JPH08191491A - フィールドバスシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィールドバス上の機器の故障があっても、
フィールドバスに接続される他の機器も通信不能になる
のを防ぐフィールドバスシステムを提供する。 【構成】 給電１１にデジタル信号１０を重畳して、こ
の重畳信号１２を複数のフィールドバス６ｘの何れかに
伝送させ、また、フィールドバス６ｘ上の重畳信号１２
からデジタル信号１０を分離して、各フィールドバス６
ｘに接続される機器７ｘとデジタル通信を行うフィール
ドバスシステムにおいて、デジタル信号１０を給電に重
畳，分離し、複数のフィールドバス６ｘの夫々に対応し
て設けられた複数の信号変換手段５ｘと、デジタル信号
１０が異常なとき、各信号変換手段５ｘについてデジタ
ル信号１０の伝送系統４からの切り離し，接続制御を行
って、少なくとも当該異常に係わる信号変換手段５ｘを
伝送系統４から切り離す切離接続手段１３，１４ｘ，１
５ｘとを備えたフィールドバスシステム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般産業プラントや火
力等の発電プラント、組み立て工場等いわゆるファクト
リーオートメーション（ＦＡ），プロセスオートメーシ
ョン（ＰＡ）分野でセンサ、アクチュエータ、コントロ
ーラ等のフィールド機器と中央制御装置とをつなぐフィ
ールドバスの集線、切り替えを行うフィールドバスシス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のセンサは、インテリジェント機能
が付加され、４〜２０ｍＡのアナログ信号出力にデジタ
ル信号を重畳させて、上位機器との情報交換を行うよう
になってきている。

【０００３】しかしながら、この４〜２０ｍＡ統一電流
信号を用いる方法においては、４〜２０ｍＡ電流をアナ
ログ信号用及び給電用に用い、さらにデジタル信号を重
畳させている。したがって、これらの関係のため十分な
情報交換ができないばかりか、近年の高度に発達したシ
ステムの中では、センサ自体の高機能化を妨げるように
なりつつある。

【０００４】この状況を打開するシステムとして、フィ
ールド機器をシリアル伝送ラインで接続するフィールド
バスが提案され、現在、規格の統一，標準化の作業が進
められている。

【０００５】現実には、配線工事費、メンテナンス負担
低減の要請から、従来のフィールド機器で採用されてい
た給電線にデジタルの通信信号を重畳させる方法が採用
されている。

【０００６】このシステムは、すでに敷設済みのケーブ
ルを使用できるなどのレトロフィット性も良く、新しい
システムへの移行もスムーズに運ぶことができるもので
ある。

【０００７】図６（ａ）は、このフィールドバスを用い
たシステムの全体構成図を示す。このシステムでは、全
体を統括する中央制御装置１に上位ネットワークシステ
ム用バス２が接続されている。さらに、上位ネットワー
ク用バス２には、通信装置３その他の図示しない各機器
が接続されて上位ネットワークが形成されている。

【０００８】通信装置３は、上位ネットワークシステム
において中央制御装置１と通信すると共に、内部信号バ
ス４，モデム５，フィールドバス６を介して各種セン
サ，アクチュエータ等のフィールド機器７との通信を行
う。

【０００９】モデム５は、フィールドバス６を介してフ
ィールド機器７と通信する。また、モデム５には内部電
源バス８を介して電源９が接続され、モデム５及びフィ
ールド機器７に電力を供給する。

【００１０】具体的には、モデム５は、通信装置３から
の内部信号バス４上の通信信号１０を内部電源バス８か
らの給電１１に重畳し、給電１１と通信信号１０とを一
対の信号線（フィールドバス６）に重畳信号１２として
出力する。また、モデム５は、フィールド機器７からの
重畳信号１２から通信信号１０を通信装置３へ出力す
る。

【００１１】通信装置３は、フィールドバス６を含むロ
ーカルな通信システム（以下、フィールドバスシステ
ム）で規格定義される内部信号バス４上の通信信号１０
と上位ネットワークシステム上の信号との通信制御、信
号変換を行う。

【００１２】以上のようにして、フィールドバスシステ
ムと上位ネットワークシステムとが接続され、フィール
ド機器７と中央制御装置１との双方向の通信が確保され
ることになる。

【００１３】図６（ｂ）は、このようなフィールドバス
システムにおけるフィールドバス６上の重畳信号１２の
例であり、この場合、通信信号１０は、ＦＳＫ（freque
ncyshift keying）変調され、給電１１に重畳されてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図６（ａ）では、フィ
ールドバス６に接続されるフィールド機器７として、１
つのセンサが接続される例を示した。しかし、実際のフ
ィールドバスシステムにおいては、フィールドバス６に
複数のセンサ、アクチュエータ等が接続されることにな
る。

