JP7427644B2 - センサネットワークシステム、センサ電力供給装置、センサ電力供給方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、センサネットワークシステム、センサ電力供給装置、通信装置、センサ電力供給方法、及び、通信方法に関する。

特許文献１には、スレーブ機器と、スレーブ機器の上位に接続されるマスタ機器と、スレーブ機器の下位に接続される少なくとも１つの下位スレーブ機器と、を有する通信システムが記載されている。スレーブ機器は、第１コネクタと、第２コネクタと、第１コネクタ及び第２コネクタのいずれか一方に接続される切替部と、第１コネクタ及び切替部に接続される通信部と、を有し、通信部は、第１コネクタとの間で第１通信信号を送受信し、切替部との間で第２通信信号を送受信し、切替部は、マスタ機器及び下位スレーブ機器との接続形態に応じて、第１コネクタと第２コネクタとの間で接続先を切り替える。

特許第６７３１６０２号公報

近年の産業機械における小型化の要求の高まりを受け、センサネットワークシステムにおいて更なる省配線化が要望されていた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、省配線化を進めることが可能なセンサネットワークシステム、センサ電力供給装置、通信装置、センサ電力供給方法、及び、通信方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置され、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給するセンサ電力供給装置と、を有する、センサネットワークシステムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置された通信装置と、を有し、前記通信装置は、前記制御装置と通信するための第１通信回路と、前記インターフェース装置を介して前記センサと通信するための第２通信回路と、前記第１通信回路と前記第２通信回路とを絶縁する絶縁回路と、を有する、センサネットワークシステムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、を有するセンサネットワークシステムのセンサ電力供給装置であって、前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置されており、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給する、センサ電力供給装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、を有するセンサネットワークシステムの通信装置であって、前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置されており、前記制御装置と通信するための第１通信回路と、前記インターフェース装置を介して前記センサと通信するための第２通信回路と、前記第１通信回路と前記第２通信回路とを絶縁する絶縁回路と、を有する、通信装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、を有するセンサネットワークシステムのセンサ電力供給方法であって、前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間において、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給すること、を有する、センサ電力供給方法が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、を有するセンサネットワークシステムの通信方法であって、前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間において、前記制御装置と通信するための第１通信回路と、前記インターフェース装置を介して前記センサと通信するための第２通信回路と、を絶縁すること、を有する、通信方法が適用される。

本発明のセンサネットワークシステム等によれば、省配線化を進めることができる。

実施形態に係るセンサネットワークシステムの全体構成の一例を表す図である。 センサ電力供給装置の回路構成の一例を表す図である。 センサネットワークシステムで使用されるケーブルの内部構成の一例を表す、図１中ＩＩＩ－ＩＩＩ断面に相当する断面図である。 外部電源の電力をインターフェース装置又はセンサに個別に供給する場合の比較例１のセンサネットワークシステムの全体構成の一例を表す図である。 センサを直列に接続する変形例に係るセンサネットワークシステムの全体構成の一例を表す図である。 センサを直列に接続する変形例において、外部電源の電力をインターフェース装置又はセンサに個別に供給する場合の比較例２のセンサネットワークシステムの全体構成の一例を表す図である。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。

＜１．センサネットワークシステムの全体構成＞
図１を参照しつつ、実施形態に係るセンサネットワークシステム１の全体構成の一例について説明する。なお、図１ではモータ駆動用の電力を供給する電源系統については図示を省略している。

図１に示すように、センサネットワークシステム１は、制御装置３と、センサ電力供給装置５と、ノイズフィルタ７と、ＡＣ／ＤＣ電源装置９と、分岐装置１１と、インターフェース装置１３，１５と、センサ１７，１９，２１等を有する。

制御装置３は、駆動装置２３を制御する。駆動装置２３は、例えばロボットや産業機械等のモータ駆動による機構系装置である。制御装置３は、例えばサーボアンプ等のモータ制御装置、多軸コントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、モーションコントローラ等である。制御装置３は、ケーブル２５が接続されるコネクタ３ａを有する。ケーブル２５は、制御装置３からセンサ電力供給装置５に制御電源を供給するための電源線（図示省略）と、制御装置３とセンサ電力供給装置５との間で通信を行うための信号線（図示省略）を内部に有する。

