JPH02264351A - デジタル制御装置 - Google Patents

デジタル制御装置

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JPH02264351A
JPH02264351A JP8404589A JP8404589A JPH02264351A JP H02264351 A JPH02264351 A JP H02264351A JP 8404589 A JP8404589 A JP 8404589A JP 8404589 A JP8404589 A JP 8404589A JP H02264351 A JPH02264351 A JP H02264351A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、中央演算ユニットと拡張ユニットをシリアル
インターナルバスを介して接続したデジタル制御装置に
関する。
(従来の技術) 例えば、電力用デジタル制御装置な°どのデジタル制御
装置のバスシステムとしては、装置間を接続するバス(
ローカル・エリア・ネットワークを含む)、同一装置内
のユニット間を接続するバス。
ユニット内の各モデュールを接続するバスなどがある。
ユニット内を接続するバスの一例を第5図に示す。
中央演算ユニットlは、例えば、プラント自動化運転処
理などの種々の制御処理を行なうものであり、 C,P
U1jt@えた演算モデュール11.拡張メモリなどの
複数の機能モデュール12,13.14から構成されて
おり、バックプレーンバスとして用いられている高速パ
ラレルバス15を介してそれらのモデュールが接続され
ている。
データ入出カニニット2は、プラントからのプロセス信
号を入力して中央演算ユニット1に出力するとともに、
中央演算ユニット1から出力される運転データなどをプ
ラント各部に出力するものであり、複数の入出力モデュ
ール21,22.23から構成されており二これらの入
出力モデュール21,22゜23は、バックプレーンバ
スとして用いられている高速パラレルバス24に接続さ
れている。
インターナルバスとして用いられているパラレルバス3
は、中央演算ユニットlとデータ入出カニニット2を接
続するためのものであり、このパラレルバス3と中央演
算ユニットlの高速パラレルバス15はバスバッファ1
6を介して接続されており、また、パラレルバス3とデ
ータ入出カニニット2の高速パラレルバス24はパスバ
ッファ25を介して接続されている。
したがって1例えば、データ入出カニニット2の入出力
モデュール21が入力したプロセス信号は、高速パラレ
ルバス24.パスバッファ25、パラレルバス3、パス
バッファ16、および、高速パラレルバス15を介して
演算モデュール11に加えられ、演算モデュール11か
ら出力される運転データは1反対の経路を通って入出力
モデュール21に加えられ、さらにその運転データに対
応するプラントの制御要素に出力される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このように各ユニット間、および、ユニ
ット内の各モデュールをパラレルバスで接続すると、次
のような不都合を生じる。
■パラレルバスをユニットに接続するコネクタの信号線
数が非常に多くなると、コネクタの実装設計が非常に困
難になることがある。
■耐ノイズ性を向上する。ユニットの接続数が増えて電
源分割を行なう、あるいは、ケーブル長を延長するとき
には、パラレルバスを介して伝送する信号を電気的に絶
縁する必要があるが、基本的にパラレルバスは双方向性
の信号をやりとりするためのものであるため絶縁するこ
とが困難であり、また、絶縁のための装置が複雑になっ
て、コストが高くなる。
■モデュールを追加したり、交換したり、取り除いたり
するときには、バックプレーンバスのコネクタを抜き差
しする′必要があるが、コネクタの端子数が多いときに
はその抜き差し作業が困難となる。
そこで、各ユニット間および各モデュール間を信号線が
少なくて済むシリアルバスを介して接続することで、こ
のような不都合を解消することが考えられるが、かかる
場合には、吹のような不都合を生じる。
■バックプレーンバスとインターナルバスの制御装置を
おのおののバスの特性に応じて分けると、コストが高く
