JPH11509387A - 複数の電気装置を制御するための制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数個の電気装置（６）を制御するための制御システム。このシステムは装置の機能を制御するための中央コントローラ（２）と、中央コントローラ（２）と装置との間に結合されたネットワーク（４）とを含み、ネットワークはドライブ信号を電気装置に与えるための複数個の装置ドライバを含み、ドライバの数は装置の数より少ない。制御システムは、ネットワークが、中央コントローラ（２）から装置（６）へのネットワークを介する通信を可能にする知的装置（８）を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 複数の電気装置を制御するための制御システム この発明は、複数の電気装置を制御するための制御システムに関する。 この発明は、もっぱらというわけではないが特定的には、特に舞台装置の制御 のために使用されるものなどの、電気モータのような電気装置の制御に応用可能 である。 劇場内の舞台装置の制御においては、舞台装置の移動および／またはウインチ による巻上げのために使用されるであろう複数のモータの正確かつ同期した制御 が必要とされる。このような応用例においては、いかなる故障も装置または人員 に対し深刻な被害を与え兼ねないので、安全性の考慮が極めて重要である。典型 的には、ウインチなどを駆動するために必要とされるモータは、可変速度ドライ ブ（ＶＳＤ）と結合され、ＶＳＤは通常軸コントローラを介して中央コンピュー タと結合される。ＶＳＤは、正確な態様でその速度を制御するためにモータに出 力パワーを与える。モータはたとえば、ＤＣまたはＡＣであってもよく、単相ま たは３相であってよい。所望の速度を達成するためには、ドライブはモータに正 しい制御電圧、電流、または周波数入力を与えなければならない。軸コントロー ラは制御信号を生成し、制御信号はＶＳＤと結合され、加速度、最大速度、最大 速度の持続期間、減速速度、および正確な最終位置決めなどといったことを制御 する。他方、中央コントローラは最高レベルの制御を行ない、通常、舞台装置の どの部分を移動させるのか、それらをどこに移動させるのか、およびいつそれら を移動させるのかを選択するようプログラムされたコンピュータを含む。中央コ ントローラは軸コントローラに適切な制御信号を与える。 理想的なシステムにおいては、各モータに対し軸コントローラとＶＳＤとがあ るだろう。この態様においては、中央コントローラはすべてのモータを効率的に 制御することができ、すべてのモータを同時に操作することができる。これは、 比較的小さい劇場においては適当であろうが、制御するべきモータが６０よりも 沢山あるであろう大きな劇場においては通常適切ではない。各モータに対して別 個に軸コントローラとＶＳＤとを設けることに関して多額の費用がかかるので、 より大きなシステムにおいては適切ではないのである。さらに、構成要素を互い に結合させるためにかなりの量のケーブルが必要となるであろう。 同時運転のために必要とされるモータの数がモータの総数よりも少ないかまた は実質的に少なければ、そしてしばしばそうなのだが、節約を実現できる。この 場合、ＶＳＤの数を、同時に運転する必要のあるモータの数まで減じることがで きる。しかし、いかなる所与の時点においても必要とされるモータのグループを さまざまに、利用可能なＶＳＤと接続させることができる機構を適切に位置付け なければならない。 劇場フライングシステム（theatre flying system）応用分野においては、モ ータのグループのそれらに対して指定されるＶＳＤへの接続は迅速に、すなわち ２分の１秒よりも速く行なわれなければならない。したがって、運転者が必要な モータの各々から利用可能なＶＳＤへケーブルを接続する「手動パッチ」は使用 できない。モータとＶＳＤとの間のすべてのパワー経路および信号経路の接続を リレー、接触器、固体スイッチなどの制御されたスイッチを使用して行なうこと ができる、何らかの形の「自動パッチ」が必要である。 概念上は、自動パッチは、矩形のマトリクスで表わすことができる。理想的に は、「スイッチ」（実際にはウインチとそれに関連するドライブとの間を経路付 けるために多くのコンダクタが必要とされるので、スイッチの組）は、いかなる 組合せのモータ（ＶＳＤの総数までの数の）をも各々ドライブに接続できるよう 、マトリクス内の各交差点に位置付けられるであろう。実際には、これは経済的 に実現不可能であって、モータあたり１つのＶＳＤを有するシステムよりもコス トがかかるであろう。 