JP6964823B2 - 短絡位置検出システム - Google Patents

Description

本発明は、データ伝送や直流電源による電力供給などに使用される、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に短絡が生じた場合に、短絡が生じた場所を特定することができる短絡位置検出システムに関するものである。

施設内に配置された多数の装置を集中制御するシステムにおいて、配線の数を減らす、所謂省配線化が広く実施されている。また、その省配線化の一般的な手法として、被制御側に設けられた複数の機器の各々を制御側に設けられた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、制御部と複数の装置にそれぞれ接続し、親局と複数の子局との間で共通の伝送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。

そして、伝送線には、対をなす導線の一組が用いられ、伝送路として、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路が敷設される。更に、複数の機器に電力を供給するために、伝送路と異なる、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路が別に敷設される。ただし、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式を利用し、伝送信号に電源を重畳する場合には、伝送線を電源線として兼用することも可能となる。そして、このような場合は、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路が１本敷設される。

ところが、導電線路が、踏み付けられるなどの理由により短絡すると、そこに接続されている装置機器が損傷するおそれがある。そこで、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路において、短絡を検出して回路を保護するための様々な手法が提案されている。

例えば、特開平７−３８５３８号公報には、伝送同期方式において、伝送線が短絡している場合は、スタート同期信号の送信期間以外の伝送信号の送信期間中、常に電流モードの信号が返ってくる性質を利用して、伝送線の短絡を検出し、短絡検出時には、伝送信号の送信を中断して回路の保護を行うデータ伝送方法が提案されている。

特開平７−３８５３８号公報

しかしながら、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路において短絡を検出する従来の手法では、短絡が発生したことを検出できるものの、導電線路において短絡が発生した位置を特定することはできなかった。そして、導電線路において短絡の発生した位置を特定するためには、導電線路が敷設された現場での試行錯誤による探索作業が必要となり、時間と手間を要する問題がある。

そこで、本発明は、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に短絡が生じた場合に、導電線路において短絡が生じた位置を特定することができる短絡位置検出システムを提供することを目的とする。

本発明にかかる短絡位置検出システムは、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に領域境界点を一個以上設け、前記領域境界点において、前記線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに前記導電線路を切り離す。

前記導電線路の一端が電力源に接続され、短絡発生地点より前記電力源に近い側の前記領域境界点において前記導電線路は接続状態が維持され、前記短絡発生地点より前記電力源から遠ざかる側の前記領域境界点において前記導電線路が切り離されてもよい。

前記導電線路の両端が電力源に接続され、短絡発生地点を含まない領域の前記領域境界点において前記導電線路は接続状態が維持され、前記短絡発生地点を含む領域の前記領域境界点において前記導電線路が切り離されてもよい。

短絡が発生したときに電力供給が停止され、前記停止から所定時間経過後に前記電力供給が再開されてもよい。

前記領域境界点で区分けされる複数の領域の各々が通信手段を含み、前記通信手段には、各々異なる固有識別子が付与され、前記通信手段と前記導電線路を介した通信内容に基づき、前記領域境界点の各々において、前記導電線路が切り離されたことを検知するものであってもよい。

本発明によれば、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に一個以上設けられる領域境界点では、線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに導電線路は切り離されることから、導電線路に短絡が発生した場合、全ての領域境界点で、一度、導電線路が切り離されることになる。しかしながら、その後に継続される電力供給により電力源に近い領域境界点から線間電圧が常態に戻って導電線路が復帰接続される一方、短絡が発生した領域の領域境界点では導電線路が接続されない。従って、導電線路の切り離された領域を短絡が発生した位置として特定することができる。

なお、線間電圧の所定値は、導電線路を構成する二線が短絡したときの値である。一般的にほぼ０となるが、短絡抵抗などにより僅かな電圧が残る場合もあるため、０以外の値も含まれる。また、線間電圧が継続される所定の時間は、データ伝送の目的で、線間電圧が、二線の短絡したときの値以下とされる時間である。データ伝送のために線間電圧が制御された状態であれば、線間電圧が、所定の時間より長く継続して、二線の短絡したときの値以下となることはない。

