックの１周期毎に重畳された監視信号のデータ値を抽出し、これを前記制御部に引き渡す。一方、複数の子局の各々は、一連のパルス状信号の始まりを示すスタート信号を起点として、一連のパルス状信号のパルスをカウントし、カウントの値が自局アドレスと一致したとき、一連のパルス状信号から自局に対応するデータを抽出するとともに、自局に対応するデータを抽出したクロックと同じパルス周期に、監視信号を一連のパルス状信号に重畳し、または、カウントの値が自局アドレスと一致したとき、一連のパルス状信号から自局に対応するデータを抽出し、または、監視信号を一連のパルス状信号に重畳する。ただし、その同期手法に制限はなくシステム設計条件に適する手法を採用すればよい。

前記対応データおよび前記自局データは、それぞれ、異なる２つの状態で示される２値データであり、前記子局は、前記対応データの状態変化が有ったときに前記自局データの状態変化が無い場合、または、前記自局データの状態変化が有ったときに前記対応データの状態変化が無い場合に、インターフェース故障と判定するものであってもよい。

更に、前記子局は、前記対応データの状態変化が有ったときに前記自局データの状態変化が無い場合を第一の故障状態と、前記自局データの状態変化が有ったときに前記対応データの状態変化が無い場合を第二の故障状態として判別するものであってもよい。

前記管理データ領域は、前記親局からのデータが重畳される管理制御データ領域と、前記子局からのデータが重畳される管理監視データ領域とで構成され、前記子局から前記管理監視データ領域に重畳されるデータを“０”以外のデータとし、前記親局において前記管理監視データ領域から抽出されたデータが“０”のとき、前記共通データ信号線の断線と判断してもよい。

本発明に係る子局ターミナルは、自局アドレス設定手段と、対応局参照アドレス設定手段と、参照局データ変化検出手段と、自局データ変化検出手段と、故障検出手段と、管理監視データ送信手段を備える。
前記自局アドレス設定手段は、自局のアドレスを設定する。
前記対応局参照アドレス設定手段は、自局が対応する出力部と対をなし一つのインターフェースを構成する入力部、または、自局が対応する入力部と対をなし一つのインターフェースを構成する出力部に対応する所定の他局を対応局として指定する対応局アドレスを設定する。
対応局データ変化検出手段は、前記対応局に対する制御データまたは前記対応局から送出された監視データを対応データとして取り込み、前記対応データの変化を検出する。
自局データ変化検出手段は、自局が対応する前記出力部に対する出力データ、または、自局が対応する前記入力部からの入力データの変化を検出する。
前記故障検出手段は、前記対応局データ変化検出手段から引き渡されたデータの状態変化の有無情報と、前記自局データ変化手段から引き渡されたデータの状態変化の有無情報を用いた論理判断に基づきインターフェース故障を検出する。
前記管理監視データ送信手段は、前記故障検出手段から出力されたインターフェース故障を示すデータを構成する信号を前記伝送信号に重畳する。

本発明に係るインターフェース故障検出方式では、一つのインターフェースを構成する出力部と入力部のそれぞれが子局に接続されていることを利用し、所定の子局が対応する出力部と対をなし一つのインターフェースを構成する入力部、または、自局が対応する入力部と対をなし一つのインターフェースを構成する出力部に対応する所定の他局を、当該所定の子局の対応局と定義する。そして、当該子局が、対応局に対する制御データまたは対応局から送出された監視データを対応データとして伝送信号から取り込み、その対応データを利用することで、インターフェースの故障を検出できる。従って、コイルとスイッチで構成されるリレースイッチ、発光部と受光部で構成されるフォトカプラなど、出力部と入力部で構成されるインターフェースであれば、伝送同期方式によりデータの伝送が行なわれる制御・監視信号伝送システムにおいて、種類によることなく、その故障を検出することができる。なお、このインターフェース故障検出方式で検出できる故障としては、初期動作不良、接続ミスなどが挙げられる。また、共通の出力部に対し複数の入力部が連動する一対多の対応にも適用できる。