なる。
■バス構造上、データ伝送用の信号線と、リンク確立の
ためのハンドシェイク制御用の信号線が必要であるが、
それらを分離しない場合には、所定の形式のデータフレ
ームを用いた伝送制御手順が必要となり、電力用デジタ
ル制御装置のようにイベント起動型のデジタル制御装置
に適用した場合には、伝送効率が非常に悪くなる。また
、データ伝送用信号線とハンドシェイク制御用信号線を
分離した場合には、信号線が増大し、上述と同様の不都
合を生じる。
そこで、本発明は、このような従来装置の課題を゛解決
し、コストが小さくかつバス上の信号の絶縁を容易に行
なうことができるデジタル制御装置を提供することを目
的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、中央演算ユニットの中央演算ユニットと各種
機能モデュールを接続するパラレルバックプレーンバス
と、中央演算ユニットと各種機能モデュールを接続する
シリアルバックプレーンバスと、このシリアルバックプ
レーンバスとシリアルインターナルバスに接続して中央
演算ユニットとのデータ入出力を制御するデータ入出力
制御手段と、拡張ユニットからのデータ転送要求信号を
シリアルインターナルバスの伝送データに多重化するデ
ータ多重化手段を備えたものである。
(作用) したがって、インターナルバスとしてシリアルバスを用
いているのでバス上の信号を容易に絶縁することができ
、また、バックプレーンバスとしてシリアルバスとパラ
レルバスの双方を備えているので、機能モデュールの特
性に応じたバスを選択することができ、装置の拡張を容
易に行なうことができる。また、バックプレーンバスの
シリアルバスとインターナルバスのデータ入出力制御手
段を共用できるので、装置コストを低下することができ
る。
(実施例) 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。
第1図は、本発明の一実施例にかかる電力用デジタル制
御装置を示している。
この電力用デジタル制御装置は、プラント制御処理動作
を行なうための中央演算ユニットCUと、プラントのプ
ロセス信号を入力するとともに制御データなどをプラン
トの各部に出力するためのデータ入出カニニットDU1
〜DUkからなり、これらの中央演算ユニットCUおよ
びデータ入出カニニットDO,〜DUkは、インターナ
ルバスとして用いられているシリアルバス5BL−5B
kを介して接続されており、中央演算ユニットCUおよ
びデータ入出カニニットOU0〜DUkのデータ伝送は
それぞれシリアルバスSB、〜SBkを介して行なわれ
ている。
また、中央演算ユニットCuにおいて、中央演算モデュ
ール開は、中央演算ユニットcUの制御処理を行なうも
のであり、増設用メモリモデュールMMは、中央演算ユ
ニットCuに装備されているメモリ容量を増設するため
のものであり、通信制御モデュールCMは他の装置とデ
ータ伝送を行なうためのものである。
中央演算モデュール四と増設用メモリモデュールMMは
、高速パラレルバスPBを介してデータをやりとりして
おり、また、中央演算モデュールP阿と通信制御モデュ
ール側は、シリアルバスSBを介してデータをやりとり
している。ただし、通信制御モデュールCMから中央演
算モデュールPMに出力される伝送要求割込み信号など
、通信制御モデュール側と中央演算モデュールPMの相
互間における各種の制御情報は、高速パラレルバスPB
を介してやりとりされている。
データ入出カニニットDU1において、入出力モデュー
ルMO,−MD、は、プラントからのプロセスデータを
入力するとともに、プラントの制御要素に制御データを
出力するためのものであり、入出力制御モデュールDM
は、シリアルバスS口、を介して中央演算ユニットCU
とデータをやりとりするためのものである。
入出力制御モデュールDMと、入出力モデュールMD1
−MDmは、高速パラレルバスPPを介して種々のデー
タをやりとりしている。
なお、他のデータ入出カニニットも、データ入出カニニ
ットDU1と同様に構成されている。
第2図は、中央演算ユニットCUの中央演算モデュール
PMと、データ入出カニニットDU1の入出力制御モデ
ュールDMの一例を示している。
中央演算モデュール四において、CPU31は。