【００１５】図７は、モデムからフィールド機器へのフ
ィールドバスの接続例を示す図である。図７（ａ）は、
フィールドバス６がマルチドロップ構成を有する場合で
あり、現状提案されているフィールドバスシステムにお
ける最も典型的な構成例である。

【００１６】このような構成は、配線コストの面ではニ
ーズに対応するが、センサ、アクチュエータ等の各デバ
イスの故障を見込んだシステム全体の保全性，信頼性に
ついては不十分という問題点を有する。

【００１７】図７（ｂ）は、この構成の一変形例であ
る。図７（ｂ）において、３台のセンサ７ａ，７ｂ，７
ｃは、フィールドバス６によりモデム５から順に渡り配
線で接続されている。

【００１８】このような配線では、例えば地点Ｚが断線
するとセンサ７ｂ，７ｃは通信不能になる。また、例え
ばセンサ７ａが故障して通信ができなくなると、センサ
７ｂ，７ｃをも通信不能となる可能性がある。

【００１９】こうして、センサ７からの通信が不能にな
ると、センサ検出値が制御装置に出力できなくなり、プ
ロセスが制御不能になるという最悪の事態が生じ得る。
一方、図７（ｃ）は、上記マルチドロップ構成の他の変
形例である。

【００２０】図７（ｃ）において、モデム５からのフィ
ールドバス６は、途中から枝が別れてスター状になり、
それぞれの枝は３台のセンサ７ａ，７ｂ，７ｃに接続さ
れている。

【００２１】この場合は、地点Ｚで断線してもセンサ７
ａのみが通信不能になるだけである。しかしながら、断
線ではなく、センサ７ａがフィールドバス６に接続され
たまま故障した場合、故障モードがフィールドバス６に
悪影響を及ぼす性質ものであれば、当該フィールドバス
６に接続される他のセンサ７ｂ，７ｃ等すべてが通信不
能となってしまう。

【００２２】このようにモデム５に接続される１本のフ
ィールドバス６がマルチドロップ的にフィールド機器７
に接続される現状提案されている方式は、１つのセンサ
あるいはアクチュエータ等の故障により、フィールドバ
スシステム全体が使用不能になり、ひいてはプラント全
体の停止となりかねない危険性をはらんでいる。

【００２３】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、フィールドバスの断線あるいはフィールド
バス上の機器の故障があっても、フィールドバスに接続
される他の機器までも通信不能になるのを防止するフィ
ールドバスシステムを提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、給電にデジタル信号を
重畳して、この重畳信号を複数のフィールドバスの何れ
かに伝送させ、また、フィールドバス上の重畳信号から
デジタル信号を分離して、各フィールドバスに接続され
る機器とデジタル通信を行うフィールドバスシステムに
おいて、デジタル信号を給電に対して重畳，分離し、複
数のフィールドバスの夫々に対応して設けられた複数の
信号変換手段と、デジタル信号が異常になっていると
き、各信号変換手段についてデジタル信号の伝送系統か
らの切り離し，接続制御を行って、少なくとも当該異常
に係わる信号変換手段を伝送系統から切り離す切離接続
手段とを備えたフィールドバスシステムである。

【００２５】また、請求項２に対応する発明は、給電に
デジタル信号を重畳して、この重畳信号を複数のフィー
ルドバスの何れかに伝送させることにより、外部の上位
ネットワークシステムと各フィールドバスに接続される
機器との間でデジタル通信を行うフィールドバスシステ
ムにおいて、給電を各機器に分配するための内部電源バ
スと、デジタル信号を伝送する内部信号バスと、内部電
源バスに接続され、給電を出力する電源と、内部信号バ
スと上位ネットワークシステムと間に接続され、内部信
号バス上のデジタル信号を上位ネットワークシステムに
出力し、また、上位ネットワークシステムのデジタル信
号を内部信号バス上に出力する通信手段と、内部信号バ
スに接続され、かつ、内部電源バスに接続されており、
給電にデジタル信号を重畳し、少なくとも通信先として
対応する機器を接続した互いに独立するフィールドバス
に重畳信号を出力し、かつ、独立するフィールドバスに
接続される機器が出力する重畳信号からデジタル信号を
分離して内部信号バスに出力する複数の信号変換手段
と、この各信号変換手段に対応し、各信号変換手段を内
部信号バスから切り離し，接続可能とした複数個の信号
バススイッチと、内部信号バスに接続され、内部信号バ
ス上を異常なデジタル信号が伝送するとき、信号バスス
イッチの切り離し，接続を制御して、内部信号バス上の
デジタル信号伝送を正常に復帰させる少なくとも最少限
のスイッチ切り離しを行うコントローラとを備えたフィ
ールドバスシステムである。