また、子局から管理監視データ領域に重畳されるデータを“０”以外のデータとすれば、親局において管理監視データ領域から抽出されたデータが“０”のときは子局から出力された情報が共通データ信号線を介して親局へ伝送されない状態であるといえる。従って、そのときは、共通データ信号線の断線と判断することができ、インターフェース故障と併せて共通データ信号線の断線も検出することが可能となる。

本発明に係るインターフェース故障検出方式を採用した制御・監視信号伝送システムの実施例における、親局と子局の間の伝送方式の模式図である。 制御・監視信号伝送システムの概略構成を示すシステム構成図である。 親局のシステム構成図である。 入力子局のシステム構成図である。 故障検出手段のシステム構成図である。 出力子局のシステム構成図である。 故障判断で利用するデータ信号の相関を示すタイムチャート図である。 伝送クロック信号のタイムチャート図である。 親局に記憶されるＩＤＸアドレスデータテーブルの模式図である。

図１〜９を参照しながら、本発明に係るインターフェース故障検出方式を採用した制御・監視信号伝送システムの実施例を説明する。
図２に示すように、この制御・監視信号伝送システムは、制御部１および共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、伝送ラインということがある）に接続された単一の親局２と、前記共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された入出力子局４、出力子局６および入力子局７の複数で構成される。なお、図２においては、図示の便宜上、各々の子局が一つずつ示されているが、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続される子局の種類や数に制限は無い。

入出力子局４、出力子局６および入力子局７は、制御部１の出力指示に応じて動作する出力部８に対する信号出力処理と、制御部１への入力情報を取り入れる入力部９からの入力信号処理のいずれかまたは双方を行うものである。なお、本発明に係るインターフェース故障検出方式が適用される場合の出力部８と入力部９は一つのインターフェースを構成するものであるが、システムの構成としては、どのような装置が接続されていてもよい。例えば、出力部８が、アクチュエータ、（ステッピング）モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ、ランプ等であってもよく、入力部９が、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光電スイッチ、各種センサ等であってもよい。入出力子局４は、出力部８と入力部９で構成される被制御装置５に接続され、出力子局６は出力部８のみに接続され、入力子局７は入力部９にのみ接続されている。なお、本発明に係るインターフェース故障検出方式を適用しないものであれば、出力子局６は、出力部８を内包するもの（出力部一体型子局８０）であってもよく、また、入力子局７は入力部９を内包するもの（入力部一体型子局９０）であってもよい。

制御部１は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、制御並列データ１３、および制御管理並列データ１４を送出する出力ユニット１１と、入出力子局４および入力子局７からの監視信号から抽出される監視データに基づき得られた監視並列データ１５および管理監視信号から抽出される管理監視データに基づき得られた第一管理監視並列データ１６と第二管理監視並列データ１７を受け取る入力ユニット１２を有する。そして、これら出力ユニット１１と入力ユニット１２が親局２に接続されている。また、入力ユニット１２から受け取ったデータに基づいて、出力ユニット１１から送出されるデータを算出する管理判断手段１８を備えている。

親局２は、図３に示すように、出力データ部２１、管理データ部２２、タイミング発生部２３、親局出力部２４、親局入力部２５、および入力データ部２６を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、本発明の伝送信号に相当する一連のパルス状信号である制御信号（以下、伝送クロック信号というものとする）を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、入出力子局４、出力子局６、または入力子局７（以下、これら全てを指す場合は「子局４、６、７」という）から送出された監視信号、管理監視信号から抽出された監視並列データ１５、第一管理監視並列データ１６および第二管理監視並列データ１７を制御部１の入力ユニット１２へ送出する。

出力データ部２１は、制御部１の出力ユニット１１からの制御並列データ１３をシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。