許容可能な妥協案としては、マトリクスの交差点のサブセットにスイッチを置 く。各モータに割当てられるスイッチ、すなわちマトリクスの各ロウにあるスイ ッチの置かれた交差点の数によって、グループ内の所与のモータを利用可能なＶ ＳＤに割当てることができる確率が決定されよう。もちろん、グループの大きさ が大きくなるにつれて確率は減ずる。この確率は小さな大きさのグループに対し てはかなり高くなり得、たとえば１００％にまでなり得るが、グループの大きさ がＶＳＤの数に近づくにともない、急激に減少する。 ある自動モータードライブパッチシステムが提案されていたが、これは極度に 複雑になり実現が厄介になりがちである。このシステムにおいては、中央コント ローラは各パッチスイッチと結合され、パッチスイッチを介して動作する中央コ ントローラがどのモータがどのＶＳＤと結合するかを決定する。もちろんこのた めには、かなりのケーブルが必要であり、信頼性も最適化されていない。このよ うなシステムの一例が、ロンドンのオリビエ劇場（Olivier Theatre）で実現さ れている舞台面フライングシステムであり、Ｓ・Ｋ・ダス（Das）およびＲ・Ｈ ・キーナン（Keenan）の「国立劇場の背景巻上げマトリクス方式（The National Theatre's Scenery Hoist Matrix Scheme）」と題された論文が参照される。 この発明の目的は、自動モータードライブパッチシステムに特定的に適用可能 な新規の制御システムを提供することである。 この発明は、パッチおよび制御論理のアーキテクチャ、すなわち、パッチスイ ッチを相互接続し制御する方法に関する。 この発明のシステムにおいては、制御論理は、制御されるべき電気装置に中央 コントローラを結合させるネットワーク内に分散されている。 この発明により、複数の電気装置を制御するための制御システム、前記装置の 選択された機能を制御するための中央コントローラ、前記電気装置に駆動信号を 与えるための複数の装置ドライバ、および前記装置ドライバと前記装置との間に 結合されるネットワークも提供される。装置ドライバの数は装置の数よりも少な く、前記ネットワークはどの装置がそれぞれの装置ドライバと結合されるかを決 定する論理要素を含む。 好ましくは、論理要素は、中央コントローラと前記論理要素との間を直接結合 することなくどの装置がそれぞれのドライバと結合されるかを決定するよう動作 可能である。 好ましくは、中央コントローラはネットワークのアクティビティを調整するコ ンピュータを含む。 この発明のさらなる局面により、中央コントローラと、複数のモータと、中央 コントローラをモータに結合させるためのパッチバスを含むパッチネットワーク とを含み、パッチネットワークの要素がパッチバスを介して中央コントローラと 結合されており独立してそこに接続されているのではないことを特徴とする、舞 台装置制御システムが提供される。 この発明はまた、中央コンピュータとパッチネットワークと複数のモータとを 含み、各モータに対しサテライトプロセッサが設けられていることを特徴とする 、舞台制御システムを提供する。 この発明はまた、中央コンピュータとパッチネットワークと複数のモータとを 含み、複数の軸コントローラを含み軸コントローラはパッチネットワークの制御 において協働する論理要素を含むことを特徴とする、舞台制御システムを提供す る。 添付した図面を参照して、この発明の例をさらに説明する。 図１Ａは、この発明の制御システムの概略ブロック図である。 図１Ｂは、中央コントローラにより生成される信号パケットを示す。 図２は、劇場用ウインチモータのための典型的な制御システムをより詳細に示 す。 図３は、この発明のモータードライブパッチマトリクスを示す。 図４は、この発明の制御システムの部分を示すブロック図である。 図５は、電子パッチスイッチ要素をより詳細に示すブロック図である。 図６は、マトリクススイッチ論理回路を概略的に示すブロック図である。 図７は、パッチスイッチ論理回路のより詳細な図である。 図８は、軸コントローラのブロック図である。 図９は、軸コントローラの部分をより詳細に示すより詳細な図である。 図１０は、サテライト・プロセッサ・モジュールのブロック図である。 図１１は、安全スイッチ回路の一例を示す。 図１２は、パワー・パッチ・インターロック回路の概略図である。 図１３は、手動スイッチング回路を概略的に示す。 図１４は、軸コントローラの典型的なフロントパネルを示す。 図１５Ａは、この発明の二重マトリクス実施例のパワースイッチングマトリク スの概略図である。 図１５Ｂは、この発明の二重マトリクス実施例の信号スイッチングマトリクス の概略図である。 