この中央演算モデュールPMの演算処理制御を行なうた
めのものであり、メモリ32は、CP U31が実行す
る各種制御プログラムやそのプログラムを実行するとき
に必要な各種のパラメータなどを記憶するとともにCP
 U31のワークエリアを構成するものであり、パラレ
ルバスインタフェース回路33は、高速パラレルバスP
8と接続して各種の信号およびデータをやりとりするた
めのものであり、シリアル入出力制御回路34は、シリ
アルバスSB、SR□−5Okを介してデータ伝送を行
なうためのものである。
命令デコード回路35は、CPU31からシリアルバス
インタフェース回路36のバスドライバ36aに出力さ
れるイネーブル信号、CPU31から切換回路37に出
力される切換制御信号、および、CPU31から受信デ
ータ切換回路38に出力される切換制御信号を形成する
ものである。
これらの、CP U31、メモリ32、パラレルバスイ
ンタフェース回路33、シリアル入出力制御回路34、
および、命令デコード回路35は、CPU31のシステ
ムバス39に接続されており、これらの各要素間のデー
タのやりとりは、このシステムバス39を介して行なお
れる。
符号化回路40は、シリアル入出力制御回路34からシ
リアルバスSB、−5Bkに出力される送信データを所
定の符号に変換するものである1例えば、送信データが
NRZ符号の場合、これをバイフェーズの送信信号(後
述)に変換する。符号化回路40から出力される送信信
号は、バスバッファ881−BBkを介して、それぞれ
シリアルバスSB□−8Bkの中央演算ユニットCυか
ら見て送信側の信号線に送出される。
復号化回路41は、バスレシーバBRI〜BRkを介し
てシリアルバスSB、〜SBkの中央演算ユニットCU
から見て受信側の信号線より入力した信号を受信し。
その受信信号を元のデータに復号化するとともに。
その受信信号に多重化されているサービスリクエスト信
号(後述)を検出するものであり、パスレシーバBR1
−BR<k−z>より、受信した信号を復号化して得た
受信データは受信データ切換回路38に入力されるとと
もに、パスレシーバBR,より受信した信号を復号化し
て得た受信データは切換回路37の一入力端に加えられ
ている。
シリアルバスインタフェース回路36は、シリアルバス
SBをこの中央演算モデュールPMに接続するためのも
のであり、シリアル入出力制御回路34から出力される
送信データをシリアルバスSHに送出するためのパスバ
ッファ36aと、シリアルバスSRからの受信データを
入力するためのパスレシーバ36bからなる。このパス
レシーバ36bを介して入力した受信データは、切換回
路37の他入力端に加えられている。
切換回路37は、命令デコード回路35より出力されて
いる切換制御信号に応じて、2つの入力端のいずれかに
加えられている受信データを選択し、その選択した受信
データを受信データ切換回路38の一入力端に加えるも
のである。
受信データ切換回路38は、命令デコード回路35より
出力されている切換制御信号に応じて、切換回路37よ
り出力されている受信データ、あるいは。
復号化回路41より出力されている(k−1)個の受信
データを選択し、その選択した受信データをシリアル入
出力制御回路34に出力するものである。
入出力制御モデュールDHにおいて、入出力バス制御回
路45は、高速パラレルバスPPを介して、入出力モデ
ュールMD、−MD、とのデータのやりとりを行なうた
めのものであり、サービスリクエスト信号発生846は
、中央演算モデュール11Nに対してデータ送信要求を
通知するためのサービスリクエスト信号を発生するもの
であり、そのサービスリクエスト信号は、切換回路47
の一入力端に加えられている。
符号化回路49は、シリアル入出力制御回路48より出
力された送信データを所定の符号に変換するものであり
、その送信データは、切換回j847の他入力端に加え
られている。
切換回路47は、サービスリクエスト(i号発生器46
から出力されるサービスリクエスト信号、または、符号
化回路49より出力される送信データのいずれかを選択
するものであり、その選択されたサービスリクエスト信
号または送信データは、パスバッファ50を介してシリ
アルバスSBIの中央演算ユニットCUから見て受信側
の信号線に送出されている。