管理データ部２２は、子局４、６、７の各々に関する情報を集約したＩＤＸアドレステーブルを記憶する記憶手段２９を備え、制御部１の出力ユニット１１からの制御管理並列データ１４とＩＤＸアドレステーブルに基づき、後述する第一管理制御データＩＳＴｏと第二管理制御データＩＤＸｏからなる管理制御データを創出し、シリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。ＩＤＸアドレステーブルとは、入出力子局４、出力子局６または入力子局７のいずれか一つを特定するためのデータを含むものであるが、この実施例では、子局４、６、７の先頭アドレスが用いられている。図９に、先頭アドレスを用いたＩＤＸアドレステーブルの一例を示す。

図９に示すように、＃ａｄ０のアドレスが付与された局は、監視信号のデータ値が１ビットであり、ＩＤＸアドレステーブルのデータは＃ａｄ０と＃ａｄ１が連続した値となる。一方、＃ａｄ１のアドレスが付与された局は、監視信号のデータ値が２ビットであるため、＃ａｄ２のパルスも＃ａｄ１と同じ局に割り当てられることになる。そのため、ＩＤＸアドレステーブルのデータは、＃ａｄ１の次の値として＃ａｄ３が記憶されることになる。なお、この実施例では、監視信号のデータ値が１ビットである場合であっても、すなわち＃ａｄ０も、＃ａｄ１と同様、先頭アドレスとされる。また、この実施例のＩＤＸアドレステーブルには、各アドレスに対応する子局の分類データが併せて記憶されている。図９に示す例では、入力子局７には“１”が、出力子局６には“２”が、入出力子局４には“３”が付与され、各アドレスに対応するものとして記憶されている。

タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１とタイミング発生手段３２からなり、ＯＳＣ３１を基にタイミング発生手段３２が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２４に引き渡す。

親局出力部２４は、制御データ発生手段３３とラインドライバ３４からなる。制御データ発生手段３３が、出力データ部２１及び管理データ部２２から受けたデータと、タイミング発生部２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに一連のパルス状信号として伝送クロック信号を送出する。

伝送クロック信号は、図１に示すように、スタート信号ＳＴに続く制御・監視データ領域と、更にこれに続く管理データ領域を有するものとなっている。制御・監視データ領域は、親局２から送出される制御信号のデータＯＵＴｎ（ｎは整数）と入出力子局４または入力子局７から送出される監視信号のデータＩＮｎ（ｎは整数）とで構成される。そして、伝送クロック信号のパルスは、図８に示すように、１周期の後半が高電位レベル（この実施例では＋２４Ｖ）と、前半が低電位レベル（この実施例では＋１２Ｖ）とされ、低電位レベルとなるパルス前半のパルス幅間隔が出力データ期間となり、同じく低電位レベルとなるパルス前半が入力データ期間ともなる。そして、低電位レベルのパルス幅間隔が制御信号のデータＯＵＴｎを、低電位レベルに重畳される電流の有無が監視信号のデータＩＮｎを表すものとなっている。この実施例では、伝送クロック信号の１周期をｔ０とした時、低電位レベルのパルス幅間隔は（１／４）ｔ０から（３／４）ｔ０まで拡張されるが、制御部１から入力される制御並列データ１３の各データの値に応じたものであれば、その幅に制限はなく適宜に決めればよい。また、入力データ期間と出力データ期間も適宜に決めることができ、例えば、入力データ期間はこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）のパルス幅間隔を出力データ期間としてもよく、逆に、出力データ期間をこの実施例と同様にパルス前半（低電位レベル）とし、パルス後半（高電位レベル）を入力データ期間としてもよい。更に、パルス後半（高電位レベル）を出力データ期間と入力データ期間を兼ねるものとしてもよい。伝送クロック信号の１周期の後半が低電位レベルとなる場合も同様である。なお、図１において、上段は制御データ（出力データ）期間を、下段は監視データ（入力データ）期間を示すものとなっている。