図１６は、二重マトリクス実施例に対するＰパッチモジュールを概略的に示す 。 図１７は、二重マトリクス実施例に対するＱパッチモジュールを概略的に示す 。 図１８は、互いに接続されたＰパッチモジュールとＱパッチモジュールとを示 す。 図１９は、互いに接続されたＰパッチモジュールとＱパッチモジュールとの代 替的な概略図である。 図２０は、中央コントローラからサテライトモジュールまでがＬＡＮ接続され ている変更された二重マトリクス実施例を示す。 図２１は、中央コントローラからＱモジュールまでがＬＡＮ接続されているこ の発明の代替的な二重マトリクス実施例を示す。 図２２は、ＱモジュールへはＬＡＮ接続されているがサテライトモジュールか らＰモジュールへは直列接続されている代替的な二重マトリクス実施例を示す。 図２３および図２４は、二重マトリクス実施例に対するドライブスイッチＱモ ジュールおよびモータスイッチＰモジュールのためのフロントパネル構成の例を 示す。 図１Ａはこの発明の制御システムのブロック図を示し、制御システムは中央コ ントローラ２を含み、中央コントローラはＬＡＮ３によって中央ネットワーク４ と結合され、中央ネットワーク４はモータ６などの複数の電気負荷と結合される 。以下に説明するように、ネットワーク４はモータ６を制御するため選択的に結 合されるいくつかのドライバ装置を含む。ＬＡＮ３はイーサネットなどの通常の 商業的に利用可能なものであってよい。 図２は、可変速度ドライブ（ＶＳＤ）１０と軸コントローラ８とを有する典型 的な制御システム内の中央コントローラ２とモータ６の１つとの間に確立される 完全な制御経路をより詳細に示す。この発明の制御システムにおいては、モータ ６とＶＳＤ１０との間には永久的に接続される制御経路は存在しないが、制御ネ ットワーク４およびコントローラ２により必要とされるときに一時的接続が確立 される。しかし、一時的制御経路は、図２に示す完全な制御経路と同じまたは類 似した制御要素を有する。 図２の完全な制御経路は、中央コントローラ２と結合された軸コントローラ８ を含む。軸コントローラ８はＶＳＤ１０と結合された終端パネル１２を有する。 ＶＳＤ１０からの出力ライン１４は、以下により詳細に説明するように制御ネッ トワーク４の部分を形成するスイッチマトリクス２８を介してモータ６と結合さ れる。上に説明した理想的なシステムにおいてはマトリクス２８は必要ないであ ろう。 マトリクス２８は、以下に説明するように単一、二重、または他のタイプのマ トリクスであってよい。図３から図１４は単一マトリクス実施例に関し、図１５ から図２２は二重マトリクス実施例に関する。 モータ６は３相モータを含んでもよい。モータ６はマトリクス２８を通じてＶ ＳＤ１０に速度フィードバック信号を与えるエンコーダまたはリゾルバ１６を含 む。位置（または速度）エンコーダ１８も、マトリクス２８と終端パネル１２と を通じてコード化された位置（速度）信号を軸コントローラ８に与えるよう、モ ータシャフト上に装着される。モータまたはモータによって動かされる装置に関 連するさまざまな安全限定スイッチ２０が、やはり終端パネル１２を介して軸コ ントローラ８に結合される安全信号を生成するため設けられる。 ＡＣ電源２２は、フィルタ２３、ヒューズ２５、およびコンタクト２７を介し てＶＳＤ１０に結合される。モータ６を動作させる時は制御システムはコンタク ト２７を閉じる。ＶＳＤ１０は、モータ６の制御された速度および回転方向の維 持に適した制御された電圧および／または電流をその出力端子Ｕ、ＶおよびＷで 与える。軸コントローラ８は、ＶＳＤ１０に入力信号を与え、ロータ速度の加速 度、モータの最大一定回転速度、一定の回転速度が維持される期間の持続期間お よび減速速度などを制御する。これらの制御パラメータは、モータとモータに結 合された装置との微妙な変動がない滑らかな運動を行なうために重要である。中 央コントローラ２は、動作させるモータの選択、モータの最終位置の制御などと いった、舞台装置の必要とされる運動の連続を決定するために必要な全体的制御 を行なう。図示した配置例においては、モータ６の回転運動を停止させるためブ レーキ４０が設けられる。ブレーキがフェールセーフな態様で動作すること、す なわち、ブレーキでパワーがなくなるとスプリングによってプレーキングが行な われるような態様が好ましい。 一般的に、図２に示すような形の制御システムは周知のものであり、商業的に 利用可能であってしたがって、詳細に説明する必要はない。たとえば、コントロ ーラ２はバイトクラフト(Bytecraft)のSTATE 3．