センサ電力供給装置５（通信装置の一例）は、センサ１７，１９，２１を動作するための電力をセンサ１７，１９，２１に対して供給する。センサ電力供給装置５は、センサ１７，１９についてはインターフェース装置１３，１５を介して電力を供給する。センサ電力供給装置５は、インターフェース装置１３，１５と制御装置３との通信経路間に配置されている。センサ電力供給装置５は、電源保護回路２７を有しており、外部電源２９から供給されて電源保護回路２７を経由した電力をセンサ１７，１９，２１へ供給する。センサ電力供給装置５は、制御装置３と通信するための通信回路等を含む上位側内部回路５５（後述の図２参照）と、センサ１７，１９，２１に電力を供給するための下位側内部回路５７（後述の図２参照）とを絶縁する絶縁部３１を有する。センサ電力供給装置５は、ケーブル２５が接続されるコネクタ５ａ、ケーブル３３が接続されるコネクタ５ｂ、ケーブル３５が接続されるコネクタ５ｃを有する。

ノイズフィルタ７は、外部電源２９（例えば単相ＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖ等）から供給される電力の規定の周波数以外の成分を除去する。ＡＣ／ＤＣ電源装置９は、外部電源２９から供給される交流電力を所定の電圧（例えば２４Ｖ）の直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ電源装置９により変換された直流電力は、ケーブル３３を介してセンサ電力供給装置５に供給される。ノイズフィルタ７及びＡＣ／ＤＣ電源装置９が、外部電源装置の一例に相当する。なお、ノイズフィルタ７は、例えば電源環境や使用環境等に応じて配置すればよい。

分岐装置１１は、センサ電力供給装置５の下位側（制御装置３とは反対側）にケーブル３５を介して接続されている。ケーブル３５は、センサ電力供給装置５からセンサ１７，１９，２１に電力を供給するための電源線７７ａ，７７ｂ（後述の図３参照）と、センサ電力供給装置５とセンサ１７，１９，２１との間で通信を行うための信号線７９（後述の図３参照）を内部に有する。ケーブル３５は、分岐装置１１のコネクタ１１ａに接続される。分岐装置１１は、上記電源線及び信号線を複数に分岐する。図１に示す例では、分岐装置１１は、ケーブル３７が接続されるコネクタ１１ｂ、ケーブル３９が接続されるコネクタ１１ｃ、及び、ケーブル４１が接続されるコネクタ１１ｄを有しており、電源線及び信号線を例えば３つに分岐する。なお、分岐数は３以外（２又は４以上）でもよい。

インターフェース装置１３は、分岐装置１１の下位側にケーブル３７を介して接続されている。ケーブル３７は、センサ電力供給装置５から分岐装置１１を介してセンサ１７に電力を供給するための電源線（図示省略）と、センサ電力供給装置５とセンサ１７との間で通信を行うための信号線（図示省略）を内部に有する。ケーブル３７は、インターフェース装置１３のコネクタ１３ａに接続される。インターフェース装置１３は、外部機器であるセンサ１７に対してデジタル信号の入出力を行う。インターフェース装置１３は、制御装置３と通信するための通信回路等を含む電気回路（図示省略）と、センサ１７に電力を供給するための電気回路（図示省略）とを絶縁する絶縁部４３を有する。インターフェース装置１３は、センサ電力供給装置５から供給される電力を、絶縁部４３をバイパスして各センサ１７に供給するためのバイパス回路４５を有する。バイパス回路４５は、例えばコネクタ１３ｂとコネクタ１３ｃとを接続する外部配線である。なお、バイパス回路４５をインターフェース装置１３の内部回路として配設してもよい。

インターフェース装置１３のコネクタ１３ｃには、一又は複数（図１では例えば４つ）のセンサ１７が通信可能に接続されている。センサ１７は、各種の情報を検出してデジタル信号を出力するデジタル型のセンサ（例えば圧力センサ等）の他、例えばデジタル信号に対応した各種スイッチ、リレー、ソレノイド等でもよい。すなわち、センサ１７はインターフェース装置１３との間でデジタル信号の入出力を行うデジタル入出力機器であればよい。

インターフェース装置１３は、センサ１７から受信した信号を、分岐装置１１及びセンサ電力供給装置５を介して制御装置３に送信する。またインターフェース装置１３は、センサ電力供給装置５から分岐装置１１を介して供給された電力を、バイパス回路４５及びコネクタ１３ｃを介して各センサ１７に供給する。

