JP7413874B2 - 光通信装置及び伝送路異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、光回線を利用した伝送システムの伝送路の異常を検出する技術に関する。

光回線を利用したシリアルデータの伝送路に異常が生じた際の対応が可能な通信装置として、例えば特許文献１，２に開示の光通信装置があり、送信用、受信用の２回路が用いられている。伝送路の異常時の処理として受信信号が０の時にタイマカウンタをアップさせる。タイマが閾値以上となれば許可信号を落として通信が切れたことを判定して光送信を停止させている。

特開２００２－２９０３４８号公報 特開２００４－３３６１３２号公報

マスタ制御装置及びスレーブ制御装置により電力変換装置を制御する伝送システムにおいも、光回線が利用されることがある。そして、本伝送システムにおいて、特許文献１の検出方式が適用された場合、マスタ制御装置から光回線を介してスレーブ制御装置に電圧指令値やゲートイネーブル信号等の制御情報がシリアルデータで送信され、スレーブ制御装置において電力変換装置のユニットの電圧（出力）が制御される。ゲートイネーブル信号は、電力変換装置の出力状態を決める信号であり、故障発生時には電力変換装置が破損しないように迅速に停止する必要がある。

また、上記の伝送システムは、マスタ制御装置で故障を検出してからユニットの出力を停止するまでシリアルデータで送信しているので送信データ量に比例して遅延が発生する。この影響でゲートイネーブル信号の送信が遅れ、電力変換装置が破損する場合がある。この対策としてゲートイネーブル信号の専用回路を１回路追加して１（出力），０（停止）の二値で電力変換装置の出力可否を高速に判定することが考えられる。

しかしながら、前記電力変換装置の出力中に通信回路の異常でＨｉｇｈに固定された場合、伝送路異常を検出できないことに加え、伝送路異常中に故障が発生してもゲートイネーブル信号を停止できない。そして、このことにより、前記電力変換装置は、過大な出力を出し続け、破損を引き起こすおそれがある。

本発明は、光回線を利用した伝送路の異常検出の高速化と伝送路異常が検出された際のゲートイネーブル信号の迅速な停止を図ることを課題とする。

そこで、本発明の一態様は、マスタ側の光通信装置との通信により電力変換装置にゲート信号を出力するスレーブ側の光通信装置であって、前記マスタ側の光通信装置から光回線を介して受信したゲートイネーブル信号に基づき当該光回線の伝送路の異常を検出する信号判定部を備え、前記異常が検出されると、前記ゲートイネーブル信号の伝送を停止させる制御情報を前記マスタ側の光通信装置に出力すると共に、前記ゲート信号として前記電力変換装置の出力を停止させる信号を出力する。

本発明の一態様は、前記光通信装置において、前記光回線は、複数の回線を有し、前記信号判定部は、前記回線から受けた前記ゲートイネーブル信号の波形に基づき前記異常を検出する伝送路異常検出回路と、この伝送路異常検出回路から前記異常を示す信号を受けると前記異常を示す信号を出力する論理和回路とを備える。

本発明の一態様は、前記光通信装置において、前記伝送路異常検出回路は、前記伝送路の前記ゲートイネーブル信号のパルス信号が所定波形となる位相区間の連続数をカウントするカウンタと、前記連続数が閾値を超えた場合に前記伝送路の異常を示す信号を出力する比較器とを備える。

本発明の一態様は、前記光通信装置において、前記光回線は、複数の回線を有し、前記信号判定部は、前記マスタ側の光通信装置から受けた前記複数の回線の所定波形の信号のいずれかに基づく出力信号を発する第一論理和回路と、前記所定波形の信号を反転する反転増幅回路と、前記反転された信号のいずれかに基づく出力信号を発する第二論理和回路と、前記第一論理和回路及び前記第二論理和回路の出力信号に基づき、前記伝送路が正常であることを示す第一出力値または前記伝送路が異常であることを示す第二出力値を出力する論理積回路とを備える。

本発明の一態様は、マスタ側の光通信装置との通信により電力変換装置にゲート信号を出力するスレーブ側の光通信装置による伝送路異常検出方法であって、前記マスタ側の光通信装置から光回線を介して受信したゲートイネーブル信号に基づき当該光回線の伝送路の異常を検出する過程と、前記異常が検出されると前記ゲートイネーブル信号の伝送を停止させる制御情報を前記マスタ側の光通信装置に出力すると共に前記ゲート信号として前記電力変換装置の出力を停止させる信号を出力する過程とを有する。