【００２６】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項２に対応する発明において、電源を複数台設け、通信
手段を複数台設け、電源の各々に対応し、各電源を内部
電源バスから切り離し，接続可能とした複数の電源接続
切離スイッチと、通信手段の各々に対応し、各通信手段
を内部信号バスから切り離し，接続可能とした複数の通
信手段接続スイッチと、複数の信号変換手段の各々に対
応し、各信号変換手段を内部電源バスから切り離し，接
続可能とした複数の電源バススイッチとを備え、コント
ローラは、内部信号バスに接続され、内部信号バス上を
異常なデジタル信号が伝送するとき、信号バススイッ
チ，電源バススイッチ，電源接続切離スイッチ，通信手
段接続スイッチの各スイッチの切り離し，接続を制御し
て、前記内部信号バス上のデジタル信号伝送を正常に復
帰させる少なくとも最少限のスイッチ切り離しを行うフ
ィールドバスシステムである。

【００２７】さらにまた、請求項４に対応する発明は、
請求項２又は３に対応する発明において、機器につい
て、内部信号バス上のデジタル信号伝送が正常なときの
少なくとも最新の出力情報を保存し、内部信号バス上の
デジタル信号伝送が異常になった後に、外部の上位ネッ
トワークシステムから異常の発生した機器に対してアク
セスがあったとき、最新の出力情報を異常の発生した機
器の出力として外部の上位ネットワークシステムに送出
する異常機器代行手段を備えたフィールドバスシステム
である。

【００２８】

【作用】したがって、まず、請求項１に対応する発明の
フィールドバスシステムにおいては、信号変換手段によ
り、デジタル信号と給電とを重畳させて重畳信号がフィ
ールドバスに出力され、かつフィールドバス上の重畳信
号からデジタル信号が分離されている。

【００２９】また、フィールドバスには、対応する機器
が接続され、信号変換手段と機器間はフィールドバスを
介して、重畳信号により通信が行われている。信号変換
手段からのデジタル信号は、伝送系統に入出力されてい
る。したがって、分離されたデジタル信号は、当該伝送
系統内に出力され、さらに、例えば上位のネットワーク
システムに送出される。また、伝送系統からのデジタル
信号が信号変換手段を介して対応する機器に送出され
る。

【００３０】このような信号変換手段と、これに対応す
るフィールドバス及び機器との組み合わせが、複数組み
設けられ、これらは互いに独立してそれぞれ伝送系統に
接続されている。

【００３１】このときの接続の様子は、あたかも伝送系
統をハブとし、上記信号変換手段，フィールドバス及び
機器の組み合わせをスポークとするハブ状の構成となっ
ている。

【００３２】したがって、このような構成のフィールド
バスシステムにおいては、切離接続手段によって、伝送
系統上のデジタル信号が異常となったとき、当該異常に
かかわる信号変換手段を、ひいては上記組み合わせを内
部通信バスから切り離すことにより、正常な通信を回復
させることができる。

【００３３】また、請求項２に対応する発明のフィール
ドバスシステムにおいては、請求項１に対応する発明と
同様に作用する他、各信号変換手段は、対応する信号バ
ススイッチにより切り離し、接続ができるようになって
いる。

【００３４】この信号バススイッチは、コントローラに
より制御されている。また、コントローラによって、デ
ジタル信号の伝送系統としての内部信号バスが監視され
ており、当該内部信号バス上のデジタル信号が異常とな
ったとき、内部信号バス上のデジタル信号伝送が正常な
状態に復帰するように、異常な機器等に接続される信号
バススイッチの切り離しが行われる。

【００３５】さらに、請求項３に対応する発明のフィー
ルドバスシステムにおいては、請求項１又は２に対応す
る発明と同様に作用する他、給電を出力する複数の電源
及びこれら電源と信号変換手段とを繋ぐ内部電源バスが
設けられている。

【００３６】また、外部の上位ネットワークシステムと
通信する複数の通信手段が設けられている。そして、各
電源〜内部電源バス間、各信号変換手段〜内部電源バス
間、通信手段〜内部信号バス間には、それぞれ電源接続
切離スイッチ，電源バススイッチ，通信手段接続スイッ
チの各スイッチが設けられて各々を切り離し、接続可能
となっている。

【００３７】この信号バススイッチは、コントローラに
より制御されている。また、コントローラによって、内
部信号バスが監視されており、内部信号バス上のデジタ
ル信号が異常となったとき、内部信号バス上のデジタル
信号伝送が正常な状態に復帰するように、異常な機器等
に接続される各スイッチの切り離しが行われる。

【００３８】さらにまた、請求項４に対応する発明のフ
ィールドバスシステムにおいては、請求項１又は２又は
３に対応する発明と同様に作用する他、異常機器代行手
段によって、各機器について、内部信号バス上のデジタ
ル信号伝送が正常なときの少なくとも最新の出力情報が
保存されている。

