JP6359988B2

JP6359988B2 - ノイズ検出装置

Info

Publication number: JP6359988B2
Application number: JP2015033657A
Authority: JP
Inventors: 酒井　裕; 裕酒井
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2035-02-24
Also published as: DE102016001924A1; DE102016001924B4; US20160248502A1; CN105910700B; CN105910700A; JP2016158051A; US9960886B2

Description

本発明は、通信ケーブルに接続してノイズ調査に使用する装置に関する。

電気ケーブルを介して複数の機器間で通信を行うシステムにおいて、電気ケーブルに外来ノイズが影響を及ぼし、通信エラーを引き起こすことがある。このような通信エラーが起きた時、原因を調べる為に現場で現象の再現を行い、発生頻度や発生タイミングを確認する。そして、影響を受けていそうなケーブルにフェライトコア等のノイズ低減部品などを装着して効果を確認したり、発生源と思われる機器に繋がっているケーブルを、影響を受けていそうなケーブルから遠ざけてみるというような試行錯誤的な手法により、外来ノイズの影響を受けている個所を特定する。

このような通信エラーの原因を特定する従来技術として、特許文献１には、通信線に接続して通信プロトコルに従って通信を解析し、トリガ条件に一致した時にエラーが発生したと判断し、信号波形データを記録する通信データ監視装置が開示されている。

特許第３８９１２３７号公報

しかしながら、ノイズの頻度が低く、さらに通信の頻度もさほど多くない場合はデータ送信とノイズのタイミングが合わず、通信エラーもなかなか起きず現象の再現に時間がかかることがあり、このようなケースでは、上記の試行錯誤的な手法での調査は非常に時間が掛かる。

また、どの機器間での通信でエラーが起きているのかを特定する方法を持たないシステムでは外来ノイズの影響を受けている個所を特定することは非常に時間が掛かる。
一方で、特許文献１に記載されている技術では、全ての通信線に監視装置を接続すればノイズの影響を受けているケーブルは特定できるが、調査に時間が掛かるという点では同じである。

そこで本発明の目的は、通信ケーブルにノイズが掛かった時に通信エラーが起こる確率の高いダミー通信を行い、調査に掛かる時間を削減することが可能なノイズ検出装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、多芯ケーブルの端部と通信機器の間に接続され、前記通信機器間の通信時におけるノイズを検出するノイズ検出装置であって、前記多芯ケーブルを接続するためのコネクタと、ノイズを検出する為の、エラー検出符号付きのノイズ検出用データを生成するノイズ検出用データ生成部と、前記多芯ケーブルの芯線のうち、通信に使用しない少なくとも１つ芯線を使用して前記ノイズ検出用データの送受信を連続的に行うデータ送受信部と、受信した前記ノイズ検出用データをチェックしてエラーを検出する検出部と、を備え、前記データ送受信部は切り替え可能な複数の送信用クロックと、切り替え可能な複数のドライバ及びレシーバと、を有し、データを通信するための光ケーブルを接続する光コネクタを更に有する、ことを特徴とするノイズ検出装置である。

本願の請求項２に係る発明は、前記ノイズ検出用データを送受信する為の通信線を多芯ケーブルの中で切り替える切り替え手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１記載のノイズ検出装置である。

本願の請求項３に係る発明は、前記検出部でエラーを検出した際にエラーを表示する表示部を更に有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のノイズ検出装置である。

本願の請求項４に係る発明は、前記検出部でエラーを検出したときに、検出したエラー情報を前記ノイズ検出装置に固有のＩＤと共に送信する無線送信部を更に有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のノイズ検出装置である。

本願の請求項５に係る発明は、請求項４に記載のノイズ検出装置と、モニタ装置とから構成されるノイズ検出システムであって、前記モニタ装置は、少なくとも１以上の前記ノイズ検出装置の前記無線送信部から前記エラー情報を受信する為の無線受信部と、前記エラー情報を前記ＩＤ毎に表示する表示部と、を有する、ことを特徴とするノイズ検出システムである。

現場でノイズの調査をするときに、本発明のアダプタを挿入することにより現象の発生頻度があがり、調査の効率を上げることが出来る。また、どの機器間での通信でエラーが起きているのかを特定する方法を持たないシステムにおいては、外来ノイズの影響を受けているケーブルを特定することが出来る。