SYSCON(Product No.811-060)を 含んでもよく、軸コントローラ８はWINCON 3(No.811-046)を含んでもよく、ＶＳ Ｄ１０はABB(Model ACS-600)またはSIEMENS ドライプを含んでよい。上に述べた バイトクラフトの製品は、ＬＡＮ３のソフトウェアおよびハードウェア要素を組 入れていてもよい。これは、マトリクス２８との通信のための付加的な信号に対 処するためのインターフェイスも含む。この発明は、主として、モータ６の数と 比べて軸コントローラ８およびＶＳＤ１０の数がより少ない構成において、軸コ ントローラ８、ＶＳＤ１０、およびモータ６を含む制御経路を確立するよう動作 するマトリクス２８のアーキテクチャに関する。中央コントローラ２は、図１Ｂ に概略的に示した形の信号パケット５を生成するよう構成される。信号パケット は、アドレスフィールド７、コマンドタイプフィールド９およびコマンドデータ フィールド１１を含む。以下に説明するように、パケット５は中央コントローラ ２からＬＡＮ３を介して伝送され、軸コントローラ８に受取られる。軸コントロ ーラ８は通信パッケージを生成し、マトリクス２８を通じて接続されたモータ６ の状態に関しての情報を含む通信パッケージはＬＡＮ３を介して中央コントロー ラ２へ送られる。 図３は、ネットワーク４の部分を概略的に示し、特定的には、単一マトリクス 構成の一例であるスイッチマトリクス２８を示す。この配置においては、以下に 説明するように、各々それぞれのＶＳＤ１０に結合された１２個の軸コントロー ラ８があり、ＶＳＤ１０は、マトリクス２８の部分を形成するバスによって互い に接続することができる３２個のウインチモータ６を制御するためのものである 。各軸コントローラ８はマトリクス内のコラムによって示されるウインチ制御パ ッチバス２４と結合され、各モータはマトリクス内のロウによって表わされるモ ータバス２６に接続される。図３に示すように、バス２４およびバス２６は、信 号スイッチ要素およびパワースイッチ要素を含む選択される数のパッチスイッチ ３０を備えた二次元マトリクスと考えることができる。図示された例にはモータ バス２６内の各パッチモジュール内に２つのパッチスイッチ３０がある。図３に 示 すように、各パッチスイッチ３０はウインチ制御パッチバス２４の１つに結合さ れる。図示される配置においては、各パッチバス２４上に５または６個のパッチ スイッチ３０が設けられる。パッチスイッチ３０はウインチ制御パッチバス２４ とモータバス２６との間の相互接続を行なうため使用される。パッチスイッチ３ ０は独立して制御され得、実際には以下に説明するようにいくつかのスイッチを 含む。各モータバス２６またはモジュール内のスイッチの数は制御要件によって 変えることができる。 スイッチ３０はＶＳＤ１０とモータ６との間の接続を設けるために使用される が、中央コントローラ２から直接スイッチ３０への直接（すなわち永久的に確立 された）通信経路が必要ないことが注意される。上述のことから、特定のモータ を動作させる必要があるときには、それをモータバス２６およびスイッチ３０を 通じて２つのＶＳＤ１０の一方と結合させることができるということが理解され よう。もしこれらのＶＳＤ１０の１つが利用可能であれば、適切な結合が行なわ れ必要に応じてモータを動作させることができる。 図４に概略的に示すように、パッチスイッチ３０自体は各々、電子パッチスイ ッチ３２とパワーパッチスイッチ３４とを含む。好ましくは、モータ信号バス２ ６に共通の信号スイッチング要素３２が１つのパッチ・スイッチ・モジュール（ Patch Switch Module）に組入れられる。図３のマトリクスの一例においては、 パッチモジュールあたり２つのスイッチ要素がある。電子パッチスイッチ３２は 制御信号の切換にかかわり、一方パワーパッチスイッチ３４はモータ６およびブ レーキ４０のために必要とされる大電流電源ラインの切換にかかわる。電子パッ チスイッチ３２はさまざまな制御ラインを切換えるための複数の電子スイッチを 含み、パワーパッチスイッチ３４はいくつかの大電流ラインを切換えるための複 数のスイッチを含む。 図４は、ＶＳＤ１０の１つおよびそれと関連する軸コントローラ８からパッチ スイッチ３２および３４を通じてモータ６への間の選択される接続をより詳細に 示す。ウインチ制御パッチバス２４およびモータバス２６は信号バス３６とパワ ーバス３８とを含み、これらはそれぞれスイッチ３２および３４に接続される。 信号バス３６は制御信号を通信し一方、パワーバス３８は、パワーパッチスイッ チ３４を介してモータ６およびブレーキ４０の動作のために必要な大電流を扱う 。 図４からは、各モータ６にサテライトプロセッサモジュール４２が設けられて いることもわかるであろう。