【００３９】さらに、異常機器代行手段によって、内部
信号バス上のデジタル信号伝送が異常になった後に、外
部の上位ネットワークシステムから異常の発生した機器
に対してアクセスがあったとき、上記最新の出力情報が
異常の発生した機器の出力として外部の上位ネットワー
クシステムに送出される。

【００４０】このように、異常機器の機能が異常機器代
行手段に代行されるので、異常器機が例えばセンサであ
ったとき、たとえ当該センサに基づいてプロセス制御が
成されていても、プロセスが制御不能状態に陥る等の弊
害が生じることはない。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （第１の実施例）図１は本発明に係るフィールドバスシ
ステムの第１の実施例を示す構成図であり、図６に示す
従来のフィールドバスシステムと同一部分には同一符号
を付して詳細説明を省略する。

【００４２】このフィールドバスシステムには、上位ネ
ットワークシステムの上位ネットワーク用バス２に接続
される第１の通信装置３ａ及び第２の通信装置３ｂと、
第１，第２の通信装置３ａ，３ｂに内部信号バス４を介
して接続されるハブコントローラ１３と、複数の信号バ
ススイッチ１４ａ，１４ｂ，．．（１４ｘで代表させ
る）とが設けられている。

【００４３】また、フィールドバスシステムには、第１
の絶縁電源９ａと第２の絶縁電源９ｂと、第１，第２の
絶縁電源９ａ，９ｂに内部電源バス８を介して接続さ
れ、信号バススイッチ１４ｘと対になった複数の電源バ
ススイッチ１５ａ，１５ｂ，．．（１５ｘで代表させ
る）とが設けられている。

【００４４】また、第１，第２の絶縁電源９ａ，９ｂと
内部電源バス８間にはそれぞれの絶縁電源９ａ，９ｂに
対応する電源接続切離スイッチ１６ａ，１６ｂが設けら
れている。

【００４５】一方、信号バススイッチ１４ｘ及び電源バ
ススイッチ１５ｘの対には、信号変換手段としてのモデ
ム５ｘ（５ａ，５ｂ，．．．）が接続されている。各モ
デム５ｘには、各々に対応するフィールドバス６ｘ（６
ａ，６ｂ，．．．）が接続されており、さらに、各フィ
ールドバスには、対応するセンサ，アクチュエータ等で
あるフィールド機器７ｘ（７ａ，７ｂ，．．．）が接続
されている。

【００４６】ここで、第１，第２の通信装置３ａ，３ｂ
と、内部信号バス４と、モデム５ｘと、ハブコントロー
ラ１３と、信号バススイッチ１４ｘと、電源バススイッ
チ１５ｘと、第１，第２の絶縁電源９ａ，９ｂと、内部
電源バス８と、電源接続切離スイッチ１６ａ，１６ｂと
によってハブ装置１７が構成されている。

【００４７】第１，第２の絶縁電源９ａ，９ｂは、フィ
ールド機器７ｘ及びモデム５ｘに給電する。また、各絶
縁電源は、電源接続切離スイッチ１６ａ，１６ｂにより
内部電源バス８に接続され、もしくは切り離される。

【００４８】第１，第２の通信装置３ａ，３ｂは、それ
ぞれ図６における通信装置３と同様な構成を有する。ま
た、第１，第２の通信装置３ａ，３ｂは、それぞれ異な
るアドレスを有しており、中央制御装置１は、通常、第
１の通信装置３ａに対してアクセスを行う。例えば第１
の通信装置３ａに異常が生じた場合、中央制御装置１
は、通信対象のアドレスを切り替えることにより、第２
の通信装置３ｂに対してアクセスし、ハブ装置１７との
通信を確保する。

【００４９】各モデム５ｘは、それぞれ図６におけるモ
デム５と同様な構成を有する。フィールドバス６ｘは、
図６におけるフィールドバス６と同様な給電・信号用の
線である。

【００５０】すなわち、各モデム５ｘ，フィールドバス
６ｘ及びフィールド機器７ｘは、対応関係を有する組み
となっている。図２は、本実施例のフィールドバスシス
テムのハブ装置１７に対し、各フィールドバスを介して
フィールド機器７ｘが接続される様子を示す。

【００５１】ハブコントローラ１３は、信号入出力部１
３１と、上位命令受付部１３２と、正常異常判断部１３
３と、スイッチ切替部１３４とによって構成されてい
る。信号入出力部１３１は、内部信号バス４上を流通す
る信号を受信し、また、内部信号バス４に信号を出力す
る。

【００５２】上位命令受付部１３２は、上位ネットワー
クシステムからの命令等を受け付け、その命令がフィー
ルドバスシステムとの通信正常化復帰のためのスイッチ
切り離し接続命令であれば、正常異常判断部１３３にそ
の命令を通知する。