パスレシーバ51は、シリアルバスS旧の中央演算ユニ
ットCuから見て送信側の信号線を介して送出されてく
る信号を受信するものであり、その受信信号は、復号化
回路52に出力されている。
復号化回路52は、受信信号を元のデータに復号化する
ものであり、その受信データはシリアル入出力制御回路
48に加えられている。
シリアル入出力制御回路48は、シリアルバスSBlを
介して、データ伝送を行なうためのものであり、入出力
バス制御回路45から送信データが出力されるときには
、送信データを所定のタイミングで符号化回路49に出
力し、また、復号化回路52より受信データを入力した
ときには、所定のタイミングで入出力バス制御回路45
にその受信データを出力する。
ここで、本実施例において、シリアルバスSO,SB工
〜SBkで使用している伝送データの信号形式について
説明する。
伝送データは、第3図(a)に示すようなパイフェーズ
信号に変換してやりとりしている。このパイフェーズ信
号は、おのおののビットデータが同一のパルス幅Pvを
もち、データ「0」はパルス幅Pvの中間点でレベルが
反転され、データrlJはパルス幅Pvの全期間にわた
ってレベルを維持する。また、それぞれのビットの開始
時では、直前の信号のレベルを反転する。
このようなバイフェーズ信号は、ビットの切り替わりタ
イミングでレベルが変化するため、データのサンプリン
グクロックの抽出が容易で、かつ。
バス上のデータの劣化を抑制することができる。
また、サービスリクエスト信号は、上述したバイフェー
ズ信号の規則から外れている信号であり。
同図(b)に示すように、ハイレベルを維持する信号で
ある。
また、データ伝送が行なわれていない状態では、インタ
ーナルバスであるシリアルバスSB□−5Bkには、入
出カニニットDU、〜DUkより無信号をあられすデー
タ「0」の連続信号(同図(c)参照)が出力される。
また、シリアルバスSB工〜SB、に障害が発生したと
きには、シリアルバスSB、〜SBkの信号がローレベ
ルを維持する状態になる(同図(d)参照)。
以上の構成で、中央演算ユニットCUの内部におけるシ
リアルバスS8を用いて行なうデータ伝送は、次のよう
にして行なわれる。また、このシリアルバスSBを介し
て行なうデータ伝送は、1:Nのデータ伝送であり、シ
リアルバスSBに接続されている全てのモデュールに対
して並列に実行することができる。
CP U31がデータ送信を行なう場合には、高速パラ
レルバスPBを介してデータ送信先のモデュールを指定
し、そのモデュールから受信準備が完了したことが高速
パラレルバスP8を介して通知されると、命令デコード
回路35より出力する切換制御信号によりシリアルイン
タフェース回路36のバスバッファ36aをイネーブル
状態に設定し、シリアル入出力制御回路34に送信デー
タを転送する。
これにより、シリアル入出力制御回路34から出力され
る送信データは、パスバッファ36aを介してシリアル
バスSHに送出され、目的のモデュールで受信される。
また、いずれかの内部モデュールから高速パラレルバス
PBを介して、データ伝送要求が割込み入力されると、
伝送要求割込みがあったこと、および、その要求元の識
別情報が、パラレルバスインタフェース回路33よりC
PU31に通知される。
これにより、CPU31は、命令デコード回路35より
出力する切換制御信号により、切換回路37にシリアル
インタフェース回路36からの受信データを選択させる
とともに、受信データ切換回路38に切換回路37から
出力される受信データを選択させる。
このようにして、シリアルバスSBからの受信データを
シリアル入出力制御回路34に入力可能に設定した状態
で、受信準備完了を高速パラレルバスPBを介して要求
元のモデュールに通知する。
それにより、要求元のモデュールから送信されてきたデ
ータが、シリアル入出力制御回路34に入力され、所定
のタイミングでCP U31に転送される。
また、中央演算ユニットCUと入出力ユニットDU□と
の間のデータ伝送は、次のようにして行なわれる。この
場合、中央演算ユニットcUは、入出カニニットDU□
〜Dukに対して1:1のデータ伝送を行なう、すなわ
ち、中央演算ユニットcUは1つの入出カニニットとデ
ータ伝送を行なっている間は、他の入出カニニットとの
データ伝送を行なわない。