伝送クロック信号の管理データ領域は、親局２から送出される管理制御信号が重畳される管理制御データ領域と、子局４、６、７から送出される管理監視信号が重畳される管理監視データ領域で構成される。管理制御信号で伝送される管理制御データは第一管理制御データＩＳＴｏと第二管理制御データＩＤＸｏで構成され、制御信号のデータＯＵＴｎと同様に、低電位レベルのパルス幅間隔として表される。また、管理監視信号で伝送される管理監視データは第一管理監視データＳＴｉと第二管理監視データＩＤＸｉで構成され、監視信号のデータＩＮｎと同様に、低電位レベルに重畳される電流の有無として表される。なお、この実施例では、第一管理制御データＩＳＴｏおよび第二管理制御データＩＤＸｏは、子局４、６、７に対し要求するデータの種類を特定する指示データ、或いは子局４、６、７のいずれか一つを特定するためのアドレスデータとされる。一方、第一管理監視データＳＴｉおよび第二管理監視データＩＤＸｉは、自局の状態を示すデータとされ、更に、管理監視データとして常に“０”以外のデータが送信されるものとされているが、詳細は後述する。

スタート信号ＳＴは、伝送クロック信号の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号の１周期より長い信号となっている。

親局入力部２５は監視信号検出手段３５と監視データ抽出手段３６で構成される。監視信号検出手段３５は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局４、６、７から送出された監視信号と管理監視信号を検出する。監視信号および管理監視信号のデータ値は、既述のように低電位レベルに重畳される電流の有無で表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、まず、入出力子局４または入力子局７の各々から順次監視信号を受け取り、続いて子局４、６、７の何れか一局からの管理監視信号を受け取るものとなっている。監視信号および管理監視信号のデータは、タイミング発生手段３２の信号に同期して監視データ抽出手段３６で抽出される。そして、監視信号のデータが直列の入力データ３７として入力データ部２６に送出される。管理監視信号から抽出された管理監視データ３９もまた入力データ部２６に送出される。

入力データ部２６は、親局入力部２５から受け取った直列の入力データ３７を並列（パラレル）データに変換し、監視並列データ１５として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。また、親局入力部２５から受け取った管理監視データ３９を第一管理監視並列データ１６と第二管理監視並列データ１７に分離して入力ユニット１２へ送出する。

入力子局７は、本発明の子局ターミナルに相当するもので、図４に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、自局アドレス設定手段４４、管理監視データ送信手段４５、監視データ送信手段４６、自局入力データ変化検出手段４７、対応局出力参照アドレス設定手段４８、対応局出力データ変化検出手段４９故障検出手段５０および入力手段７２を有する子局入力部７０を備える。なお、この実施例の入力子局７は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入力部７０として機能するものとなっている。処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入力部７０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。

入力子局７に接続されている入力部９は対応する出力部８と一つのインターフェース９１を構成するものとなっている。そして、そのインターフェース９１を構成する出力部８が接続されている出力子局６は、本発明の子局ターミナルの他の実施形態であり、前記入力子局７と同様、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局出力部６０として機能するものとなっている。そして、子局入力部７０のＭＣＵと同様に、出力子局６の処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるものとなっている。

入出力子局４には、対応関係にある出力部８と入力部９の双方が接続されている。そして、入出力子局４も、出力子局６および入力子局７と同様、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入出力部４０として機能するものとなっている。そして、子局出力部６０のＭＣＵおよび子局入力部７０のＭＣＵと同様に、入出力子局４の処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるものとなっている。

入力子局７の伝送受信手段４１は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送クロック信号を受けて、これを管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、および管理監視データ送信手段４５に引き渡す。管理制御データ抽出手段４２は、伝送クロック信号の管理データ領域から、管理制御信号のデータを抽出し、これらを故障検出手段５０に引き渡す。一方、アドレス抽出手段４３は、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、そのカウント値が自局アドレス設定手段４４で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングで監視データ送信手段４６を有効にするとともに、カウント値が対応局参照アドレスと一致するタイミングで、対応局に対応する制御データを対応局データ変化検出手段４９に引き渡す。