【００５３】正常異常判断部１３３は、信号入出力部１
３１を介して、内部信号バス４上を監視しており、上位
ネットワークシステムから通信正常化復帰のためのスイ
ッチ切り離し接続命令を受けると内部信号バス４上のデ
ータ伝送が正常であるか否かを判定し、異常であると判
定されたときは、スイッチの切替指令をスイッチ切替部
１３４に送出する。

【００５４】また、正常異常判断部１３３は、内部信号
バス４上の信号が異常状態から正常状態に復帰すると、
スイッチ切替により異常と判明したの機器の情報を上位
ネットワークに通知する。

【００５５】スイッチ切替部１３４は、正常異常判断部
１３３からスイッチ切替指令を受けると、スイッチ切替
対象のスイッチが指定されているときは、そのスイッチ
の接続もしくは切り離しを行い、特に指定がないとき
は、予め定められた規則に従ってスイッチの接続もしく
は切り離しを行う。

【００５６】予め定められた規則とは、例えばフィール
ド機器７ｘの何れかに異常があるとわかっているが、何
れのフィールド機器７に異常があるかわからないとき
に、信号バススイッチ１４ｘ及び電源バススイッチ１５
ｘを信号バススイッチ１４ａ及び電源バススイッチ１５
ａから順次切り離していく等の規則である。

【００５７】また例えば、予め定められた規則とは、内
部電源バス８上の信号に異常があるとわかっていると
き、まず、電源接続切離スイッチ１６ａ，１６ｂを切り
替え、次に、電源バススイッチ１５ｘを電源バススイッ
チ１５ａから順次切り替えていく等の規則である。

【００５８】ハブコントローラ１３は、このように中央
制御装置１からの指令で信号バススイッチ１４ｘと電源
バススイッチ１５ｘと電源接続切離スイッチ１６ａ，１
６ｂの開閉を開始し、内部の制御プログラムに従って異
常な機器の同定、切り離し、上位ネットワークへの通知
を行う。また、ハブコントローラ１３は、中央制御装置
１から見ればフィールドバス上の一つのデバイスとして
位置付けられる。

【００５９】次に、以上のように構成された本実施例の
フィールドバスシステムの動作について図３の流れ図に
沿って説明する。まず、上位ネットワークシステムは、
フィールド機器７ｘの自己診断機能による自己診断情報
の通知、モデム５ｘもしくは通信装置３ａ，３ｂから通
信異常情報を受けたとき、または、ハブ装置１７が上位
ネットワークシステムからの通信を受け付けないとき
（ＳＴ１１）、これらの情報を元にハブ装置１７に対し
て行う指令について判断する（ＳＴ１２）。

【００６０】上位ネットワークシステムは、第１，第２
の通信装置３ａ，３ｂに異常があると判断したときは、
通信対象のアドレスを変更することにより、通信装置を
切り替える。また、絶縁電源９ａ，９ｂ、モデム５ｘ、
フィールド機器７ｘ等のハブ装置１７以降の機器に異常
があると判断したときは、ハブコントローラ１３にスイ
ッチ切り離し接続命令を与える（ＳＴ１３）。

【００６１】ハブコントローラ１３は、スイッチ切り離
し接続命令の内容及びハブコントローラ１３内の規則に
従ってある機器に対してスイッチの切り離し、接続指令
を出力する。

【００６２】例えば自己診断結果よりある特定のフィー
ルド機器７ｘａが異常であると、上位ネットワークシス
テムの中央制御装置で判断されているときは、信号バス
スイッチ１４ｘａ及び電源バススイッチ１５ｘａを切り
離す。

【００６３】また例えば、給電１１もしくは重畳信号１
２の何れかが異常であるが異常機器を特定できないとき
は、まず、電源接続切離スイッチ１６ａ，１６ｂの接続
切り離しにより、２つ絶縁電源を一方から他方へ切り替
える。

【００６４】次に、正常異常判断部１３３は、ステップ
ＳＴ１４によるスイッチ切替でフィールドバスシステム
が正常に復帰したかを判断する（ＳＴ１５）。正常に復
帰しないときは、スイッチ切替部１３４は次のスイッチ
切り替えを行う。

【００６５】例えば上記例で、２つ絶縁電源を一方から
他方へ切り替えても、正常に復帰しないとき、フィール
ド機器７ａに対応する電源バススイッチ１５ａを切り離
す。このようにして、フィールドバスシステムが正常に
復帰するまで、上位ネットワークシステムからの指示及
び予め定められた規則に従ってステップＳＴ１４とステ
ップＳＴ１５を繰り返す。

【００６６】そして、フィールドバスシステムが正常に
復帰したときは、ステップＳＴ１４とステップＳＴ１５
の繰り返しにより特定された異常な機器についての情報
を中央制御装置に報告する（ＳＴ１６）。