インターフェース装置１５は、分岐装置１１の下位側にケーブル３９を介して接続されている。ケーブル３９は、センサ電力供給装置５から分岐装置１１を介してセンサ１９に電力を供給するための電源線（図示省略）と、センサ電力供給装置５とセンサ１９との間で通信を行うための信号線（図示省略）を内部に有する。ケーブル３９は、インターフェース装置１５のコネクタ１５ａに接続される。インターフェース装置１５は、外部機器であるセンサ１９に対してアナログ信号の入出力を行う。インターフェース装置１５は、制御装置３と通信するための通信回路等を含む電気回路（図示省略）と、センサ１９に電力を供給するための電気回路（図示省略）とを絶縁する絶縁部４７を有する。インターフェース装置１５は、センサ電力供給装置５から供給される電力を、絶縁部４７をバイパスして各センサ１９に供給するためのバイパス回路４９を有する。バイパス回路４９は、例えばコネクタ１５ｂと各センサ１９とを接続する外部配線である。

インターフェース装置１５のコネクタ１５ｃには、一又は複数（図１では例えば４つ）のセンサ１９が通信可能に接続されている。センサ１９は、各種の情報を検出してアナログ信号を出力するアナログ型のセンサ（例えば圧力センサ等）の他、例えばアナログ信号に対応した各種スイッチ、リレー、ソレノイド等でもよい。すなわち、センサ１９はインターフェース装置１５との間でアナログ信号の入出力を行うアナログ入出力機器であればよい。

インターフェース装置１５は、センサ１９から受信した信号を、分岐装置１１及びセンサ電力供給装置５を介して制御装置３に送信する。またインターフェース装置１５は、センサ電力供給装置５から分岐装置１１を介して供給された電力を、バイパス回路４９を介して各センサ１９に供給する。

センサ２１は、分岐装置１１の下位側にケーブル４１を介して接続されている。ケーブル４１は、センサ電力供給装置５から分岐装置１１を介してセンサ２１に電力を供給するための電源線（図示省略）と、センサ電力供給装置５とセンサ２１との間で通信を行うための信号線（図示省略）を内部に有する。センサ２１は、例えばモータ５１の回転位置又は回転速度を検出するエンコーダである。センサ２１は、センサ電力供給装置５から分岐装置１１を介して供給された電力により動作する。センサ２１は、検出したモータ５１の回転位置又は回転速度を、分岐装置１１及びセンサ電力供給装置５を介して制御装置３に送信する。

制御装置３、センサ電力供給装置５、ノイズフィルタ７、及び、ＡＣ／ＤＣ電源装置９等は、制御盤５３内に配置されている。分岐装置１１、インターフェース装置１３，１５、センサ１７，１９，２１、及び、モータ５１等は、駆動装置２３の内部若しくは外部、又は、その近傍に配置されている。

なお、以上説明したセンサネットワークシステム１の構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、分岐装置１１は必ずしも設置される必要はなく、例えばインターフェース装置１３，１５又はセンサ２１のいずれか１つがセンサ電力供給装置５に接続される構成の場合には、省略してもよい。また、分岐装置１１とセンサ２１との間にインターフェース装置を設置してもよいし、センサ２１をインターフェース装置１３，１５に対して接続してもよい。

＜２．センサ電力供給装置の回路構成＞
図２を参照しつつ、センサ電力供給装置５の回路構成の一例について説明する。

図２に示すように、センサ電力供給装置５は、上位側内部回路５５と、下位側内部回路５７と、前述の絶縁部３１とを有する。

上位側内部回路５５（第１電気回路の一例）は、制御装置３と通信するための電気回路を含む。下位側内部回路５７（第２電気回路の一例）は、センサ１７，１９，２１に電力を供給するための電気回路を含む。上位側内部回路５５と下位側内部回路５７とは、絶縁部３１により絶縁されている。絶縁部３１は、後述の絶縁回路７３を有する。絶縁部３１は、例えば絶縁製の仕切り等で構成されてもよい。

上位側内部回路５５は、上位側内部電源回路５９と、上位側通信回路６１と、接地回路６３とを有する。上位側内部電源回路５９（第１内部電源回路の一例）は、制御装置３からケーブル２５内の電源線を介して供給される電力に基づいて、上位側内部回路５５に使用される電力を生成する。上位側通信回路６１（第１通信回路の一例）は、上位側内部電源回路５９により生成された電力を使用して、制御装置３との間でケーブル２５内の信号線を介して通信を行う。

下位側内部回路５７は、前述の電源保護回路２７と、下位側内部電源回路６５と、センサ電源回路６７と、下位側通信回路６９と、通信制御回路７１と、接地回路７４，７５とを有する。電源保護回路２７は、下位側内部電源回路６５及びセンサ電源回路６７の上流側（外部電源２９側）に設けられ、電気回路を過電流（短絡含む）又は過電圧、逆電圧等から保護する。電源保護回路２７は、例えば電子ヒューズ等で構成される。下位側内部電源回路６５（第２内部電源回路の一例）は、ＡＣ／ＤＣ電源装置９から供給される電力に基づいて、下位側内部回路５７に使用される電力を生成する。センサ電源回路６７は、ＡＣ／ＤＣ電源装置９から供給される電力に基づいて、センサ１７，１９，２１を動作するための電力をセンサ１７，１９，２１へ供給する。センサ電源回路６７は、例えば電源保護回路２７と下位側内部電源回路６５の間から分岐してコネクタ５ｃに接続される配線として構成される。