監視データ送信手段４６は、アドレス抽出手段４３から引き渡された入力タイミングにより有効とされているとき、入力手段７２から引き渡されるシリアルデータに基づいて、トランジスタＴＲのベース電流を“ｏｎ”または“ｏｆｆ”とする。ベース電流が“ｏｎ”の場合、トランジスタＴＲは”ｏｎ”となり、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号である電流信号が出力される。この実施例では、図８に示すように、監視データのデータ値が”１”の場合には所定値Ｉｔｈ以上の電流（例えば、３０ｍＡ）を流すことで表現されている。従って、例えば、図８に示す信号のアドレス０番地（＃ａｄ０）、１番地（＃ａｄ１）、２番地（＃ａｄ２）及び３番地（＃ａｄ３）のそれぞれにおける監視データはそれぞれ“０”、“０”、“１”、“０”を表すことになる。

管理監視データ送信手段４５は、伝送クロック信号のスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、管理データ領域のタイミングを得る。そして、故障検出手段５０から引き渡されるデータに基づき、前記トランジスタＴＲのベース電流を出力し、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに管理監視信号である電流信号を出力する。

自局アドレス設定手段４４は、自局アドレスをアドレス抽出手段４３および故障検出手段５０に引き渡す。

対応局参照アドレス設定手段４８は、対応局参照アドレスをアドレス抽出手段４３に引き渡す。

自局データ変化検出手段４７は、入力手段７２から引き渡されたデータを自局データとし、この自局データの状態が変化したとき、自局データ状態変化情報を故障検出手段５０に引き渡す。

対応局データ変化検出手段４９は、アドレス抽出手段４３から引き渡された信号のデータを対応データとし、この対応データの状態が変化したとき、対応データ状態変化情報を故障検出手段５０に引き渡す。

故障検出手段５０は、図５に示すように、ＩＳＴｏ抽出手段５１、ＩＤＸｏ抽出手段５２、子局アドレス指定検出手段５３、論理判定手段５５、および符号化手段５６で構成されている。

ＩＳＴｏ抽出手段５１は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御信号のデータから第一管理制御データＩＳＴｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５３に引き渡す。また、ＩＤＸｏ抽出手段５２は、管理制御データ抽出手段４２から引き渡された管理制御信号のデータから第二管理制御データＩＤＸｏを抽出し、これを子局アドレス指定検出手段５３に引き渡す。子局アドレス指定検出手段５３には、また、自局アドレス設定手段４４から自局アドレスデータが引き渡されている。

子局アドレス指定検出手段５３は、第二管理制御データＩＤＸｏを自局アドレスのデータ値と比較し、一致したときには、第一管理制御データＩＳＴｏに応じて、所定のデータを符号化手段５６に引き渡す。すなわち、第一管理制御データＩＳＴｏがインターフェース故障検出を指示するデータである場合にはインターフェース故障検出信号Ｄを符号化手段５６に引き渡す。