【００６７】上述したように、本実施例によるフィール
ドバスシステムは、モデム５ｘと信号バススイッチ１４
ｘと内部信号バス４とハブコントローラ１３とを設け、
内部信号バス４上のデジタル信号が異常なときに、各モ
デム５ｘに対応するフィールドバス６ｘ，フィールド機
器７ｘをそれぞれ切り離せるようにしたので、あるフィ
ールド機器７ｘａ等に異常が生じた場合でもこれを内部
信号バス４から切り離すことができる。

【００６８】したがって、フィールドバス６ｘの切断，
故障やフィールド機器７ｘ等のデバイスの重大な故障の
影響がバス全体に波及し、全体が通信不能となる時間を
極力短くすることができるまた、各フィールドバス６ｘ
が各フィールド機器７ｘに対応しているので、異常機器
を切り離しても他のフィールド機器７ｘのデータ伝送に
は影響せず、異常発生の影響を最小限に押さえることが
でき、システム全体の信頼性・保全性が向上する。

【００６９】さらに、あるフィールド機器７ｘ等の異常
が例えば内部信号バス４に影響し、これによりシステム
全体が通信不能となり得る場合でも、当該機器の切り離
しによりこれを回避することができる。

【００７０】また、機器等の異常は、ハブコントローラ
により上位ネットワークシステムに報告されるので、上
位ネットワークシステムでは必要な処置を取ることがで
きる。

【００７１】また、本実施例によるフィールドバスシス
テムにおいては、２つの絶縁電源９ａ，９ｂを設け、こ
れを電源接続切離スイッチ１６ａ，１６ｂにより切り替
えるようにしたので、何れかの電源に異常が生じても通
信機能を維持することができる。

【００７２】さらに、本実施例によるフィールドバスシ
ステムにおいては、電源バススイッチ１５ｘを設け、こ
の切り替えにより、モデム５ｘを切り離すことができる
ので、一層、信頼性、保守性が向上する。

【００７３】さらにまた、本実施例によるフィールドバ
スシステムにおいては、２つの通信装置３ａ，３ｂを設
け、これを上位ネットワークから切り替え可能としたの
で、何れかの通信装置３ａ，３ｂに異常を生じても通信
機能を維持することができる。 （第２の実施例）図４は本発明に係るフィールドバスシ
ステムの第２の実施例を示す構成図であり、図６に示す
従来のフィールドバスシステムと同一部分及び図１，２
に示す第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳
細説明を省略する。

【００７４】このフィールドバスシステムのハブ装置１
７ｂには、第１，第２の通信装置３ａ，３ｂと内部信号
バス４との接続部にそれぞれ通信装置接続スイッチ１８
ａ，１８ｂが設けられている。

【００７５】また、ハブコントローラ１３ｂは、信号入
出力部１３１と、正常異常判断部１３３ｂと、正常デー
タ保存部１３５と、スイッチ切替部１３４ｂと、上位命
令監視部１３２ｂと、処理代行部１３６とによって構成
されている。

【００７６】正常異常判断部１３３ｂは、信号入出力部
１３１を介して、内部信号バス４上のデータ伝送が正常
であるか否かの監視をしており、異常であると判定され
たときは、通信正常化復帰のためのスイッチ切り離し接
続を開始し、スイッチの切替指令をスイッチ切替部１３
４ｂに送出する。そして、フィールドバスシステムにお
いて最終的に異常な機器を特定する。

【００７７】また、正常異常判断部１３３ｂは、内部信
号バス４上のデータ伝送が正常であるとき、各フィール
ド機器７ｘから出力されている測定値等の最新データを
正常データ保存部１３６に保存する。内部信号バス４上
のデータ伝送が異常であると判定されると、上記保存デ
ータの更新を中止する。

【００７８】スイッチ切替部１３４ｂは、正常異常判断
部１３３ｂからスイッチ切替指令を受けると、スイッチ
切替対象のスイッチが指定されているときは、そのスイ
ッチの接続もしくは切り離しを行い、特に指定がないと
きは、予め定められた規則に従ってスイッチの接続もし
くは切り離しを行う。

【００７９】また、スイッチ切替部１３４ｂは、第１の
実施例で切り替えを行うスイッチの他、通信装置接続ス
イッチ１８ａ，１８ｂの接続もしくは切り離しを行う。
また、予め定められた規則とは、第１の実施例の場合と
同様である。

【００８０】上位命令監視部１３２ｂは、信号入出力部
１３１を介して内部信号バス４上のデータ伝送の監視を
行い、正常異常判断部１３３ｂにより異常であると特定
された機器に対して上位ネットワークシステムからコー
ルがあるか否かをチェックしている。そして、当該機器
に対するコールがあった場合、その内容を処理代行部１
３６に通知する。

【００８１】処理代行部１３６は、異常であると特定さ
れた機器に対して上位ネットワークシステムからコール
があった場合、正常データ保存部１３５に保存されてい
る当該機器の異常発生前のデータを当該機器からの出力
として上位ネットワークに返信すると共に、当該機器に
関する異常情報を上位ネットワークに報告する。