以上の本発明によれば、光回線を利用した伝送路の異常検出の高速化と伝送路異常が検出された際のゲートイネーブル信号の迅速な停止を図ることができる。

本発明の一態様である実施形態１の伝送システムのブロック図。 （ａ）実施形態１におけるスレーブ側の信号判定部のブロック図、（ｂ）当該信号判定部の伝送異常検出回路のブロック図。 実施形態１の送信信号パターン。 信号ｎがｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号パターン。 信号ｎがｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号パターン。 本発明の一態様である実施形態２の伝送システムのブロック図。 実施形態２におけるスレーブ側の信号判定部のブロック図。 （ａ）実施形態２の信号１～３のパルスパターン、（ｂ）伝送路が正常である場合の当該パルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例。 （ａ）信号１がｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号１～３及び信号判定部における各論理回路の出力信号のパルスパターンの一例、（ｂ）信号１がｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す当該パルスパターンの一例。 図９（ａ）（ｂ）の信号１のパルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例。 （ａ）信号２がｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号１～３及び信号判定部における各論理回路の出力信号のパルスパターンの一例、（ｂ）信号２がｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す当該パルスパターンの一例。 図１１（ａ）（ｂ）の信号２のパルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例。 （ａ）信号３がｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号１～３及び信号判定部における各論理回路の出力信号のパルスパターンの一例、（ｂ）信号３がｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す当該パルスパターンの一例。 図１３（ａ）（ｂ）の信号３のパルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［実施形態１］
図１に例示の伝送システム１は、互いに伝送可能なマスタ制御装置２及びスレーブ制御装置３を有する。マスタ制御装置２とスレーブ制御装置３とは、制御情報及びゲートイネーブル信号（以下、イネーブル信号）を伝送する光回線である光ファイバケーブル１０を介して接続される。光ファイバケーブル１０は複数の回線を有する。本発明の光回線は、２つ以上の複数の回線を有すればよく、図示の回線数に限定されるものではない。

（マスタ制御装置２の態様例）
マスタ制御装置２は、伝送システム１のマスタ側の光通信装置であって、スレーブ制御装置３との間で制御情報及びイネーブル信号の送受信を行う。

マスタ制御装置２は、通信制御部２１、電圧レベル変換部２２０，２２１～２２４及びＥ／Ｏ変換部２３０，２３１～２３４を備える。

通信制御部２１は、スレーブ制御装置３に供する制御情報及びイネーブル信号（以下、信号１～４）を生成する。

電圧レベル変換部２２０は、通信制御部２１からの制御情報をＥ／Ｏ変換部２３０のＩＣに適した所定の電圧レベルに変換する。

電圧レベル変換部２２１～２２４は、通信制御部２１からの信号１～４のパルスパターンをＥ／Ｏ変換部２３１～２３４のＩＣに適した所定の電圧レベルに各々変換する。

Ｅ／Ｏ変換部２３０は、電圧レベル変換部２２０から受けた制御情報の電圧レベルを示す電気信号を光信号に変換する。

Ｅ／Ｏ変換部２３１～２３４は、電圧レベル変換部２２１～２２４から受けた信号１～４の電圧レベルを示す電気信号を光信号に各々変換する。

（スレーブ制御装置３の態様例）
スレーブ制御装置３は、伝送システム１のスレーブ側の光通信装置であって、マスタ制御装置２との間で制御情報の送受信やイネーブル信号の受信を行うと共に、図示省略の電力制御装置にゲート信号を出力する。