導電線路と電力源の接続手法として、導電線路の一端を電力源に接続する形式と、導電線路の両端を電力源に接続する形式が挙げられるが、導電線路の切り離される領域は、導電線路と電力源の接続形式により異なる。

すなわち、導電線路の一端を電力源に接続する形式では、短絡発生地点より電力源に近い側の全ての領域境界点において導電線路が接続状態となり、短絡発生地点より電力源から遠ざかる側の領域境界点において導電線路が切り離されることになる。この場合、導電線路の切り離された領域の中の電力源に最も近い領域を短絡の発生した位置として特定することができる。

一方、導電線路の両端を電力源に接続する形式では、短絡発生地点を含まない領域の領域境界点において導電線路の接続状態が維持され、短絡発生地点を含む領域の領域境界点において導電線路が切り離されることになる。この場合、短絡発生地点を含む領域のみが導電線路から切り離されることとなる。従って、導電線路の切り離された領域を短絡の発生した位置として特定することができる。

電力源は、短絡が発生したときに電力供給が停止され、停止から所定時間経過後に電力供給が再開されるものであってもよく、この場合、導電線路の短絡発生により一度切り離された導電線路は、電力供給が再開された後、電力源に近い領域境界点から導電線路が接続されることになる。

導電線路の切り離された領域を特定する手法に制限はなく、使用状況に応じた手法を採用することができる。例えば、領域境界点で区分けされる複数の領域の各々が通信手段を含み、通信手段には各々異なる固有識別子が付与されるものとすれば、通信手段と導電線路を介した通信内容に基づき、切断地点の各々において、導電線路の切り離されたことを判別することができる。

本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・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。 切替装置の回路構成を示す図である。 切替装置の他の回路構成を示す図である。 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。 出力子局のシステム構成図である。 本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの他の概略構成を示すシステム構成図である。 本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの更に他の概略構成を示すシステム構成図である。 本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの更に他の概略構成を示すシステム構成図である。

本発明に係る短絡位置検出システムの実施形態を説明する。
この短絡位置検出システムは、工場などの施設内に配置された多数の装置機器を制御部において集中制御するための制御・監視信号伝送システムに利用されている。制御部３が配置されている制御側から被制御側となる施設に至る導電線路１０が使用されており、制御部３とデータを授受するとともに電力源となる親局２に導電線路１０の一端が接続され、被制御側となる施設内に敷設された部分に、その施設内に配置された入力子局４、出力子局５および入出力子局６の複数が接続されている。なお、図１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、伝送線に接続される子局の種類や数に制限は無い。

導電線路１０は、直流電源による線間電圧を有し電源としての使用が可能とされている二線Ｄｐ、Ｄｎ（以下、伝送線とする）で構成され、複数の領域に区分けされている。そして、各領域境界点に切替装置１が配置され、各領域内に入力子局４または入出力子局６のいずれかの一個以上が配置されている。

＜切替装置の構成＞
切替装置１は、伝送線の線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに、伝送線の一方の線を切断するものである。例えば、トランジスタとリレースイッチにより構成したものを使用できる。

図２は、切替装置１をトランジスタとリレースイッチにより構成する場合の一例を示す図である。図２に示す構成において、リレースイッチ１１を基準とし、リレースイッチ１１がトランジスタ１２に接続されている側が短絡検出側Ｓとなり、短絡検出側Ｓの反対が電源側Ｐとなる。そして、短絡検出側Ｓにおいて短絡が発生し線Ｄｐ、Ｄｎの線間電圧の無い状態（所定値以下になる状態に相当）になると、所定の時間、コンデンサ１６によりトランジスタ１２のオン状態が維持される。しかしながら、コンデンサ１６が完全に放電すると、トランジスタ１２がオフとなり、リレースイッチ１１もオフとなることで線Ｄｐが切断された状態となる。コンデンサ１６によりトランジスタ１２がオン状態に維持される時間は、コンデンサ１６の容量を変えることで調整すればよい。