【００８２】ハブコントローラ１３は、このように中央
制御装置１に関係なく内部信号バス４を監視し、異常を
発見すると、スイッチ１４ｘ，１５ｘ，１６ａ，１６
ｂ，１８ａ，１８ｂ等の開閉を開始し、内部の制御プロ
グラムに従って異常な機器の同定、切り離しを行う。ま
た、ハブコントローラ１３は、上位ネットワークに対し
てこの異常な機器の出力を代行する。

【００８３】なお、異常機器代行手段は、例えば信号入
出力部１３１と正常異常判断部１３３ｂと正常データ保
存部１３５と上位命令監視部１３２ｂと処理代行部１３
６とによって構成されている。

【００８４】次に、以上のように構成された本実施例の
フィールドバスシステムの動作について図５の流れ図に
沿って説明する。まず、内部信号バス４上を流通する信
号は、ハブコントローラ１３により監視されており、異
常状態でないかが判定されると共に、正常であれば各フ
ィールド機器７ｘより出力される測定データ等の出力デ
ータの最新値が保存されている（ＳＴ２１）。

【００８５】何れかの機器の異常等により内部信号バス
４において異常が発生すると（ＳＴ２２）、ハブコント
ローラ１３は、各スイッチスイッチ１４ｘ，１５ｘ，１
６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂの切り離し接続を開始
し、異常な機器を特定し、当該異常な機器をフィールド
バスシステムから切り離す（ＳＴ２３、ＳＴ２４）。

【００８６】このときの異常な機器の特定手順は、第１
の実施例におけるステップＳＴ１４，ＳＴ１５の手順と
同様である。また、切り離された機器に関しては、正常
データ保存部１３５内の保存データの更新が中止され
る。

【００８７】この後も、バスコントローラ１３による内
部信号バス４の監視は継続される（ＳＴ２５、ＳＴ２
６）。次に、異常が発生して切り離された機器に対して
上位ネットワークシステムからコールがあると（ＳＴ２
６）、ハブコントローラ１３は、正常データ保存部１３
５に保存されている最新の正常データを当該機器からの
出力として上位ネットワークシステムに出力する。つま
り、異常な機器は、ハブコントローラ１３により代行さ
れることになる。

【００８８】このハブコントローラ１３による通信代行
は、異常な機器が複数であっても可能であり、通信装置
３ａ，３ｂ及び内部通信バス４が正常に動作するかぎ
り、第１，第２の絶縁電源が共にダウンした場合でも、
代行可能である。

【００８９】また、異常な機器の代行に伴って、ハブコ
ントローラ１３によって異常器機に関する情報が中央制
御装置１に報告されると共に、上位ネットワークシステ
ムに対して次の制御を要求することもできる。

【００９０】上述したように、本実施例によるフィール
ドバスシステムは、第１の実施例と同様な構成の他、通
信装置接続スイッチ１８ａ，１８ｂを設け、通信装置３
ａ，３ｂの切り替えをハブコントローラ１３から可能と
したので、第１の実施例と同様の効果が得られる他、よ
り一層、信頼性を向上させることができる。

【００９１】また、本実施例によるフィールドバスシス
テムは、正常異常判定部１３３ｂにより、ハブコントロ
ーラ１３が自動的に内部信号バス４上の伝送異常を発見
して、上位ネットワークにかかわることなく、正常な通
信状態に復帰できるので、上位ネットワークシステムに
負担をかけることなく、また、より効率的に通信の復帰
を実現することができる。

【００９２】さらに、本実施例によるフィールドバスシ
ステムは、正常データ保存部１３５と上位指令部１３２
ｂと処理代行部１３６とを設け、異常な機器を切り離し
た後に、上位ネットワークシステムからアクセスがあっ
た場合、当該異常な機器の出力を正常データ保存部１３
５内の該当データを用いて代行させることができるの
で、当該異常な機器がシステムの制御用データに用いら
れていてもシステム制御、プロセス制御を平常に保つこ
とができる。また、本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、各
フィールド機器等に対する切り離し、接続を可能とする
各スイッチを設けて、異常なフィールド機器等を内部信
号バス，内部電源バスから切離すようにしたので、フィ
ールドバスの断線あるいはフィールドバス上の機器の故
障があっても、フィールドバスに接続される他の機器ま
でも通信不能になるのを防止するフィールドバスシステ
ムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフィールドバスシステムの第１の
実施例を示すブロック構成図。