スレーブ制御装置３は、Ｏ／Ｅ変換部３１０～３１４、電圧レベル変換部３２０～３２４及び信号判定部３３を備える。

Ｏ／Ｅ変換部３１０は、マスタ制御装置２から光ファイバケーブル１０を介して供された前記制御情報の光信号を電気信号に変換する。

Ｏ／Ｅ変換部３１１～３１４は、マスタ制御装置２から光ファイバケーブル１０の各回線を介して供された信号１～４の光信号を電気信号に各々変換する。

電圧レベル変換部３２０は、Ｏ／Ｅ変換部３１０から受けた前記電気信号を信号判定部３３のＩＣに適した所定の電圧レベルに変換する。

電圧レベル変換部３２１～３２４は、Ｏ／Ｅ変換部３１１～３１４から受けた信号１～４の電気信号を信号判定部３３のＩＣに適した所定の電圧レベルに各々変換する。

信号判定部３３は、電圧レベル変換部３２０から前記制御情報の電気信号を受けると共に、電圧レベル変換部３２１～３２４からの信号１～４の電圧レベルに基づき光ファイバケーブル１０の伝送路が正常か否かを判定する。

（信号判定部３３の態様例）
信号判定部３３は、図２（ａ）に例示したように、光ファイバケーブル１０の回線数に対応した複数の伝送路異常検出回路３３１～３３４と、論理和回路３３５とを備える。

伝送路異常検出回路３３１～３３４は、電圧レベル変換部３２１～３２４から受けた信号１～４の波形に基づき前記伝送路の異常を各々検出する。

論理和回路３３５は、伝送路異常検出回路３３１～３３４のいずれかから前記伝送路の異常を示す信号を受けると、前記伝送路の異常を示す信号を出力する。

スレーブ制御装置３は、信号判定部３３において前記異常が検出されると、信号１～４の伝送を停止させる制御情報をマスタ制御装置２に出力すると共に、前記電力変換装置の出力を停止させるゲート信号を当該電力変換装置に出力する。

（伝送路異常検出回路３３１～３３４の態様例）
伝送路異常検出回路３３１～３３４は、同図（ｂ）に例示したように、ｌｏｗ連続検出回路４１、ｈｉｇｈ連続検出回路４２及び論理和回路４３を備える。

ｌｏｗ連続検出回路４１は、カウンタ４１１、閾値設定部４１２、比較器４１３及び反転増幅回路４１４を備える。カウンタ４１１は、マスタ制御装置２からイネーブル信号として供された信号ｎ（本態様の場合、ｎ＝１～４）のパルス信号が所定波形（ｌｏｗ）となる位相区間の連続数をカウントする。閾値設定部４１２は、前記連続数の閾値を予め設定する。比較器４１３は、前記連続数が閾値設定部４１２での閾値を超えた場合に信号ｎの伝送路の異常を示す信号を出力する。反転増幅回路４１４は、信号ｎを反転してカウンタ４１１のカウントに供する。

ｈｉｇｈ連続検出回路４２は、カウンタ４２１、閾値設定部４２２、比較器４２３及び反転増幅回路４２４を備える。カウンタ４２１は、マスタ制御装置２からイネーブル信号として供された信号ｎ（本態様の場合、ｎ＝１～４）のパルス信号が所定波形（ｈｉｇｈ）となる位相区間の連続数をカウントする。閾値設定部４２２は、前記連続数の閾値を予め設定する。比較器４２３は、前記連続数が閾値設定部４２２での閾値を超えた場合に前記いずれかの伝送路の異常を示す信号を出力する。反転増幅回路４２４は、信号ｎを反転してカウンタ４２１のクリアに供する。

論理和回路４３は、ｌｏｗ連続検出回路４１、ｈｉｇｈ連続検出回路４２のいずれかから異常を示す信号を受けると、信号ｎの回線の異常を示す信号を出力する。

（本実施形態の動作例）
以下、図１～５を参照して実施形態１の動作例について説明する。

マスタ制御装置２の通信制御部２１は、イネーブル信号をして図３に例示のパルスパターンの信号１～３を生成する。

信号１は３６０／４×０～３６０／４×１（３６０／ｎ、ｎは使用回路数）の範囲で値をｌｏｗ、ｈｉｇｈに信号を変化させる。信号２は３６０／４×１～３６０／４×２の範囲で信号を変化させ、信号３、信号４もそれぞれ指定の範囲内で信号を変化させる。