論理判定手段５５は、対応局データ変化検出手段４９から入力される対応データ状態変化情報と、自局データ変化検出手段４７から入力される自局データ状態変化情報に基づいた判定信号を符号化手段５６へ出力する。具体的には、まず、対応データが図７のタイムチャート（ａ）で示すようにＬＯＷからＨＩＧＨに変化する場合、この実施例では出力部８であるコイルがＯＮとなり、入力部９であるスイッチがＯＮとなる。従って、インターフェース９１が正常であれば、入力部９からの入力である自局データも図７のタイムチャート（ａ）で示すようにＬＯＷからＨＩＧＨに変化する。ところが、コイルまたはスイッチとの接続線が断線している場合や、コイル不良または接点不良（開放のまま、または溶着）の場合には、図７のタイムチャート（ｃ）に示すように、自局データは変化しない。一方、対応データが図７のタイムチャート（ｂ）で示すようにＨＩＧＨからＬＯＷに変化する場合、この実施例では出力部８であるコイルがＯＦＦとなり、入力部９であるスイッチが遅れてＯＦＦとなる。従って、インターフェース９１が正常であれば、入力部９からの入力である自局データも図７のタイムチャート（ｂ）に示すようにＨＩＧＨからＬＯＷに変化する。ところが、コイルまたはスイッチとの接続線が断線している場合や、コイル不良または接点不良（接触不良または溶着不良）の場合には、図７のタイムチャート（ｃ）およびタイムチャート（ｄ）に示すように、自局データは変化しない。従って、対応データと自局データの一方のみが変化した場合には、インターフェースの接続線に断線が生じているか、或いはインターフェースに故障があるものと判定できる。そこで、論理判定手段５５は、対応データと自局データの双方が変化したときは正常信号Ｎ、一方のみが変化したときはインターフェース故障（故障Ａ、本発明の第一の故障状態に相当）信号Ａａを符号化手段５６に出力する。なお、この実施例では、出力部８が動作しない場合には入力部９も動作しないはずであるが、対応関係の設定や誤配線、隣接電気信号の混蝕、機械的振動による接点バウンドがある場合には、図７のタイムチャート（ｅ）およびタイムチャート（ｆ）に示すように、自局データのみが変化する場合もある。このような場合にも、対応するインターフェースに故障（故障Ｂ、本発明の第二の故障状態に相当）があるものと判定され、インターフェース故障（故障Ｂ）信号Ａｂを符号化手段５６に出力する。

符号化手段５６は、子局アドレス指定検出手段５３からインターフェース故障検出信号Ｄが入力された場合は、論理判断回路５５から出力された正常信号Ｎ或いはインターフェース故障（故障Ａおよび故障Ｂ）信号Ａａ、Ａｂに応じて、正常およびインターフェース故障（故障Ａおよび故障Ｂ）を示す情報を所定の符号データに変換し、第二管理監視データＩＤＸｉとして管理監視データ送信手段４５に引き渡す。

このとき、管理監視データ送信手段４５に引き渡される第二管理監視データＩＤＸｉ、すなわち、正常またはインターフェース故障（故障Ａおよび故障Ｂ）を示す符号データには“０”以外の値が採用されている。そのため、管理監視データとして“０”以外のデータが送信されることになる。すなわち、管理監視データが“０”であるときは入力子局７から出力された情報が共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを介して親局へ伝送されない状態であるといえる。従って、そのときは、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ側の断線と判断することがでる。

なお、この実施例において第一管理監視データＳＴｉは使用されていないが、第二管理監視データＩＤＸｉの更なる判別が必要な場合などには、この第一管理監視データＳＴｉを使用することができる。

子局出力部６０のＭＣＵは、図６に示すように、図４の子局入力部７０のＭＣＵにおける監視データ送信手段４６を制御データ抽出手段８１とし、入力手段７２を出力手段８２としたものである。制御データ抽出手段８１は、アドレス抽出手段４３から引き渡された制御データ信号からデータ値を抽出し、これをシリアルデータとして出力手段８２に引き渡す。ただし制御データ抽出手段８１は、図４のように前記トランジスタＴＲへベース電流を出力しない。なお、制御データ信号から抽出されたデータ値は、自局データとして自局データ変化検出手段４７にも引き渡される。出力手段８２は、制御データ抽出手段８１から引き渡されたシリアルデータをパラレルデータに変換し、出力部８に出力し、出力部８に所定の動作をさせる。子局出力部６０のＭＣＵのその他の構成は、子局入力部７０のＭＣＵの構成と同じであるため、その説明は省略する。