下位側通信回路６９（第２通信回路の一例）は、下位側内部電源回路６５により生成された電力を使用して、センサ１７，１９，２１との間で通信を行う。下位側通信回路６９は、分岐装置１１及びインターフェース装置１３，１５を介してセンサ１７，１９と通信を行うと共に、分岐装置１１を介してセンサ２１と通信を行う。

通信制御回路７１は、例えば絶縁回路７３の下位側通信回路６９側に接続されている。通信制御回路７１は、上位側通信回路６１及び下位側通信回路６９を介して、制御装置３とインターフェース装置１３，１５又はセンサ１７，１９，２１との間の通信を制御する。

絶縁回路７３は、上位側通信回路６１と下位側通信回路６９の間に接続され、上位側通信回路６１と下位側通信回路６９を絶縁しつつ通信可能に接続する。

以上説明したセンサ電力供給装置５の回路構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、通信制御回路７１は、絶縁回路７３の上位側通信回路６１側に接続されてもよい。

なお、上述した各電気回路は、これらの電気回路の分担の例に限定されるものではない。例えば、更に少ない数の電気回路で構成されてもよく、更に細分化された電気回路により構成されてもよい。また、センサ電力供給装置５は、上述した電気回路の全部が実際のハードウェアにより実装されてもよいし、その機能の一部がＣＰＵが実行するプログラムにより実装されてもよい。

＜３．ケーブルの内部構成＞
図３を参照しつつ、センサネットワークシステム１で使用されるケーブルの内部構成の一例について説明する。ここでは、センサ電力供給装置５と分岐装置１１とを接続するケーブル３５を例にとって説明する。図３は、図１中ＩＩＩ－ＩＩＩ断面に相当する断面図である。

図３に示すように、ケーブル３５は、一対の電源線７７ａ，７７ｂと、信号線７９とを内部に有する。電源線７７ａは、コネクタ５ｃを介してセンサ電源回路６７に接続され、電源線７７ｂは、コネクタ５ｃを介して接地回路７５に接続される。信号線７９は、コネクタ５ｃを介して下位側通信回路６９に接続される。なお、ケーブル３５は、上記３本の配線の他に使用されていない配線を有してもよい。他のケーブル２５，３７，３９，４１もケーブル３５と同様に、一対の電源線と１本の信号線を有する構成としてもよい。

＜４．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のセンサネットワークシステム１は、制御装置３と、制御装置３と通信可能に接続されたインターフェース装置１３，１５と、インターフェース装置１３，１５と通信可能に接続されるセンサ１７，１９と、インターフェース装置１３，１５と制御装置３との通信経路間に配置され、センサ１７，１９等を動作するための電力をインターフェース装置１３，１５を介してセンサ１７，１９に供給するセンサ電力供給装置５と、を有する。

制御装置３とセンサ１７，１９とがインターフェース装置１３，１５を介して通信可能に接続されたセンサネットワークシステム１では、通信回路等の内部回路に使用される内部電源と、センサ１７，１９を動作するための外部電源の２種類の電源系統が必要となる。例えば、図４に示す比較例１のセンサネットワークシステム１Ａのように、外部電源２９の電力をインターフェース装置１３又はセンサ１９に個別に供給する構成とした場合、インターフェース装置１３やセンサ１９周辺の配線数が多くなると共に、駆動装置２３側にノイズフィルタ７やＡＣ／ＤＣ電源装置９等の外部電源装置が必要となる。

本実施形態のセンサネットワークシステム１では、インターフェース装置１３，１５と制御装置３との通信経路間にセンサ電力供給装置５を配置し、センサ１７，１９等を動作するための電力をインターフェース装置１３，１５を介して供給する。これにより、通信回路等の内部回路に使用する電力と、センサ１７，１９等を動作するための電力とを共用することが可能となり、電源系統を１系統に集約することができる。したがって、インターフェース装置１３，１５やセンサ１７，１９周辺の省配線化を進めることができる。また、省配線化に加えて、駆動装置２３側の外部電源装置が不要となるので、駆動装置２３を小型化でき、例えば駆動装置２３が使用される工場ラインや生産ライン等の高密度化・集積化に寄与することができる。