マスタ制御装置２は信号１～４をスレーブ制御装置３に送信する。スレーブ制御装置３は信号１～４を受信し、光ファイバケーブル１０の伝送路の異常を判定する。信号判定部３３において、図２（ｂ）のｈｉｇｈ連続検出回路４２は、信号１～４が０になったタイミングでカウンタ４２１をクリアし、カウンタ４２１がクリアされなかった場合に異常を判定するための閾値が閾値設定部４２２により設定される。一方、ｌｏｗ連続検出回路４１は、カウンタ４１１がクリアされるタイミングは、ｈｉｇｈ連続検出回路４２と逆であり、信号１～４が１となったタイミングでカウンタをクリアする。

前記伝送路の異常で信号ｎがｌｏｗ固定となった場合のｌｏｗ連続検出回路４１の信号パターンを図４に示す。前記伝送路の異常で信号ｎがｈｉｇｈ固定となった場合のｈｉｇｈ連続検出回路４２の信号パターンを図５に示す。

以上のように、スレーブ制御装置３は、光ファイバケーブル１０の伝送路を介してマスタ制御装置２から供される「１」「０」の二値で示されるイネーブル信号に基づき当該伝送路の異常を判定する。

したがって、本実施形態の伝送路異常の検出方式によれば、光回線を利用した伝送路の異常検出にあたり、シリアルデータ通信に比べて、伝送路の異常を高速に検出すると共にゲートイネーブル信号を迅速に停止できる。

［実施形態２］
本実施形態は、スレーブ制御装置３の信号判定部３３を論理回路のみで構成することで回路構成の簡素化と伝送路の異常検出の高速化を図る。

図６に例示された伝送システムはイネーブル信号の光通信回線を３つ有する。

本実施形態の伝送システム１は、スレーブ制御装置３の信号判定部３３が図７のように実施形態１のカウンタ４１１，４２１を備えることなく論理回路のみで構成されること以外は、実施形態１の伝送システム１と同様の態様となっている。

信号判定部３３は、第一論理和回路５１、反転増幅回路５２１～５２３、第二論理和回路５３、論理積回路５４を備える。

第一論理和回路５１は、マスタ制御装置２の通信制御部２１から受けた所定波形の信号１～３のいずれかに基づく信号ＯＲを出力する。

反転増幅回路５２１～５２３は、マスタ制御装置２から受けた信号１～３を反転した信号１＊～３＊を各々出力する。

第二論理和回路５３は、反転増幅回路５２１～５２３から受けた信号１＊～３＊のいずれかに基づく信号ＯＲ＊を出力する。

論理積回路５４は、第一論理和回路５１の出力信号ＯＲ及び第二論理和回路５３の出力信号ＯＲ＊に基づく信号ＡＮＤを出力する。例えば、前記伝送路が正常である場合、信号ＡＮＤは正常を示す第一出力値として「１」が出力される。一方、前記伝送路が異常である場合、信号ＡＮＤは異常を示す第二出力値として「０」が出力される。

図８～１４を参照して実施形態２の動作例について説明する。

マスタ制御装置２は図８（ａ）に例示したパルスパターンの信号１～３をスレーブ制御装置３に送信する。スレーブ制御装置３は図７の信号判定部３３により信号１～３に基づく伝送システム１の伝送路の異常を判定する。

同図（ｂ）は前記伝送路が正常である場合の信号１～３のパルスパターンにおける各位相区間の信号１～３、信号１＊～３＊、信号ＯＲ、信号ＯＲ＊、信号ＡＮＤの出力値の一例を示す。前記伝送路が正常時は信号ＡＮＤが常に「１」として出力される。

図９～１４は前記伝送路が異常である場合の信号１～３のパルスパターンとその各位相区間の信号１～３、信号１＊～３＊、信号ＯＲ、信号ＯＲ＊、信号ＡＮＤの出力値の一例を示す。

図９（ａ）は、信号１がｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号１～３及び信号判定部における各論理回路の出力信号のパルスパターンの一例を示す。同図（ｂ）は、信号１がｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す当該パルスパターンの一例を示す。図１０は、図９（ａ）（ｂ）の当該パルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例を示す。

図１１（ａ）は、信号２がｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号１～３及び信号判定部における各論理回路の出力信号のパルスパターンの一例を示す。同図（ｂ）は、信号２がｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す当該パルスパターンの一例を示す。図１２は、図１１（ａ）（ｂ）の当該パルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例を示す。