次に、上記構成の制御・監視信号伝送システムにおけるインターフェース異常検出方式の手順について説明する。
制御部１は、適宜設定されたタイミングで、或いは利用者による任意の入力指示により、インターフェース故障検出を指示するための管理制御並列データ１４を親局２に出力する。これを受けた親局２は、インターフェース故障検出を要求する第一管理制御データＩＳＴｏと、ＩＤＸアドレステーブルに記憶されているデータ群の中の一つを指定する第二管理制御データＩＤＸｏを出力する。なお、親局２の管理データ部２２には、既に、図９に示すＩＤＸアドレスデータテーブルが作成されており、スタート信号ＳＴとこれに続く制御・監視データ領域と管理データ領域で構成される伝送サイクル毎に、第二管理制御データＩＤＸｏによって、順次入力子局７の全てに対し割り付けられた先頭アドレスを指定していく。

第二管理制御データＩＤＸｏによるＩＤＸアドレステーブルのデータの指定は、テーブル番号に従ったものとなっている。すなわち、まず、テーブル番号１のインデックスアドレスデータ（＃ａｄ０）が選択され第二管理制御データＩＤＸｏとして出力される。そして、伝送サイクル毎に、子局分類データが“１”となっている各テーブル番号に対応する先頭アドレスデータに順次変更される。ただし、第二管理制御データＩＤＸｏでＩＤＸアドレステーブルのデータを指定する順番に制限は無く、例えば、機能による優先順位に従うものとしてもよい。

出力子局６および入力子局７は、第二管理制御データＩＤＸｏが自局アドレスと一致するとき、故障検出手段５０からの出力に基づき、インターフェース故障（故障Ａおよび故障Ｂ）または正常を示すデータで構成される管理監視信号を、管理監視データ領域に重畳する。これを受けて、親局２では、管理監視信号から管理監視データを抽出し制御部１に引き渡す。

制御部１では、第二管理監視並列データ１６の内容によって、所定の処理が実行される。具体的には、第二管理監視並列データ１６が異常を示すものであれば、異常表示を行う。また、管理監視データが“０”である場合は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮの断線と判断し、その旨の表示を行う。

以上の手順を経て制御部１では、出力子局６および入力子局７が対応する出力部８および入力部９で構成されるインターフェースについての断線や故障、更には、初期動作不良や誤配線、誤配置、隣接電気信号の混蝕、機械的振動による接点バウンドなどの有無を把握することができる。

なお、対応局参照アドレスは、制御部側から適宜変更することが可能となっている。その場合、対応局参照アドレスを変更することを示すデータと、変更後の対応局参照アドレスのデータを、管理制御データ領域に重畳し、出力子局６および入力子局７側で、これらを抽出させればよい。

この制御・監視信号伝送システムでは、インターフェース故障の検出に加えて、所望のデータをモニタリングすることができる。その場合は、図６において想像線で示すゲート手段６２を設け、このゲート手段６２に対しモニタリングの対象となるデータ６３を入力するとともに、子局アドレス指定検出手段５３からモニタリング信号Ｍを出力するものとする。そして、親局２からは、第一管理制御データＩＳＴｏとして入力モニタ指令データを、対応する出力子局６或いは入力子局７へ送信することにより、指定された出力子局６或いは入力子局７では、ゲート手段６２から管理監視データ送信手段４５を介して、モニタリングデータ６３が管理監視データとして出力されることになるので、制御部１側でこれを把握することが可能となる。