切替装置１の構成に制限はなく、使用状況に適した公知の構成を採用することができる。例えば、図２に示す構成では、リレースイッチ１１がオフとなっている状態で電源投入を可能とするために、リレースイッチ１１と並列にシャント抵抗１３が接続されているが、これをツェナーダイオードに替えてもよい。図３に、シャント抵抗に替えてツェナーダイオードを接続した構成を示す。

図３において、短絡検出側Ｓで短絡が発生すると、トランジスタ１２がオフとなり、リレースイッチ１１もオフとなることで線Ｄｐが切断された状態となる。また、この実施形態では、後述のように、電源電圧レベルのパルス信号により電力が供給されているため、ツェナーダイオード１４を用いることにより、パルス信号の電圧変化に関わらずトランジスタ１２の動作を安定させることができる。更に、初期投入電力の影響を低減する効果も期待できる。

なお、図２及び図３に示す切替装置１において、リレースイッチ１１に替えて、リードスイッチ、無接点スイッチなどを使用してもよい。また、トランジスタ１２のタイプは、線Ｄｐ、Ｄｎの電位に応じて決めればよい。すなわち、線Ｄｐがプラス電源、線Ｄｎが０Ｖとなる場合は、図２及び図３に示すように、ＮＰＮタイプを採用すればよく、線Ｄｐが０Ｖ、線Ｄｎがマイナス電源となる場合は、ＰＮＰタイプを採用すればよい。

＜親局の構成＞
親局２は、図４に示すように、出力データ部２１、タイミング発生部２２、親局出力部２３、親局入力部２５、入力データ部２６を備える。そして、伝送線に接続され、制御データを含む制御信号を、伝送線を介して出力子局５および入出力子局６に送信するとともに、入力子局４および入出力子局６から伝送線を介して送信された監視信号を受け監視データを抽出し制御部３の入出力ユニット３２へ送出する。

出力データ部２１は、制御部３から受けたデータをシリアルデータとして親局出力部２３へ引き渡す。

タイミング発生部２２は、発振回路（ＯＳＣ）２６とタイミング発生手段２７からなり、発振回路（ＯＳＣ）２６を基にタイミング発生手段２７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２３及び親局入力部２４に引き渡す。

親局出力部２３は、制御データ発生手段２８と親局ラインドライバ２９からなる。制御データ発生手段２８が、出力データ部２１から受けたデータと、タイミング発生部２２から受けたタイミングクロックに基づき、親局ラインドライバ２９を介して伝送線に一連のパルス状信号として伝送信号を重畳する。

伝送手順は、伝送信号のスタート信号とこれに続く制御・監視データ領域の１フレームサイクルであり、複数のパルス信号が連なって構成される。伝送信号を構成するパルス信号は、伝送信号から伝送クロック信号を生成するための閾値より高い高電位エリアと、閾値より低い低電位エリアで構成され、スタート信号は、パルス信号の時間幅より長く、伝送信号から伝送クロック信号を生成するための閾値より高い電位レベルとなっている。

また、パルス信号を構成する高電位エリアは電源電圧レベルとされ、入力子局４、出力子局５、入出力子局６に電力を供給するものとなっている。すなわち、親局２は導電線路１０の電源として機能するものとなっている。

低電位エリアは、入力子局４および入出力子局６の監視信号の送信に利用される監視データ領域をなし、監視信号の送信状態により線間電圧の無い状態となる。従って、切替装置１のコンデンサ１６の容量は、低電位エリアの期間より長く継続する放電が可能なものとする。