CPU31がいずれかの入出カニニットDO□〜DUk
にデータを送信するときには、その送信先を指定する情
報を送信情報に付加して送信データを形成し、その送信
データをシリアル入出力制御回路34に出力する。
これにより、シリアル入出力制御回路34は、所定のタ
イミングで符号化回路40にその送信データを出力し、
それにより、符号化回路4oより送信信号がシリアルバ
スSB、〜SBkに送出される。
また、入出カニニットDu1が中央演算ユニットCυに
データを伝送するとき、まず、入出力バス制御回路45
は、サービスリクエスト信号発生器46よりいサービス
リクエスト信号を発生させる。
これにより、サービスリクエスト信号が切換口@47お
よびバスバッファ50を介してシリアルバスSR,に送
出され、パスレシーバBRユを介して復号化回路41に
入力される。
復号化回路41は、受信信号にハイレベルの信号がパル
ス幅Pvの所定回数分持続すると、サービスリクエスト
信号が入力されたことを判定し、伝送要求割込みが発生
したこと、および、その要求元の識別情報(この場合は
入出カニニットDυ、のアドレス)をCP U31に通
知する。
これにより、CPU31は、受信データ切換回路38に
そのときに通知された入出力ユニットロU工からの受信
データを選択させて、その受信データがシリアル入出力
制御回路34に入力可能な状態に設定し、入出カニニッ
トDυ1のアドレスを付加した受信準備完了情報を送信
データとして出力する。
それによって、受信′$備完了情報がシリアル入出力制
御回路48より入出力バス制御回路45に通知されると
、入出力バス制御回路45は、サービスリクエスト信号
の発生を終了したのちに、そのときの送信データを中央
演算ユニットCuに対して送信する。
このようにして、中央演算ユニットCuと入出カニニッ
トD(f1〜Oukとの間のデータ伝送が行なわれる。
なお、復号化回路41は、伝送待機状態になっていると
きには、シリアルバスSB、〜SBkがローレベルをパ
ルス幅Pvの一定回数以上の期間持続しているときには
、そのシリアルバスSB、−5Bkに異常が発生してい
ると判定し、その旨をCPU31に通知する。
なお、高速パラレルバスPBを介して行なうデータ伝送
は、従来と同様なのでその説明を省略した。
さて、CP U31は、電源が投入されて動作が開始さ
れると、メモリ32に記憶されている各種パラメータに
従って、シリアルバスSB、SB工〜SBkの各伝送チ
ャネルに対する初期設定処理を行ない、上述したような
シリアルバスSB、SB、−5R,を用いたデータ伝送
を開始する。
その処理例を第4図に示す。
まず、メモリ32に記憶されている各種パラメータを参
照して、それぞれの伝送チャネルに対するモードを判定
する(処゛理101、判断102) 。
未使用に設定されている伝送チャネルについては、それ
を使用しないように設定する(処理103)。
インターナルモードに設定される伝送チャネルについて
は、その伝送チャネルが割り当てられているユニットと
初期設定交信を行なって、伝送リンクを確立する(処理
104)。
これにより、インターナルバスに接続されているユニッ
トの伝送機能が起動され、そのユニットの動作が可能と
なる。
それ以降は:上述したデータ伝送を行なう(判断105
−処理109)。
バックプレーンモードに設定されている伝送チャネルに
ついては、接続されているモチ。ニールを確認しく処理
110)、それぞれのモデュールと伝送リンクを順次確
立する(処理111)。
これにより、バックプレーンバスに接続されているモデ
ュールの伝送機能が起動され、そのモデュールの動作が
可能となる。
それ以降は、上述したデータ伝送を行なう(判断112
−処理117)。
以上のように、本実施例によれば、中央演算ユニットと
その外の機能ユニットを接続するインターナルバスにシ
リアルバスを用いているので、インターナルバスにおけ
る信号の絶縁が容易で、また、光フアイバケーブルなど
の適用が可能である。
また、インターナルバスを介して接続した機能ユニット
からデータ伝送を要求するために中央演算ユニットに出
力する要求信号を、伝送データに多重化して出力してい
るので、ハンドシェイクのための信号線が不要となり、
データ伝送の応答性が向上する。
また、中央演算ユニットでシリアルバスを介してデータ