１ 制御部
２ 親局
４ 入出力子局
５ 被制御装置
６ 出力子局
７ 入力子局
８ 出力部
９ 入力部
１１ 出力ユニット
１２ 入力ユニット
１３ 制御並列データ
１４ 管理制御並列データ
１５ 監視並列データ
１６ 第一管理監視並列データ
１７ 第二管理監視並列データ
１８ 管理判断手段
２１ 出力データ部
２２ 管理データ部
２３ タイミング発生部
２４ 親局出力部
２５ 親局入力部
２６ 入力データ部
２９ 記憶手段
３１ ＯＳＣ（発振回路）
３２ タイミング発生手段
３３ 制御データ発生手段
３４ ラインドライバ
３５ 監視信号検出手段
３６ 監視データ抽出手段
３７ 入力データ
３９ 管理監視データ
４０ 子局入出力部
４１ 伝送受信手段
４２ 管理制御データ抽出手段
４３ アドレス抽出手段
４４ 自局アドレス設定手段
４５ 管理監視データ送信手段
４６ 監視データ送信手段
４７ 自局データ変化検出手段
４８ 対応局参照アドレス設定手段
４９ 対応データ変化検出手段
５０ 故障検出手段
５１ ＩＳＴｏ抽出手段
５２ ＩＤＸｏ抽出手段
５３ 子局アドレス指定検出手段
５５ 論理判断回路
５６ 符号化手段
６０ 子局出力部
６２ ゲート手段
６３ モニタリングデータ
７０ 子局入力部
８０ 出力部一体型子局
８１ 制御データ抽出手段
８２ 出力手段
９０ 入力部一体型子局
９１ インターフェース
Ａａ インターフェース故障（故障Ａ）信号
Ａｂ インターフェース故障（故障Ｂ）信号
Ｄ インターフェース故障検出信号Ｄ
Ｎ 正常信号
Ｍ モニタリング信号
ＴＲ トランジスタ

Claims (5)

1. 親局と複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、
   前記共通データ信号線に伝送される伝送信号に、制御信号のデータと監視信号のデータとで構成される制御・監視データ領域と異なる管理データ領域を設け、
   前記子局は、所定の他局を対応局として、前記対応局に対する制御データまたは前記対応局から送出された監視データを対応データとして前記伝送信号から取り込み、
   自局が対応する出力部に対する出力データまたは自局が対応する入力部からの入力データを自局データとして、前記対応データと前記自局データを用いた論理判断に基づき、前記管理データ領域にインターフェース故障を示すデータを構成する信号を重畳することを特徴とするインターフェース故障検出方式。
2. 前記対応データおよび前記自局データは、それぞれ、異なる２つの状態で示される２値データであり、前記子局は、前記対応データの状態変化が有ったときに前記自局データの状態変化が無い場合、または、前記自局データの状態変化が有ったときに前記対応データの状態変化が無い場合に、インターフェース故障と判定する請求項１に記載のインターフェース故障検出方式。
3. 前記子局は、前記対応データの状態変化が有ったときに前記自局データの状態変化が無い場合を第一の故障状態と、前記自局データの状態変化が有ったときに前記対応データの状態変化が無い場合を第二の故障状態として判別する請求項２に記載のインターフェース故障検出方式。
4. 前記管理データ領域は、前記親局からのデータが重畳される管理制御データ領域と、前記子局からのデータが重畳される管理監視データ領域とで構成され、前記子局から前記管理監視データ領域に重畳されるデータを“０”以外のデータとし、前記親局において前記管理監視データ領域から抽出されたデータが“０”のとき、前記共通データ信号線の断線と判断する請求項１、２又は３に記載のインターフェース故障検出方式。
5. 親局が接続された共通データ信号線に接続され、
   自局のアドレスを設定する自局アドレス設定手段と、
   自局が対応する出力部と対をなし一つのインターフェースを構成する入力部、または、自局が対応する入力部と対をなし一つのインターフェースを構成する出力部に対応する所定の他局を対応局として指定する対応局アドレスを設定する対応局参照アドレス設定手段と、
   前記対応局に対する制御データまたは前記対応局から送出された監視データを対応データとして取り込み、前記対応データの変化を検出する対応局データ変化検出手段と、
   自局が対応する前記出力部に対する出力データ、または、自局が対応する前記入力部からの入力データの変化を検出する自局データ変化検出手段と、
   前記対応局データ変化検出手段から引き渡されたデータの状態変化の有無情報と、前記自局データ変化手段から引き渡されたデータの状態変化の有無情報を用いた論理判断に基づきインターフェース故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段から出力されたインターフェース故障を示すデータを構成する信号を前記伝送信号に重畳する管理監視データ送信手段を備えたことを特徴とする子局ターミナル。

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