また、ケーブル３５，３７，３９，４１内の電源線が一対に減ることでケーブルの外径を細くすることができ、ケーブルの取り回し性及び施工性を向上できる。さらに、内部の配線を太くすることが可能となるので、供給可能な電源容量の制限を緩和できる。

また本実施形態において、センサ電力供給装置５は、制御装置３と通信するための電気回路を含む上位側内部回路５５と、インターフェース装置１３，１５を介してセンサ１７，１９に電力を供給するための電気回路を含む下位側内部回路５７と、上位側内部回路５５と下位側内部回路５７を絶縁する絶縁部３１と、を有してもよい。

上位側内部回路５５は制御装置３から供給される電力により動作する一方で、下位側内部回路５７は外部電源２９から供給された電力により動作する。これらの電気回路は電源系統が異なるため、絶縁するのが好ましい。

前述した比較例１のように外部電源２９の電力をインターフェース装置１３又はセンサ１９に個別に供給する構成では、インターフェース装置１３，１５が上記絶縁構成（絶縁部４３，４７）を備えることにより、システムの機能絶縁を確保する。本実施形態では、センサ電力供給装置５が上記絶縁構成を備えることで、電源系統を１系統にして省配線化しつつ機能絶縁を確保したシステムを実現できる。したがって、センサネットワークシステム１を構成する各機器を適正に動作させることができる。

また本実施形態において、下位側内部回路５７は、外部電源２９からノイズフィルタ７及びＡＣ／ＤＣ電源装置９を経て供給される電力に基づいて、センサ１７，１９，２１を動作するための電力をセンサ１７，１９，２１へ供給するセンサ電源回路６７を有してもよい。この場合、ノイズフィルタ７やＡＣ／ＤＣ電源装置９等の外部電源装置がセンサ電力供給装置５の近傍（例えば制御盤５３内）に配置されることで、駆動装置２３側の外部電源装置が不要となるので、駆動装置２３を小型化できる。

また本実施形態において、上位側内部回路５５は、制御装置３から供給される電力に基づいて、上位側内部回路５５に使用される電力を生成する上位側内部電源回路５９を有してもよく、下位側内部回路５７は、外部電源２９から供給される電力に基づいて、下位側内部回路５７に使用される電力を生成する下位側内部電源回路６５を有してもよく、絶縁部３１は、上位側内部電源回路５９と下位側内部電源回路６５を絶縁してもよい。

上位側内部電源回路５９は制御装置３から供給される電力に基づいて上位側内部回路５５に使用される電力を生成する一方で、下位側内部電源回路６５は外部電源２９から供給される電力に基づいて下位側内部回路５７に使用される電力を生成する。これらの電源回路は電源系統が異なるため、絶縁するのが好ましい。

本実施形態では、センサ電力供給装置５において上位側内部電源回路５９と下位側内部電源回路６５とが絶縁されるので、駆動装置２３側を省配線化しつつ機能絶縁を確保でき、センサネットワークシステム１を構成する各機器を適正に動作させることができる。また、外部電源２９からセンサ電力供給装置５に供給される電力を、下位側内部回路５７に使用する電力と、センサ１７，１９，２１を動作するための電力とに共用することができ、電源系統を１系統に集約することができる。

また本実施形態において、上位側内部回路５５は、上位側内部電源回路５９により生成された電力を使用して制御装置３と通信する上位側通信回路６１を有してもよく、下位側内部回路５７は、下位側内部電源回路６５により生成された電力を使用してセンサ１７，１９，２１と通信する下位側通信回路６９を有してもよく、絶縁部３１は、上位側通信回路６１と下位側通信回路６９の間に接続され、上位側通信回路６１と下位側通信回路６９を絶縁しつつ通信可能に接続する絶縁回路７３を有してもよい。

制御装置３と通信する上位側通信回路６１は、制御装置３から供給される電力に基づいて動作する一方で、センサ１７，１９，２１と通信する下位側通信回路６９は、外部電源２９から供給される電力に基づいて動作する。これらの通信回路は電源系統が異なるため、絶縁するのが好ましい。

本実施形態では、センサ電力供給装置５において上位側通信回路６１と下位側通信回路６９とが絶縁されるので、駆動装置２３側を省配線化しつつ機能絶縁を確保でき、センサネットワークシステム１を構成する各機器を適正に動作させることができる。

また本実施形態において、センサ電力供給装置５は、絶縁回路７３の上位側（上位側通信回路６１側）又は下位側（下位側通信回路６９側）に接続され、制御装置３とインターフェース装置１３，１５又はセンサ１７，１９，２１との間の通信を制御する通信制御回路７１を有してもよい。