図１３（ａ）は、信号３がｈｉｇｈ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す信号１～３及び信号判定部における各論理回路の出力信号のパルスパターンの一例を示す。同図（ｂ）は、信号３がｌｏｗ固定となった場合の伝送路異常（位相１８０°で異常）を示す当該パルスパターンの一例を示す。図１４は、図１３（ａ）（ｂ）の当該パルスパターンにおける各位相区間の出力値の一例を示す。

前記伝送路の異常により信号判定部３３から出力された信号ＡＮＤの出力値「０」は、例えばスレーブ制御装置３に実装されたラッチ処理回路等の自己保持回路に保持される。

したがって、実施形態２の伝送路異常の検出方式によれば、「１」「０」の二値で伝送路異常を判定することで、実施形態１と同様に、シリアルデータ通信に比べて伝送路異常を高速に検出し、かつゲートイネーブル信号を迅速に停止できる。特に、信号判定部３３が論理回路のみで構成されたことで回路構成の簡素化が実現する。さらには、伝送路の異常検出の高速化が図られる。特に、実施形態１の検出方式に比べて伝送路の故障発生から１８０°以内にその異常を検出できる。

１…伝送システム
２…マスタ制御装置、２１…通信制御部、２２０～２２４…電圧レベル変換部、２３０～２３４…Ｅ／Ｏ変換部
３…スレーブ制御装置、３１０～３１４…Ｏ／Ｅ変換部、３２０～３２４…電圧レベル変換部、３３…信号判定部
３３１～３３４…伝送路異常検出回路、３３５…論理和回路
４１…ｌｏｗ連続検出回路、４２…ｈｉｇｈ連続検出回路
４１１，４２１…カウンタ、４１２，４２２…閾値設定部、４１３，４２３…比較器
５１…第一論理和回路、５２１～５２３…反転増幅回路、５３…第二論理和回路、５４…論理積回路
１０…光ファイバケーブル

Claims (5)

1. マスタ側の光通信装置との通信により電力変換装置にゲート信号を出力するスレーブ側の光通信装置であって、
   前記マスタ側の光通信装置から光回線を介して受信したゲートイネーブル信号に基づき当該光回線の伝送路の異常を検出する信号判定部を備え、
   前記異常が検出されると、前記ゲートイネーブル信号の伝送を停止させる制御情報を前記マスタ側の光通信装置に出力すると共に、前記ゲート信号として前記電力変換装置の出力を停止させる信号を出力すること
   を特徴とする光通信装置。
2. 前記光回線は、複数の回線を有し、
   前記信号判定部は、
   前記複数の回線に各々接続され、当該接続された回線から受けたゲートイネーブル信号の波形に基づき、当該回線における異常を検出する、複数の伝送路異常検出回路と、
   この複数の伝送路異常検出回路のいずれかから異常を示す信号を受けると、前記伝送路の異常を示す信号を出力する論理和回路と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
3. 前記複数の伝送路異常検出回路は、
   前記伝送路の前記ゲートイネーブル信号のパルス信号が所定波形となる位相区間の連続数をカウントするカウンタと、
   前記連続数が閾値を超えた場合に前記伝送路の異常を示す信号を出力する比較器と
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の光通信装置。
4. 前記光回線は、複数の回線を有し、
   前記信号判定部は、
   前記複数の回線の所定波形の信号の論理和である出力信号を発する第一論理和回路と、
   前記所定波形の信号を反転する反転増幅回路と、
   前記反転された信号の論理和である出力信号を発する第二論理和回路と、
   前記第一論理和回路及び前記第二論理和回路の出力信号の論理積であって、前記伝送路が正常である場合に正常を示す第一出力値として「１」、または前記伝送路が異常である場合に異常を示す第二出力値として「０」を出力する論理積回路と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
5. マスタ側の光通信装置との通信により電力変換装置にゲート信号を出力するスレーブ側の光通信装置による伝送路異常検出方法であって、
   前記マスタ側の光通信装置から光回線を介して受信したゲートイネーブル信号に基づき当該光回線の伝送路の異常を検出する過程と、
   前記異常が検出されると前記ゲートイネーブル信号の伝送を停止させる制御情報を前記マスタ側の光通信装置に出力すると共に前記ゲート信号として前記電力変換装置の出力を停止させる信号を出力する過程と
   を有することを特徴とする伝送路異常検出方法。

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