伝送を行なうモデュールは、バス型の接線形式でシリア
ルバスに接続し、かつ、インターナルバスについてはス
ター型の接続形式で接続しており、それぞれのシリアル
バスのアクセス制御を同一の制御要素で実現しているの
で、装置コストを低減することができる。
また、イベント駆動型の制御装置に適合するように、バ
スアクセス制御をイベント駆動で行なっているので、制
御装置の処理制御のスループット低下を防止することが
できる。
また、中央演算ユニット内のバックプレーンバスとして
パラレルバスとシリアルバスを設け、また1機能ユニッ
トや中央演算ユニット内のモデュールの追加/削除を容
易に行なうことができるので、装置構成の柔軟性および
拡張性が良好になる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、中央演算ユニッ
トにパラレルバスとシリアルバスを設けたので、内蔵す
るモデュールの特性に応じたバスを選択することができ
、装置構成の柔軟性が高い、また、各ユニットを接続す
るインターナルバスをシリアルバスで構成しているので
、ユニット間の伝送データの絶縁を容易に行なうことが
できる。また、バックプレーンバスのシリアルバスとイ
ンターナルバスを同一の制御手段により制御しているの
で、装置コストを低減することができるという効果を得
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例にかかるデジタル制御装置を
示すブロック図、第2図は中央演算ユニットと入出カニ
ニットの要部の具体例を示すブロック図、第3図(a)
〜(d)はインターナルバス内の信号例を示す波形図、
第4図はバスアクセス時の処理例を示すフローチャート
、第5図は従来装置を例示したブロック図である。 SR,SB、〜SB1・・シリアルバス、 PB、PP
・・・高速パラレルバス、CU・・・中央演算ユニット
、DO,−DO,・・・データ入出カニニット、■・・
・中央演算モデュール、DM・・・入出力制御モデュー
ル、31・・・CPU、32・・・メモリ、33・・・
パラレルバスインタフェース回路、34゜48・・・シ
リアル入出力制御回路、36・・・シリアルバスインタ
フェース回路、36a 、 888〜BBk、50・・
・バスバッファ、36b、BR□〜BRk・・・バスレ
シーバ、37.47・・・切換回路、38・・・受信デ
ータ切換回路、 41.52・・・復号化回路、46・
・・サービスリクエスト信号発生器。 (7317)  代理人 弁理士 側近 憲 佑(88
69)   同  第子丸 健 第1図 区 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 中央演算モデュールおよび各種機能モデュールから構成
    された中央演算ユニットと、中央演算ユニットに対して
    各種サービスを行なう拡張ユニットをシリアルインター
    ナルバスを介して接続したデジタル制御装置において、
    前記中央演算ユニットと各種機能モデュールを接続する
    パラレルバックプレーンバスと、前記中央演算ユニット
    と各種機能モデュールを接続するシリアルバックプレー
    ンバスと、このシリアルバックプレーンバスと前記シリ
    アルインターナルバスに接続して前記中央演算ユニット
    とのデータ入出力を制御するデータ入出力制御手段と、
    前記拡張ユニットからのデータ転送要求信号を前記シリ
    アルインターナルバスの伝送データに多重化するデータ
    多重化手段を備えたことを特徴とするデジタル制御装置
JP1084045A 1989-04-04 1989-04-04 デジタル制御装置 Expired - Lifetime JP2950844B2 (ja)

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EP1014271A1 (en) * 1997-02-07 2000-06-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Bus controller and bus control system
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