サテライトモジュール４２は、安全スイッチ２０お よび増分エンコーダ１８をモニタし、それが結合されるモータ６に関するデータ の局所的記憶を行なうよう結合される。この点は重要である。なぜならば、軸コ ントローラ８はさまざまなモータ間で共有されておりしたがって、それらが接続 できるモータの情報すべてをモニタおよび／または記憶するわけではないからで ある。必要とされるときに軸コントローラ８へ入力するよう別の場所へ情報を記 憶しようとするよりも、モータで局所的にデータをモニタすることによりシステ ムの安全性が高められる。サテライトモジュール４２が実行する機能は制約され ているので、大きな処理能力を持つ必要はない。 パワーパッチスイッチ３４は、コンタクト４６とリレーコイル４８とを有する パワーリレー４４を含む。以下に説明するように、リレーコイル４８の動作は電 子パッチスイッチ３２によって制御される。パワーリレー４４が以下のように使 用される７組のコンタクトを含むことが好ましい。以下により詳細に説明するよ うに、３つのコンタクトはモータ６への３相電流供給のために使用され、他の２ つはブレーキ４０への単相電流供給のため使用され、さらに２つの補助（低電流 ）コンタクトはパッチスイッチ３０またはスイッチ３０が接続されるパッチバス ２４がいつ動作するかを示す状態信号を与えるために使用される。 図５、６および７は信号パッチスイッチ３２またはその部分をより詳細に示す 。各スイッチ要素３２は、識別比較器５０、接触器ドライバ論理回路５２、トラ イステートバッファ５４、およびウインチ制御パッチバス２４とモータバス２６ との間に選択的に信号を結合させることを可能にするリレーコンタクトを含む。 スイッチ３２は、所与のウインチ制御バス２４上の各パッチスイッチ３０に対す る一意のアドレスを定義するよう設定され得るＤＩＰスイッチ５６を含む。図示 される配置例において、アドレスは０から３１までの範囲のデジタル数であって よい。軸コントローラ８は、特定のモータが起動されるとき、バス２４の部分を 形成するモータ選択バス５８に対しアドレス信号を生成する。より特定的には、 中央コントローラ２はどのモータ６を使用するかを規定し、軸コントローラ８は 中 央コントローラ２から適切な情報を受取り、これをそのモータ選択バス５８に入 力するためアドレス信号に変換するよう動作する。識別比較器５０がモータ選択 バス５８上のアドレスとの一致を検出するとき、これはその出力６０においてＰ ＿ＳＥＬ信号を生成する。以下に説明するように、Ｐ＿ＳＥＬ信号は接触器ドラ イバ論理回路５２の出力および他のスイッチ構成要素に結合される。パッチスイ ッチ３２が選択されるとき、直列データリンク６８は選択されたモータ６に関連 するサテライトプロセッサモジュール４２と軸コントローラ８との間に接続され る。このような態様で、パワーパッチスイッチ３４の状態に影響することなく、 バス２４または２６、電子パッチスイッチ３２、いずれのモータの状態、も軸コ ントローラ８によってモニタできる。こうして、スイッチ３４の状態を変化させ ずに利用できるため本質的に安全な、有用なモニタ機能が提供される。さらに、 この配置によって、サテライトプロセッサモジュール４２と軸コントローラ８と の間に確立される直列データリンク６８によっていずれのモータ軸の絶対的位置 も読取または設定できる。図５に示すように、トライステートバッファ６４は、 それぞれバス２４および２６の部分を形成する直列データリンク６６と６８とを 相互接続するために使用される。バッファ６４は比較器５０の出力６０に結合さ れ、したがって、Ｐ＿ＳＥＬ信号があるときのみ可能化される。 パッチスイッチ３２が選択されている期間の間は、ウインチ制御パッチバス２ ４の部分を形成するパッチ状態バス６２にパッチ状態信号ＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥが 印加される。以下により詳細に示すように、ＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥ状態信号は、モ ータ６と共通のグループの部分を形成するパワーパッチコンタクト４６が作動さ れていることを軸コントローラ８に示す。 パッチスイッチ３２が選択されている間は、それが結合されている軸コントロ ーラ８からの他の制御信号に応答するであろう。また、これが選択されている間 は、サテライトプロセッサへの直列データ通信リンクによって軸コントローラは モータの状態をモニタすることができる。状態情報は、モータ軸の絶対的位置、 さまざまな安全スイッチの状態、モータのサテライトプロセッサ４２に接続され る他のすべてのセンサの状態を含み得る。 