親局入力部２４は親局ラインレシーバ３０と監視データ抽出手段３１で構成される。親局ラインレシーバ３０は、入力子局４および入出力子局６から伝送線を介して送信された監視信号を検出する。

監視データ抽出手段３１は、親局ラインレシーバ３０における監視信号の検出結果に基づき、対応するデータ値を入力データ部２５に引き渡す。この実施形態では、監視信号が検出された場合には論理データ“１”を、監視信号が検出されなかった場合には論理データ“０”を、入力データ部２５に引き渡す。

入力データ部２５は、監視データ抽出手段３１から受け取った直列の入力データを並列（パラレル）データに変換し、監視データおよび管理監視データとして制御部３の入力ユニット３２へ送出する。

制御部３は、演算処理機能を持つ管理判断手段３１と入出力ユニット３２を備える。管理判断手段３１は、入出力ユニット３２を介して親局２からデータを受け取り、内部に記憶されたプログラムに基づいて必要な演算処理を行う。

＜入力子局の構成＞
入力子局４は、図５に示すように、伝送受信手段４１、アドレス抽出手段４２、アドレス設定手段４３、監視データ送信手段４４、および、入力手段４５を有する子局入力部４０を備える。また、子局入力部４０と伝送線の間に配置される子局ラインレシーバ４６および子局ラインドライバ４７を備える。

なお、この実施形態の入力子局４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４０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４０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。

伝送受信手段４１は、伝送線に伝送される伝送信号を、子局ラインレシーバ４６を介して受け、これをアドレス抽出手段４３に引き渡す。

アドレス抽出手段４２では、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号が終了となるタイミングを起点として伝送信号を構成するパルス信号のカウントが行われる。なお、このカウント値がアドレス設定手段４３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は、伝送信号の自局に割り当てられたデータ領域が開始するタイミング（以下、「自局領域開始タイミング」とする）となる。

自局領域開始タイミングを得たアドレス抽出手段４２は、自局領域の期間、監視データ送信手段４４を有効にする。

監視データ送信手段４４は、アドレス抽出手段４２により有効とされた場合に、入力手段４５から引き渡されたデータを、子局ラインドライバ４７を介して伝送線に監視信号として出力する。監視信号は、伝送手順の監視データ領域に重畳される。

入力手段４５は、入力部７からの入力に基づくデータを監視データ送信手段４４に引き渡す。

入力部７は、被制御側となる施設内に配置された装置である。例えば、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、その他各種センサを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、入力部７は、入力子局４と一体化されたものであってもよい。この場合、入力子局４と入力部７は、入力部一体型子局７０を構成する。

＜出力子局の構成＞
出力子局５は、図６に示すように、伝送受信手段４１、アドレス抽出手段４２、アドレス設定手段４３、制御データ抽出手段５１および出力手段５２を有する子局出力部５０を備える。また、子局出力部５０と伝送線の間に配置される子局ラインレシーバ４６を備える。

出力子局５も、また、前記入力子局４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５０として機能するものとなっている。そして、入力子局４のＭＣＵと同様に、出力子局５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。

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、子局出力部５０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。また、図６において、入力子局４と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を簡略化または省略する。

出力子局５のアドレス抽出手段４２は、自局領域の期間、制御データを抽出するタイミング信号を制御データ抽出手段５１に引き渡す。

制御データ抽出手段５１は、アドレス抽出手段４２から引き渡されたタイミング信号と伝送受信手段４１から引き渡された伝送信号から、アドレス設定手段４３に記憶された自局アドレスに送信された制御データ値を抽出し、これを出力手段５２に引き渡す。

出力手段５２は、制御データ抽出手段５１から引き渡された制御データに基づいた情報を出力部８に出力し、出力部８を動作させ、或いは停止させる。

出力部８は、被制御側となる施設内に配置された装置であり、例えば、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、ランプを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、出力部８は、出力子局５と一体化されたものであってもよい。この場合、出力子局５と出力部８は、出力部一体型子局８０を構成する。