この場合、上位側通信回路６１と下位側通信回路６９との機能絶縁を確保しつつ、制御装置３とセンサ１７，１９，２１との間の通信を行うことができる。また、通信制御回路７１は絶縁回路７３の上位側又は下位側のいずれに設置してもよいので、設計の自由度を向上できる。

また本実施形態において、下位側内部回路５７は、下位側内部電源回路６５及びセンサ電源回路６７の上流側に設けられ、電気回路を保護する電源保護回路２７を有してもよい。

前述した比較例１のように外部電源２９の電力をインターフェース装置１３又はセンサ１９に個別に供給する構成とした場合、外部電源装置とインターフェース装置１３又はセンサ１９との間に電源保護回路を設ける必要があり、インターフェース装置１３，１５やセンサ１７，１９周辺の配線が煩雑となる。本実施形態では、センサ電力供給装置５が電源保護回路２７を有するので、インターフェース装置１３，１５やセンサ１７，１９周辺を省配線化しつつ、センサ電力供給装置５の内部回路やインターフェース装置１３，１５の内部回路等を過電流（短絡含む）又は過電圧、逆電圧等から保護することができる。

また本実施形態において、インターフェース装置１３，１５は、センサ電力供給装置５から供給される電力を、絶縁部４３，４７をバイパスしてセンサ１７，１９に供給するためのバイパス回路４５，４９を有してもよい。

前述した比較例１のように外部電源２９の電力をインターフェース装置１３又はセンサ１９に個別に供給する従来の構成では、インターフェース装置１３，１５に、制御装置３と通信するための回路と、外部電源装置から供給された電力をセンサ１７，１９へ供給するための回路と、それらの回路を絶縁する絶縁部４３，４７と、を設けることにより、機能絶縁を確保する。

本実施形態では、絶縁部４３，４７をバイパスするバイパス回路４５，４９を設けることにより、センサ１７，１９を動作するための電力をセンサ電力供給装置５からインターフェース装置１３，１５を介してセンサ１７，１９に供給することができる。これにより、絶縁部４３，４７を有する既存のインターフェース装置を流用しつつ、電源系統を１系統に集約して省配線化したシステムを実現できる。

また本実施形態において、制御装置３とセンサ電力供給装置５は、制御盤５３内に配置されてもよく、インターフェース装置１３，１５とセンサ１７，１９，２１は、制御装置３により制御される駆動装置２３に配置されてもよい。

この場合、センサ電力供給装置５が制御盤５３内に配置されることで、駆動装置２３側の外部電源装置が不要となることに加えて、インターフェース装置１３，１５やセンサ１７，１９周辺の省配線化により、駆動装置２３を小型化できる。

また、本実施形態のセンサネットワークシステム１は、制御装置３と、制御装置３と通信可能に接続されたインターフェース装置１３，１５と、インターフェース装置１３，１５と通信可能に接続されるセンサ１７，１９と、インターフェース装置１３，１５と制御装置３との通信経路間に配置されたセンサ電力供給装置５と、を有し、センサ電力供給装置５は、制御装置３と通信するための上位側通信回路６１と、インターフェース装置１３，１５を介してセンサ１７，１９と通信するための下位側通信回路６９と、上位側通信回路６１と下位側通信回路６９とを絶縁する絶縁回路７３と、を有する。

制御装置３とセンサ１７，１９とが、インターフェース装置１３，１５を介して通信可能に接続されたセンサネットワークシステム１では、インターフェース装置１３，１５等のノードにおいて、制御装置３と通信するための上位側通信回路と、センサ１７，１９と通信するための下位側通信回路とが必要となる。上位側通信回路は、制御装置３から供給される電力により動作する一方で、下位側通信回路は、外部電源２９から供給される電力により動作する。これらの電気回路は電源系統が異なるため、絶縁するのが好ましい。

仮に、前述の比較例１のように外部電源２９の電力をインターフェース装置１３又はセンサ１９に個別に供給する構成とした場合、インターフェース装置１３，１５が上記絶縁構成を備えることにより、システムの機能絶縁を確保することができる。しかしながら、インターフェース装置１３，１５やセンサ１７，１９周辺の配線数が多くなると共に、駆動装置２３側に外部電源装置が必要となる。