図７は、電子パッチスイッチ３２をより詳細に示す。図示される回路において は、接触器ドライバ論理５２はＮＡＮＤゲート７０を含み、ＮＡＮＤゲートの１ 入力は識別比較器５０の出力６０に結合される。ゲート７０の他入力はＰＧＲＰ ＿ＦＲＥＥ状態信号を搬送する信号ライン７２に結合される。ゲート７０への最 後の入力は、パッチスイッチ３０が選択される間に軸コントローラ８により生成 される係合信号Ｐ＿ＥＮＧＡＧＥを搬送し、バス２４に接続される信号ライン７ ４を介する。ＮＡＮＤゲート７０の出力は、リレードライバトランジスタ７６の ベースを制御するため使用され、そのエミッタは制御ライン７８に接続され制御 ライン７８はバス２４に接続される。制御ライン７８はその上で状態信号ＰＢＵ Ｓ＿ＦＲＥＥを搬送し、したがって、図示された配置例においては、モータバス ２６内の２つのパッチスイッチ３４の一方または他方が係合されているかどうか を示す。パワーパッチインターロック、ＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥおよびＰＧＲＰ＿Ｆ ＲＥＥは、選択されたノード（スイッチ要素３０）を示すマトリクスのロウおよ びマトリクスのコラム上で係合されているパワーパッチスイッチ３４が存在しな いときのみ活性となるであろう（＋２４Ｖ）。 ＮＡＮＤゲート７０への３入力上に適切な信号条件があり、ライン７８上に正 しいＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥ状態信号があるときのみ、リレードライバトランジスタ ７６はオンしリレーコイル８０を活性化することができる。軸コントローラ８は またバス２４に接続される制御ライン８２上にリレー保持信号Ｐ＿ＨＯＬＤを与 える。したがって、モータバス２６上に適切なＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥ、ＰＧＲＰ＿ ＦＲＥＥ信号が存在し、軸コントローラによってバス２４上にＰ＿ＨＯＬＤ信号 が与えられるときのみ、パッチリレーコイル８０が活性化され得る。軸コントロ ーラがライン７４上にパルス化されたＰ＿ＥＮＧＡＧＥ信号を与えるとき、トラ ンジスタ７６はオンしコイル８０を活性化する。これによって、コイル８０を活 性化したままに保つよう動作するコンタクト８４が閉じられ、一方、軸コントロ ーラによってバス２４上にＰ＿ＨＯＬＤ信号が維持される。 図５および図７に示すように、パッチリレーコイル８０は、パワーパッチスイ ッチ３４を制御するため使用されるコンタクト８６の第２の対を含む。図４に示 すように、コンタクト８６はパワーパッチリレー４４を制御するため使用される 。上述のように、好都合な回路の一実現例においては、リレー４４は７対のコン タ クトを有し、その３つがモータ６への３相パワーを制御するため使用され、その １つがブレーキ４０への単相パワーを制御するため使用され、残りのコンタクト は制御信号を生成するため使用される。 図７からわかるように、スイッチドライバ論理５２はまた、それぞれバス２４ および２６内のライン９０および９２からのエンコーダ信号の通信を可能にする トライステートバッファ８８も制御する。図４に示すように、エンコーダ信号９ ０は、サテライトプロセッサモジュール４２を介して増分エンコーダ１８からく る信号を含む。パッチスイッチ３０が活性化されているとき生じるＰ＿ＳＥＬ信 号が存在するときのみバッファ８８が可能化される。 パッチスイッチ３２はコイル９４を有する安全スイッチリレーも含み、そのコ ンタクト９６が４つの安全スイッチライン９８に設けられる。コイル９４はスイ ッチドライバ論理５２により制御され、スイッチ３０が活性化されている間のみ 閉じる。より特定的には、コイル９４はライン９３と結合されており、このよう な配置においては、Ｐ＿ＡＣＴＩＶＥ信号がライン９３上に存在するときのみコ イル９４がコンタクト９６を閉じるよう動作するということがわかるであろう。 コイル９４が動作中は、これが安全スイッチライン９８上での信号の伝送を可能 化する。安全スイッチライン９８は「ハードワイヤード」される、すなわち、サ テライトプロセッサモジュール４２および安全スイッチ２０からのこれらの信号 を軸コントローラ８へ接続するため、パッチスイッチ３０内でリレーコンタクト が用いられる。これは、スイッチ回路が「ハードワイヤード」されていない、す なわち、固体電子スイッチ装置を利用している配置よりも本質的により安全なも のである。