本発明の第１の実施形態におけるノイズ検出装置の内部回路の概略図である。本発明の第１の実施形態におけるノイズ検出装置の使用状態を示す概略図である。通常の通信と本発明のダミー通信のノイズ検出確率に関する説明図である。本発明の第１の実施形態における送信用クロックの切換え回路が追加されたノイズ検出装置のブロック図である。本発明の第１の実施形態におけるドライバ／レシーバの切換え回路が追加されたノイズ検出装置のブロック図である。本発明の第１の実施形態におけるダミー通信線の切換え回路が追加されたノイズ検出装置のブロック図である。本発明の第２の実施形態におけるノイズ検出装置の内部回路の概略図である。本発明の第２の実施形態におけるノイズ検出装置の使用状態を示す概略図である。本発明の第３の実施形態におけるノイズ検出システムの概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
本発明では、ケーブルの両端で、ケーブルとコネクタの間に挿入することが出来るアダプタであって、このアダプタは送信／受信回路を内蔵しており、システムの通信に影響を及ぼさないケーブル内の信号線の一部を使用し、アダプタ同士で通信エラーを検出する為のダミー通信を繰り返し行い、通信エラーを検出した場合、その結果を測定者に知らせる。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態における内部回路を示す概略図である。
ノイズ検出装置１にはケーブル側につながるコネクタ２と機器側につながるコネクタ３とがあり、２つのコネクタの各ピン同士がケーブルで繋がっている。本実施例では、５ピンが未使用である為、５ピンに繋がるケーブルはダミー通信線５として使用している。或いは、電源線やグランド線が複数あり、一部をダミー通信線として使用することが可能であれば、それらのケーブルを使用しても構わない。

また、ノイズ検出装置１には、データ送受信部１０、制御部３０、設定部４０、ノイズ検出用データ生成部５０、データエラー検出部６０、エラーカウント部７０、７セグメントＬＥＤ８０がある。
制御部３０はユーザが設定部４０に行った設定に基づき、送信部１１、受信部１２を制御して、どちらの検出装置からデータを送信し、どちらで受信するか、あるいは交互に送信、受信を行うかなどの制御を行う。

ノイズ検出用データ生成部５０は、データ送受信部１０内の送信部１１と繋がっており、ノイズを検出する為の、エラー検出符号付きのデータを生成する。データエラー検出部６０は、データ送受信部１０内の受信部１２と繋がっており、受信したノイズ検出用データをチェックしてデータのエラーを検出する。エラーカウント部７０は、データエラー検出部６０で検出したエラーをカウントし、７セグメントＬＥＤ８０に表示する。

図２は本実施形態におけるノイズ検出装置の使用状態を示す概略図である。
本概略図では、機器２００がケーブル３００を介して機器２１０と接続され、さらに機器２００がケーブル３１０を介して機器２２０と接続されたシステムにおいてノイズ調査を行う場合の本ノイズ検出装置の使用状態を示している。

機器２００とケーブル３００の間にノイズ検出装置１１０、ケーブル３００と機器２１０の間にノイズ検出装置１２０を繋ぐ。また、機器２００とケーブル３１０の間にノイズ検出装置１３０、ケーブル３１０と機器２２０の間にノイズ検出装置１４０を繋ぐ。そして、ノイズ検出装置１１０とノイズ検出装置１２０、ノイズ検出装置１３０とノイズ検出装置１４０がそれぞれ互いにダミー通信を行う。

図３は通常の通信と本発明のダミー通信のノイズ検出確率に関する説明図である。通常の通信が２ｍｓの間隔で１００μｓ間データを転送している場合、ノイズの頻度が非常に低く、時間幅が１００μｓ以下であれば、ノイズとデータ転送期間とのタイミングが一致する確率は２０分の１の確率である。一方、ダミー通信で連続的にデータを転送していればノイズが起きた時にほぼ１００％の確率でデータ転送期間と一致する。ノイズの時間幅が１００μｓ以上でもデータの転送間隔より短ければ、ダミー通信の方がノイズ検出確率が上がることは明白である。