＜入出力子局の構成＞
入出力子局６には、入力部７と出力部８の双方の機能を備える装置機器である入出力部９が接続されている。入出力部９に相当するものとして、例えば、温調、タイマ、カウンタ等の装置機器で、親局２に対し情報を送信する機能と、親局２から送信されたデータに基づき出力動作を行う機能の双方を備えるものを挙げることができる。ただし、これらに限定されるものではない。

入出力子局６も、入力子局４および出力子局５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が子局入出力部として機能するものとなっている。そして、入力子局４のＭＣＵおよび出力子局５のＭＣＵと同様に、入出力子局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。

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、子局入出力部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。また、子局入出力部は、子局入力部４０および子局出力部５０の双方の構成を備えるものであるが、これら各構成は子局入力部４０および子局出力部５０と実質的に同じものであるため、図示およびその説明は省略する。

＜短絡位置検出方法＞
このシステムにおいて導電線路１０に短絡が生じた場合は、入力子局４または入出力子局６との通信内容に基づき、短絡が生じている導電線路１０の領域を特定する。

具体例として、親局２に最も近い領域を第一領域Ｒ１と、第一領域Ｒ１の親局２から離れる側に隣接する領域を第二領域Ｒ２と、第二領域Ｒ２の親局２から離れる側に隣接する領域を第三領域Ｒ３とし、第三領域Ｒ３で短絡が生じた場合について図１を参照しながら説明する。

第三領域Ｒ３で短絡が生じると、線Ｄｐ、Ｄｎの線間電圧の無い状態（所定値以下になる状態に相当）が低電位エリアの期間（所定の時間に相当）より長く継続することとなり、全ての切替装置１で、一度、リレースイッチ１１がオフとなる。しかしながら、その後に継続される電力供給により線間電圧が常態に戻った第一領域Ｒ１の、領域境界点に配置された切替装置１のリレースイッチ１１がオンとなる。そして、線Ｄｐは接続された状態となり、第一領域Ｒ１に配置された入力子局４と、第二領域Ｒ２に配置された入力子局４は、導電線路１０を介した親局２との通信が可能となる。

一方、第三領域Ｒ３では、短絡により導電線路１０の線間電圧の無い状態が継続するため、第二領域Ｒ２と第三領域Ｒ３の領域境界点に配置された切替装置１ではリレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。そして、第三領域Ｒ３に配置された入出力子局６は、導電線路１０を介した親局２との通信が不可能な状態となる。

また、第三領域Ｒ３の親局２から離れる側に続く領域の領域境界点に配置された切替装置１では、第二領域Ｒ２と第三領域Ｒ３の領域境界点において線Ｄｐが切断された状態となっていることから、導電線路１０の線間電圧の無い状態が継続され、同様に、リレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。そして、これらの領域に配置される入力子局４および入出力子局６も、また、導電線路１０を介した親局２との通信が不可能な状態となる。

従って、入力子局４または入出力子局６と親局２との正常な通信が行われない領域であって、電力源である親局２に最も近い第三領域Ｒ３を、短絡発生地点と特定することができる。

なお、伝送線Ｄｐ、Ｄｎの断線が生じた場合には、断線が生じた地点から電源側Ｐに配置された切替装置１において線Ｄｐが切断されることはない。すなわち、断線が生じた領域に配置されている入力子局４および入出力子局６は、導電線路１０を介した親局２との通信が可能な状態となる。従って、断線と短絡を区別する必要があるが、その区別は電流値の変化を利用することで可能となる。そのため、短絡が生じた場合、その瞬間に電流値が定格値より高くなるため、これにより短絡が生じたことを特定できる。

導電線路１０に設けられる領域境界点の数に制限はなく、導電線路１０の利用状況や利用目的等に応じて適宜決めることができる。図７に、領域境界点を二個とした実施形態を示す。なお、図７において、図１〜６に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