軸コントローラ８はプロセッサソフトウェアとは独立して安全信号を モニタするが、これは、モータの動作が開始できるようになる前に接続を適切に 行なうために必要不可欠である。これらの接続のいずれかにおいてブレーキがあ るとモータが動けなくなってしまう。このようにこのシステムはフェールセーフ である。したがって安全回路は（軸コントローラ８により生成されるものなどの ）すべての電子制御およぴ中央コントローラ２内のソフトウェアとは独立してい る。 図８は、典型的な軸コントローラ８の主要回路構成要素のブロック図を示す。 軸コントローラは当業者には周知であり、したがってこの回路の詳しい説明は不 要である。一般にいって、この発明のシステムにおいてごく少しの変更によって 既知の軸コントローラを利用することができる。本質的に、変更によって軸コン トローラ８内のマイクロプロセッサ６９に付加的なインターフェイス論理７１を 付け加える必要がある。軸コントローラには信号マトリクス２８に制御信号を与 えるため付加的な信号ラインが必要である。図９は、インターフェイス論理７１ の一実現例を概略的に示す。論理７１の動作は単純であって、詳細な説明は必要 ない。好ましくは、軸コントローラ８はマトリクスを制御するため論理７１を通 るいくつかの付加的な信号ラインを有する。付加的な信号については二重マトリ クス実施例を参照して後に説明する。軸コントローラがシステムコントローラコ マンドパケットを受取った後、マイクロプロセッサ６９はコマンドタイプフィー ルド９を調べ、また、フィールド１１内のコマンドデータを変換する。そしてデ ータフィールド１１内の命令によって適切なパッチスイッチ３０制御信号を生成 する。 図１０はサテライトプロセッサモジュール４２を概略的に示す。サテライトプ ロセッサ４２は、エンコーダ１８と安全スイッチ２０とに結合された入力を有す るマイクロコントローラ７３を含む（これは、モータが接続されているウインチ のオーバートラベル、ウインチドラム上の交差したワイヤ、または弛んだウイン チワイヤなどの他のパラメータを検知するためなどの他のセンサを含んでもよい ）。マイクロコントローラ７３は、ＲＳ−４８５非同期全二重プロトコルタイプ リンク７５を介して直列データリンク６８および６６を介して軸コントローラ８ と通信する。サテライトプロセッサモジュール４２の主要な機能は、それが結合 されているモータ軸の絶対的位置に関連するデータを継続的に維持することであ る。また、軸コントローラ８とは独立して、モータおよび／またはウインチの各 々に取付けられた安全スイッチおよび他のセンサをモニタする。サテライトプロ セッサモジュール４２とそれらに接続されたセンサは好ましくはバッテリ支援電 源１００から電流を供給され、サテライトプロセッサモジュール４２において一 時的にパワーが失われた場合に生じ兼ねない問題を回避する。 図１１は安全スイッチ２０がマイクロコントローラ７３に接続される態様の一 例を概略的に示す。この配置においては、４つの安全スイッチ１１３、１１４、 １１６および１１８が負荷１２０を介して＋２４Ｖ電源に直列接続されている。 安全入力ライン１２２はバッファ増幅器１２３を介してマイクロコントローラ７ ３に入力として結合される。通常の配置においては、すべてのスイッチが閉じら れしたがってサテライトプロセッサへのすべての論理入力がハイである。しかし 、もしスイッチの１つが開いていれば、回路が断たれ、マイクロコントローラ７ ３はスイッチ１１３、１１４、１１６および１１８のいずれが開いているのか識 別することができるであろう。もし２つまたは３つ以上のスイッチが同時に開け ば、マイクロコントローラ７３はどのスイッチが開いているか識別できないがど のスイッチが最初に開いたかは常に識別できるはずである。これによって、運転 者は対応する安全スイッチを閉じさせることになった故障を修正することができ るであろう。そして次に開いたままになっている次のスイッチをマイクロコント ローラ７３によって識別することができ、再び運転者は故障を修正することがで きよう。典型的な配置例においては、スイッチ１１３はウインチモータ６上での 過負荷を示してもよく、スイッチ１１４はウインチのチェーンの断裂を示しても よく、スイッチ１１６はウインチドラム上での「交差溝」を示してもよく、スイ ッチ１１８はウインチ内の弛んだワイヤを示してもよい。 任意に、サテライトモジュール４２を、典型的には軸コントローラ８、ＶＳＤ １０、およびパッチスイッチ３０が位置付けられるであろう、たとえばウインチ 制御室内に位置付けるのではなく、それらのそれぞれのモータに近接して位置付 けてもよい。これによって制御室からモータの位置までのケーブル量が減じられ るという利点がある。 