このような構成を備えたノイズ検出装置を、現場でノイズの調査をするときにケーブルと機器の間に挿入することによりダミー通信におけるノイズの検出頻度、すなわち現象の発生頻度があがり、調査の効率を上げることが出来る。また、どの機器間での通信でデータエラーが起きているのかを特定する方法を持たないシステムにおいては、外来ノイズの影響を受けている機器の特定に役立つ。

図４は本実施形態のノイズ検出装置に送信用クロックの切換え回路が追加された場合のブロック図である。送信部１１で使用する発信器１４ａ，１４ｂ，１４ｃをクロック切換部１３で切り替えてクロックの周波数を測定対象のケーブルで行われている通信のクロック周波数に合わせることが可能となる。

ノイズの時間幅が同じならば、クロックの周波数が高いほどノイズの影響を受けるデータのビット数が増える。通信がエラー訂正機能を有している場合、ノイズの影響を受けるビット数が増えることによって訂正能力の範囲を超えて訂正不能に陥ることが起きる。従って、クロックの周波数は測定対象のケーブルで行われている通信のクロック周波数に合わせておくことが望ましい。

このような構成を備えたノイズ検出装置を用いることで、実際より周波数の高いクロックを使用すると、同じノイズでも影響を受けるビット数が増え、よりノイズの影響を受けやすくなる。また、実際に使われている送信用クロックに合わせて切り替えることによって、ノイズから受ける影響を同程度にすることもできる。

図５は本実施形態のノイズ検出装置にドライバ／レシーバの切換え回路が追加された場合のブロック図である。図５に示したデータ送受信部１０では、スイッチ１８をＯＮ、スイッチ１９をＯＦＦにした場合、シングルエンド用ドライバ／レシーバ１４，１５が選択され、ダミー通信線５ａを使ってデータの送受信を行う。一方で、スイッチ１８をＯＦＦ、スイッチ１９をＯＮにした場合は、差動用ドライバ／レシーバ１６，１７が選択され、ダミー通信線５ａ、５ｂを使ってデータの送受信を行う。

一般にシングルエンドの信号で行われる通信より差動信号で行われる通信の方が耐ノイズ性が高い。耐ノイズ性を同等にしておかなければ現象の再現性に影響を与えてしまう為、測定対象のケーブルで行われている通信と同じドライバ／レシーバを使うことが望ましい。

このような構成を備えたノイズ検出装置を用いることで、実際に使われているドライバ／レシーバに合わせて切り替えることによって、ノイズから受ける影響を同程度にすることができ、これにより実際の通信ではデータエラーが起きていない個所での誤検出を防ぐことができる。

図６は本実施形態のノイズ検出装置にダミー通信線の切換え回路が追加された場合のブロック図である。ダミー通信線が図５のように２本ある例では、切換えスイッチが２つ必要になる。図６では、切換えスイッチ６ａによってコネクタの３ピンに繋がっていたケーブルがダミー通信線５ａとして使用され、また、切り替えスイッチ６ｂによってコネクタの４ピンに繋がっていたケーブルがダミー通信線５ｂとして使用されている例を示している。

このような構成を備えたノイズ検出装置を用いることで、同じコネクタならば信号の配置が異なるケーブルに１台で対応出来るようになる。

＜第２の実施形態＞
図７は本発明の第２の実施形態における内部回路を示す概略図である。図１に示された第１の実施形態の概略図と同一構成部分については同一の名称を付して、その説明は省略する。本実施形態のノイズ検出装置は、通常の通信で使用している通信線４ａが光通信用送受信部７と繋がっており、光通信用送受信部７はさらにその先で光コネクタ８と接続されている。

図８は本実施形態におけるノイズ検出装置の使用状態を示す概略図である。図２に示された第１の実施形態の概略図と同一部分については同一の名称を付して、その説明は省略する。図２と比べて、対になったノイズ検出装置同士をつなぐ光ケーブル３２０，３３０が追加されている。電気ケーブルで行われていた本来の通信は、ノイズの影響を受けない光ケーブルで行われ、電気ケーブルはノイズの調査の為にだけ使用できるようになる。

このような構成を備えたノイズ検出装置を用いることで、調査対象ケーブルによっては、ダミー通信自体が本来の通信へのノイズとなるケースも考えられるが、そのようなケースでは本来の通信をノイズの影響を受けない光ケーブルで行い、調査対象ケーブルをノイズ調査専用に使うことが出来る。