図７に示す実施形態は、導電線路１０の一部が、通路を交差して敷設される場合を想定したものである。この場合、通路を交差する部分では、他の部分と比較し、踏み付けられるなどの理由により短絡の発生する可能性が高くなる。そこで、短絡の発生する可能性の高い部分を検出対象の領域ＯＲとするための領域境界点が二個設けられている。

図８に、領域境界点を一個設けた実施形態を示す。なお、図８において、図１〜７に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

図８に示す実施形態は、電力源である親局２に一端が接続された導電線路１０を親局２に近い側の領域ＮＲと遠い側の領域ＤＲの２つに分け、遠い側の領域ＤＲで発生した短絡を検知し、遠い側の領域ＤＲを切り離す場合が想定されている。

例えば、停止による影響の小さい装置を遠い側の領域ＤＲに配置し、停止による影響の大きい装置を近い側の領域ＮＲに配置することにより、遠い側の領域ＤＲで短絡が発生した場合には、その復旧作業に要する期間、近い側の領域ＮＲに配置された装置の稼働を維持することにより、短絡の影響を低減させることができる。

図１〜８に示す実施形態において導電線路１０は、その一端が電力源である親局２に接続されたものとなっているが、両端を親局２に接続し、親局２を含むループ形状としてもよい。図９に、導電線路をループ形状とした実施形態を示す。なお、図９において、図１〜８に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

図９に示す導電線路１５は、両端が親局２に接続され、親局２を含むループとされている。なお、この実施形態では、反時計回りを順方向、時計回りを逆方向とし、順方向で親局２に最も近い領域を順第一領域ＦＲ１と、順第一領域ＦＲ１の順方向に親局２から離れる側に隣接する領域を順第二領域ＦＲ２と、順第二領域ＦＲ２の順方向に親局２から離れる側に隣接する領域を順第三領域ＦＲ３とする。また、逆方向で親局２に最も近い領域を逆第一領域ＲＲ１と、逆第一領域ＲＲ１の逆方向に親局２から離れる側に隣接する領域を逆第二領域ＲＲ２と、逆第二領域ＲＲ２の逆方向に親局２から離れる側に隣接する領域を逆第三領域ＲＲ３とする。すなわち、領域の数がｎであれば、順第一領域ＦＲ１と逆第ｎ領域ＲＲｎは同じ領域となる。

この実施形態において短絡発生地点を特定する方法を、順第二領域ＦＲ２で短絡が生じた場合を例として説明する。

順第二領域ＦＲ２で短絡が生じると、線Ｄｐ、Ｄｎの線間電圧の無い状態が低電位エリアの期間より長く継続することとなり、全ての切替装置１で、一度、リレースイッチ１１がオフとなる。しかしながら、その後に継続される電力供給により、順方向については、線間電圧が常態に戻った順第一領域ＦＲ１の領域境界点に配置された切替装置１のリレースイッチ１１がオンとなる。そして、線Ｄｐは接続された状態となり、順第一領域ＦＲ１に配置された入力子局４は、導電線路１５を介した親局２との通信が可能となる。

一方、順第二領域ＦＲ２では、短絡により導電線路１５の線間電圧の無い状態が継続するため、順第一領域ＦＲ１と順第二領域ＦＲ２の領域境界点に配置された切替装置１ではリレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。

逆方向については、線間電圧が常態に戻った逆第一領域ＲＲ１の領域境界点に配置された切替装置１のリレースイッチ１１がオンとなる。そして、線Ｄｐは接続された状態となり、逆第一領域ＲＲ１に配置された入力子局４は、導電線路１５を介した親局２との通信が可能となる。

逆第一領域ＲＲ１の逆方向に親局２から離れる側に隣接する逆第二領域ＲＲ２、そして、更に逆方向に続く領域でも同様に、線間電圧が常態に戻り、これら領域の領域境界点において線Ｄｐは接続された状態となり、これらの領域に配置された入力子局４は、導電線路１５を介した親局２との通信が可能となる。