【図２】同実施例に接続される各フィールド機器の配置
を示す接続構成図。

【図３】同実施例の動作を説明する流れ図。

【図４】本発明に係るフィールドバスシステムの第２の
実施例を示すブロック構成図。

【図５】同実施例の動作を説明する流れ図。

【図６】従来のフィールドバスシステムを示すブロック
構成図及び信号波形図。

【図７】従来のフィールドバスシステムのフィールド機
器の接続を示す配置図。

【符号の説明】

３ａ…第１の通信装置、３ｂ…第２の通信装置、４…内
部信号バス、５ｘ…モデム、６ｘ…フィールドバス、７
ｘ…フィールド機器、８…内部電源バス、９ａ…第１の
絶縁電源、９ｂ…第２の絶縁電源、１３…ハブコントロ
ーラ、１４ｘ…信号バススイッチ、１５ｘ…電源バスス
イッチ、１６ａ，１６ｂ…電源接続切離スイッチ、１７
…ハブ装置、１８ａ，１８ｂ…通信装置接続スイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電にデジタル信号を重畳して、この重
   畳信号を複数のフィールドバスの何れかに伝送させ、ま
   た、前記フィールドバス上の重畳信号からデジタル信号
   を分離して、前記各フィールドバスに接続される機器と
   デジタル通信を行うフィールドバスシステムにおいて、 前記デジタル信号を前記給電に対して重畳，分離し、前
   記複数のフィールドバスの夫々に対応して設けられた複
   数の信号変換手段と、 前記デジタル信号が異常になっているとき、前記各信号
   変換手段について前記デジタル信号の伝送系統からの切
   り離し，接続制御を行って、少なくとも当該異常に係わ
   る信号変換手段を前記伝送系統から切り離す切離接続手
   段とを備えたことを特徴とするフィールドバスシステ
   ム。
2. 【請求項２】 給電にデジタル信号を重畳して、この重
   畳信号を複数のフィールドバスの何れかに伝送させるこ
   とにより、外部の上位ネットワークシステムと前記各フ
   ィールドバスに接続される機器との間でデジタル通信を
   行うフィールドバスシステムにおいて、 前記給電を前記各機器に分配するための内部電源バス
   と、 前記デジタル信号を伝送する内部信号バスと、 前記内部電源バスに接続され、前記給電を出力する電源
   と、 前記内部信号バスと前記上位ネットワークシステムと間
   に接続され、前記内部信号バス上のデジタル信号を前記
   上位ネットワークシステムに出力し、また、前記上位ネ
   ットワークシステムのデジタル信号を前記内部信号バス
   上に出力する通信手段と、 前記内部信号バスに接続され、かつ、前記内部電源バス
   に接続されており、前記給電に前記デジタル信号を重畳
   し、少なくとも通信先として対応する機器を接続した互
   いに独立するフィールドバスに前記重畳信号を出力し、
   かつ、前記独立するフィールドバスに接続される機器が
   出力する重畳信号からデジタル信号を分離して前記内部
   信号バスに出力する複数の信号変換手段と、 この各信号変換手段に対応し、各信号変換手段を前記内
   部信号バスから切り離し，接続可能とした複数個の信号
   バススイッチと、 前記内部信号バスに接続され、前記内部信号バス上を異
   常なデジタル信号が伝送するとき、前記信号バススイッ
   チの切り離し，接続を制御して、前記内部信号バス上の
   デジタル信号伝送を正常に復帰させる少なくとも最少限
   のスイッチ切り離しを行うコントローラとを備えたこと
   を特徴とするフィールドバスシステム。
3. 【請求項３】 請求項２記載のフィールドバスシステム
   において、 前記電源を複数台設け、 前記通信手段を複数台設け、 前記電源の各々に対応し、各電源を前記内部電源バスか
   ら切り離し，接続可能とした複数の電源接続切離スイッ
   チと、 前記通信手段の各々に対応し、各通信手段を前記内部信
   号バスから切り離し，接続可能とした複数の通信手段接
   続スイッチと、 前記複数の信号変換手段の各々に対応し、各信号変換手
   段を前記内部電源バスから切り離し，接続可能とした複
   数の電源バススイッチとを備え、 前記コントローラは、前記内部信号バスに接続され、前
   記内部信号バス上を異常なデジタル信号が伝送すると
   き、前記信号バススイッチ，電源バススイッチ，電源接
   続切離スイッチ，通信手段接続スイッチの各スイッチの
   切り離し，接続を制御して、前記内部信号バス上のデジ
   タル信号伝送を正常に復帰させる少なくとも最少限のス
   イッチ切り離しを行うことを特徴とするフィールドバス
   システム。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載のフィールドバスシ
   ステムにおいて、 前記機器について、前記内部信号バス上のデジタル信号
   伝送が正常なときの少なくとも最新の出力情報を保存
   し、前記内部信号バス上のデジタル信号伝送が異常にな
   った後に、前記外部の上位ネットワークシステムから異
   常の発生した機器に対してアクセスがあったとき、前記
   最新の出力情報を前記異常の発生した機器の出力として
   前記外部の上位ネットワークシステムに送出する異常機
   器代行手段を備えたことを特徴とするフィールドバスシ
   ステム。