本実施形態では、インターフェース装置１３，１５と制御装置３との通信経路間に通信装置としてのセンサ電力供給装置５を配置し、当該センサ電力供給装置５が上記絶縁構成を備える。これにより、下位側通信回路６９に使用する電力と、センサ１７，１９等を動作するための電力とを共用することが可能となり、電源系統を１系統に集約することができる。したがって、インターフェース装置１３，１５やセンサ１７，１９周辺の省配線化を進めることができる。また、省配線化に加えて、駆動装置２３側の外部電源装置が不要となるので、駆動装置２３を小型化できる。

＜５．変形例＞
開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（５－１．センサを直接に接続する場合）
前述の実施形態では、センサ電力供給装置５に対して複数のセンサを分岐させて接続する場合（スター型接続、Ｔ分岐接続ともいう）について説明したが、センサの接続形態は上記に限定されるものではない。例えば、センサ電力供給装置５に対して複数のセンサを直列に接続（ディジーチェーン接続、カスケード接続ともいう）させてもよい。

図５に、本変形例に係るセンサネットワークシステム１００の構成の一例を示す。なお、図５において、前述の図１と同様の構成には同符号を付し、適宜説明を省略する。

図５に示すように、センサネットワークシステム１００は、制御装置３と、センサ電力供給装置５と、ノイズフィルタ７と、ＡＣ／ＤＣ電源装置９と、複数（例えば２つ）のセンサ２１と、インターフェース装置１３と、センサ１７等を有する。センサ電力供給装置５は、インターフェース装置１３と制御装置３との通信経路間に配置されている。２つのセンサ２１とインターフェース装置１３とは、センサ電力供給装置５に対してケーブル８３，８５，８７を介して直列に接続されている。ケーブル８３，８５，８７のそれぞれは、センサ電力供給装置５からセンサ２１，１７に電力を供給するための電源線（図示省略）と、センサ電力供給装置５とセンサ２１，１７との間で通信を行うための信号線（図示省略）を内部に有する。センサ電力供給装置５は、センサ２１，１７を動作するための電力を、ケーブル８３，８５，８７又はインターフェース装置１３を介して供給する。なお、ノイズフィルタ７は、例えば電源環境や使用環境等に応じて配置すればよい。センサネットワークシステム１００のノードを構成する各装置の機能及び構成については、前述の実施形態と同様であるため説明を省略する。

制御装置３とセンサ１７とがインターフェース装置１３を介して通信可能に接続されたセンサネットワークシステム１００では、通信回路等の内部回路に使用される内部電源と、センサ１７を動作するための外部電源の２種類の電源系統が必要となる。例えば、図６に示す比較例２のセンサネットワークシステム１００Ａのように、外部電源２９の電力をインターフェース装置１３に直接供給する構成とした場合、インターフェース装置１３周辺の配線数が多くなると共に、駆動装置２３側にノイズフィルタ７やＡＣ／ＤＣ電源装置９等の外部電源装置が必要となる。

本変形例のセンサネットワークシステム１００では、通信回路等の内部回路に使用する電力と、センサ２１，１７を動作するための電力とを共用することが可能となり、電源系統を１系統に集約することができる。したがって、インターフェース装置１３やセンサ１７周辺の省配線化を進めることができる。また、省配線化に加えて、駆動装置２３側の外部電源装置が不要となるので、駆動装置２３を小型化でき、例えば駆動装置２３が使用される工場ラインや生産ライン等の高密度化・集積化に寄与することができる。

なお、以上説明したセンサネットワークシステム１００の構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、センサ２１の数は２以外でもよいし、設置されなくてもよい。また、複数のインターフェース装置１３を直列に接続してもよいし、インターフェース装置１３に代えて又は加えて、１又は複数のインターフェース装置１５を直列に接続してもよい。

（５－２．その他）
以上説明したセンサネットワークシステム１，１００において、例えば分岐装置１１による分岐機能、又は、インターフェース装置１３，１５によるインターフェース機能の少なくともいずれかを、センサ電力供給装置５が備えてもよい。その場合には、センサ電力供給装置５が備えた機能に相当する装置を省略でき、システム構成を簡素化できる。また、センサ１７，１９，２１へ供給する電力は、ＡＣ／ＤＣ電源装置９から供給される電力と同じ値である必要はない。例えば、センサ電力供給装置５とセンサ１７，１９，２１との間に変圧器を設置し、変圧して供給してもよい。

以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

以上説明した実施形態や変形例等が解決しようとする課題や効果は、上述した内容に限定されるものではない。実施形態や変形例等によって、上述されていない課題を解決したり、上述されていない効果を奏することもでき、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。