一方、順第二領域ＦＲ２では、短絡により導電線路１５の線間電圧の無い状態が継続するため、順第二領域ＦＲ２と順第三領域ＦＲ３の領域境界点に配置された切替装置１ではリレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。

すなわち、順第二領域ＦＲ２に配置された入力子局４は、順方向、逆方向のいずれにおいても、導電線路１５を介した親局２との通信が不可能な状態となる。従って、入力子局４と親局２との正常な通信が行われない順第二領域ＦＲ２を、短絡発生地点として特定することができる。

なお、図３に示す切替装置１は、順方向の電流のみを許容するものであるため、ループ形状の導電線路において、短絡が発生した短絡検出区間のみを切り離すことができるという、ループ形状の特性を生かすことはできない。

切替装置１のリレースイッチ１１は、線Ｄｐに挿入されなければならないため、既設の導電線路に対し、その稼働中に配置することはできない。従って、切替装置１は、導電線路の敷設作業時に予め配置しておくことが好ましい。

また、切替装置１が分岐コネクタとしての機能を備えるものであれば、その複数を導電線路に予め配置しておき、必要に応じて通信装置を接続することにより、導電線路の状況に応じた領域への区分けが可能となる。

１ 切替装置
２ 親局
３ 制御部
４ 入力子局
５ 出力子局
６ 入出力子局
７ 入力部
８ 出力部
９ 入出力部
１０、１５ 導電線路
１１ リレースイッチ
１２ トランジスタ
１３ シャント抵抗
１４ ツェナーダイオード
１６ コンデンサ
２１ 出力データ部
２２ タイミング発生部
２３ 親局出力部
２４ 親局入力部
２５ 入力データ部
２６ 発振回路（ＯＳＣ）
２７ タイミング発生手段
２８ 制御データ発生手段
２９ 親局ラインドライバ
３０ 親局ラインレシーバ
３１ 監視データ抽出手段
３２ 入出力ユニット
３３ 管理判断手段
４０ 子局入力部
４１ 伝送受信手段
４２ アドレス抽出手段
４３ アドレス設定手段
４４ 監視データ送信手段
４５ 入力手段
４６ 子局ラインレシーバ
４７ 子局ラインドライバ
５０ 子局出力部
５１ 制御データ抽出手段
５２ 出力手段

Claims (4)

1. 直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に、制御部とデータを授受するとともに電力源となる親局と、被制御側となる施設内に配置された子局の複数を並列接続し、
   伝送信号を構成するパルス信号を、前記伝送信号から伝送クロック信号を生成するための閾値より高い高電位エリアと、前記閾値より低い低電位エリアで構成し、
   前記低電位エリアを、前記子局からの監視信号の送信に利用される監視データ領域とし、
   前記導電線路に領域境界点を一個以上設け、
   前記領域境界点で区分けされる複数の領域の各々が前記子局を一個以上含み、前記子局には、各々異なる固有識別子が付与され、
   前記領域境界点において、前記導電線路が所定値以下になる状態になると前記導電線路の一方の線を切断するスイッチと並列に抵抗が接続され、
   前記領域境界点において、前記線間電圧の所定値以下になる状態が前記低電位エリアの期間より長く継続したときに前記導電線路を切り離すことを特徴とする短絡位置検出システム。
2. 前記親局と前記子局との通信が不可能な状態であることに基づき、前記領域境界点の各々において、前記導電線路が切り離されたことを検知する請求項１に記載の短絡位置検出システム。
3. 前記導電線路の電流値が定格値より高くなった場合に短絡が生じたことを、前記導電線路の断線と区別して特定する請求項１又は２に記載の短絡位置検出システム。
4. 前記領域境界点に配置される切替装置が分岐コネクタとしての機能を備え、必要に応じて通信装置が接続される請求項１、２又は３に記載の短絡位置検出システム。

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