＜第３の実施形態＞
図９は本発明の第３の実施形態におけるノイズ検出システムの概略図である。本実施形態のノイズ検出システムは、複数のノイズ検出装置とモニタ装置を備える。
ノイズ検出装置１１０が備える機能ブロックについては図１からデータエラー検出部６０とエラーカウント部７０の部分のみ抜き出しているが、それ以外の部分は図１と同じである為省略している。エラーカウント部７０は無線送信部９０と繋がっており、モニタ装置４００との間で無線通信を行う。

エラーカウント部７０は無線送信部９０と繋がっており、無線送信部９０はエラーカウント値と各ノイズ検出装置固有のＩＤをモニタ装置４００に送信する。
モニタ装置４００には、無線受信部４１０、制御部４２０、操作部４３０、画面表示部４４０がある。無線受信部４１０で受信したエラーカウント値とＩＤは制御部４２０に送られ、制御部４２０は、ノイズ検出装置毎にエラーカウント値を画面表示するように画面表示部４４０に指令を送る。操作部４３０では、ユーザが画面のスクロールや、ノイズ検出装置のＩＤを検索して目的のノイズ検出装置のエラーカウント値を表示させる等の操作を受け付け、制御部４２０に伝える。

このような構成を備えたノイズ検出システムを用いることで、ノイズの影響が一か所に留まらず、複数の通信でエラーが起きている場合に、どの機器間で一番データエラーが起きているかがわかるので、ノイズ発生源の特定に役立つ。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

１ノイズ検出装置
２コネクタ（ケーブル側）
３コネクタ（機器側）
４通信線、電源／グランド線
４ａ通信線
４ｂ電源／グランド線
５，５ａ，５ｂダミー通信線
６ａ，６ｂ切換えスイッチ
７光通信用送受信部
８光コネクタ
１０データ送受信部
１１送信部
１２受信部
１３クロック切換部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ発信器
１４，１５シングルエンド用ドライバ／レシーバ
１６，１７差動用ドライバ／レシーバ
１８，１９スイッチ
３０制御部
４０設定部
５０ノイズ検出用データ生成部
６０データエラー検出部
７０エラーカウント部
８０７セグメントＬＥＤ
９０無線送信部
１１０，１２０，１３０，１４０ノイズ検出装置
２００，２１０，２２０機器
３００，３１０ケーブル
３２０，３３０光ケーブル
４００モニタ装置
４１０無線受信部
４２０制御部
４３０操作部
４４０画面表示部

Claims

多芯ケーブルの端部と通信機器の間に接続され、前記通信機器間の通信時におけるノイズを検出するノイズ検出装置であって、
前記多芯ケーブルを接続するためのコネクタと、
ノイズを検出する為の、エラー検出符号付きのノイズ検出用データを生成するノイズ検出用データ生成部と、
前記多芯ケーブルの芯線のうち、通信に使用しない少なくとも１つ芯線を使用して前記ノイズ検出用データの送受信を連続的に行うデータ送受信部と、
受信した前記ノイズ検出用データをチェックしてエラーを検出する検出部と、
を備え、
前記データ送受信部は、切り替え可能な複数の送信用クロックと、
切り替え可能な複数のドライバ及びレシーバと、
を有し、
データを通信するための光ケーブルを接続する光コネクタを更に有する、
ことを特徴とするノイズ検出装置。
前記ノイズ検出用データを送受信する為の通信線を多芯ケーブルの中で切り替える切り替え手段を更に有する、
ことを特徴とする請求項１記載のノイズ検出装置。
前記検出部でエラーを検出した際にエラーを表示する表示部を更に有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のノイズ検出装置。
前記検出部でエラーを検出したときに、検出したエラー情報を前記ノイズ検出装置に固有のＩＤと共に送信する無線送信部を更に有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のノイズ検出装置。
請求項４に記載のノイズ検出装置と、モニタ装置とから構成されるノイズ検出システムであって、
前記モニタ装置は、
少なくとも１以上の前記ノイズ検出装置の前記無線送信部から前記エラー情報を受信する為の無線受信部と、
前記エラー情報を前記ＩＤ毎に表示する表示部と、を有する、
ことを特徴とするノイズ検出システム。