１ センサネットワークシステム
３ 制御装置
５ センサ電力供給装置（通信装置）
７ ノイズフィルタ（外部電源装置）
９ ＡＣ／ＤＣ電源装置（外部電源装置）
１３ インターフェース装置
１５ インターフェース装置
１７ センサ
１９ センサ
２１ センサ
２３ 駆動装置
２７ 電源保護回路
３１ 絶縁部
４５ バイパス回路
４９ バイパス回路
５３ 制御盤
５５ 上位側内部回路（第１電気回路）
５７ 下位側内部回路（第２電気回路）
５９ 上位側内部電源回路（第１内部電源回路）
６１ 上位側通信回路（第１通信回路）
６５ 下位側内部電源回路（第２内部電源回路）
６７ センサ電源回路
６９ 下位側通信回路（第２通信回路）
７１ 通信制御回路
７３ 絶縁回路
１００ センサネットワークシステム

Claims (10)

1. 制御装置と、
   前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、
   前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、
   前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置され、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給するセンサ電力供給装置と、
   を有し、
   前記センサ電力供給装置は、
   前記制御装置と通信するための第１電気回路と、
   前記インターフェース装置を介して前記センサに電力を供給するための第２電気回路と、
   前記第１電気回路と前記第２電気回路を絶縁する絶縁部と、を有する、
   センサネットワークシステム。
2. 前記第２電気回路は、
   外部電源装置から供給される電力に基づいて、前記センサを動作するための電力を前記センサへ供給するセンサ電源回路を有する、
   請求項１に記載のセンサネットワークシステム。
3. 前記第１電気回路は、
   前記制御装置から供給される電力に基づいて、前記第１電気回路に使用される電力を生成する第１内部電源回路を有し、
   前記第２電気回路は、
   前記外部電源装置から供給される電力に基づいて、前記第２電気回路に使用される電力を生成する第２内部電源回路を有し、
   前記絶縁部は、
   前記第１内部電源回路と前記第２内部電源回路を絶縁する、
   請求項２に記載のセンサネットワークシステム。
4. 前記第１電気回路は、
   前記第１内部電源回路により生成された電力を使用して前記制御装置と通信する第１通信回路を有し、
   前記第２電気回路は、
   前記第２内部電源回路により生成された電力を使用して前記インターフェース装置を介して前記センサと通信する第２通信回路を有し、
   前記絶縁部は、
   前記第１通信回路と前記第２通信回路の間に接続され、前記第１通信回路と前記第２通信回路を絶縁しつつ通信可能に接続する絶縁回路を有する、
   請求項３に記載のセンサネットワークシステム。
5. 前記センサ電力供給装置は、
   前記絶縁回路の前記第１通信回路側又は前記第２通信回路側に接続され、前記制御装置と前記インターフェース装置との間の通信を制御する通信制御回路を有する、
   請求項４に記載のセンサネットワークシステム。
6. 前記第２電気回路は、
   前記第２内部電源回路及び前記センサ電源回路の上流側に設けられ、電気回路を保護する電源保護回路を有する、
   請求項３乃至５のいずれか１項に記載のセンサネットワークシステム。
7. 制御装置と、
   前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、
   前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、
   前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置され、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給するセンサ電力供給装置と、
   を有し、
   前記インターフェース装置は、
   前記センサ電力供給装置から供給される前記電力を、絶縁部をバイパスして前記センサに供給するためのバイパス回路を有する、
   センサネットワークシステム。
8. 前記制御装置と前記センサ電力供給装置は、
   制御盤内に配置され、
   前記インターフェース装置と前記センサは、
   前記制御装置により制御される駆動装置に配置されている、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサネットワークシステム。
9. 制御装置と、
   前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、
   前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、
   を有するセンサネットワークシステムのセンサ電力供給装置であって、
   前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間に配置されており、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給し、
   前記制御装置と通信するための第１電気回路と、
   前記インターフェース装置を介して前記センサに電力を供給するための第２電気回路と、
   前記第１電気回路と前記第２電気回路を絶縁する絶縁部と、を有する、
   センサ電力供給装置。
10. 制御装置と、
    前記制御装置と通信可能に接続されたインターフェース装置と、
    前記インターフェース装置と通信可能に接続されるセンサと、
    を有するセンサネットワークシステムのセンサ電力供給方法であって、
    前記インターフェース装置と前記制御装置との通信経路間において、前記制御装置と通信するための第１電気回路と、前記インターフェース装置を介して前記センサに電力を供給するための第２電気回路と、前記第１電気回路と前記第２電気回路を絶縁する絶縁部と、を有するセンサ電力供給装置により、前記センサを動作するための電力を前記インターフェース装置を介して前記センサに供給すること、
    を有する、センサ電力供給方法。
    

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