図１２は、パワーパッチリレー４４の補助的な通常は閉じているコンタクトの さらなる２つの対８７および８８が、ライン７２および７８上でＰＢＵＳ＿ＦＲ ＥＥおよびＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥ信号を生成するためどのように使用されるかを概 略的に示す。好都合には、これは、パワーパッチリレーの補助コンタクトを通常 は閉じたタイプのものとして配置しそれによってリレー４４が活性化されている ときはコンタクト８７および８９が開くようにすることで行なえる。（二重マト リクス実現例のモータマトリクスまたはドライブマトリクスのいずれかの）マト リクスロウに共通する３つのパッチスイッチ３４の信号ライン７８は効率的に直 列接続され、グループ内のスイッチの１つが選択されるとき、ライン７８内のそ のコンタクトは開きその状態によってそのグループが利用可能ではないことを示 す。同様に、マトリクスコラムに共通するすべてのスイッチ３４のライン７２内 の補助コンタクトは効率的に直列接続され、コラム内のスイッチ３０の１つが活 性化されるとき、補助コンタクトは開き、その状態によってパッチバス２８が利 用可能ではないことを示す。 したがって、選択されるノード（スイッチ要素）を示すマトリクスロウおよび マトリクスコラム上でいずれのパワーパッチ接触器も係合しないときのみ、パワ ーパッチインターロック、ＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥおよびＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥは真で あろう。図１２に概略的に示すように、ＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥは、マトリクスコラ ム上のすべての接触器、すなわち、特定の軸コントローラ８の制御下にあるすべ ての接触器の補助コンタクトの直列接続からくる。ＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥは、マト リクスロウ上のすべての接触器、すなわち特定のウインチモータ６と関連するす べての接触器の補助コンタクトの直列接続からくる。 要約すると、パワーパッチスイッチ３０が係合できるようになる前にある条件 の組合せを満足させる必要がある。 （ａ） 制御システム電源（２４Ｖ ＤＣ）が動作中でなければならない。 （ｂ） 軸コントローラ電源（５Ｖおよび２４Ｖ ＤＣ）が動作中でなければ ならない。 （ｃ） 軸コントローラが、バス２４に印加されるＰ＿ＨＯＬＤ信号（２４Ｖ ＤＣ）を有さねばならない。 （ｄ） パッチスイッチ３２がモータ選択バス５８を介して選択されねばなら ない。 （ｅ） 正しい安全インターロック状態信号ＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥおよびＰＧＲ Ｐ＿ＦＲＥＥが両方ともライン７８および７２上に存在せねばならない。 （ｆ） 軸コントローラが、ライン７４への結合のためパッチバス上でＰ＿Ｅ ＮＧＡＧＥ信号をパルス化せねばならない。 パッチスイッチは任意に手動で、すなわち、軸コントローラ論理を関連させず に、動作させてもよい。図１３は、手動操作の間に使用される運転者制御スイッ チ１０８と１０９とを接続するための回路の一配置例を概略的に示す。インター ロックリレー１２６によって制御されるインターロックコンタクト１２４と係合 スイッチ１０８とが直列接続されることが注意されよう。インターロックリレー １２６は、ＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥ信号を搬送するライン７８から電力を供給される 。係合スイッチ１０８はＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥ信号がライン７８上に存在しない限 り動作可能にならないため、手動動作の間でさえも安全インターロックが行なわ れることになり、これによって安全インターロックが行なわれる。この配置例は 、係合される所望のパッチバスを選択するための回転またはサンプホイールセレ クタ（rotary or thumb wheel selector）を含んでもよいスイッチ１２８を含む 。 図１４は、軸コントローラ８のフロントパネル１０２を概略的に示す。パネル がさまざまな信号パラメータの状態を示すための指示ランプ１０４を含むことが わかるであろう。これはまたＬＡＮ３と結合するためのイーサネットコネクタ１ ０５も含む。 この発明の原理は、二重マトリクスシステムに応用可能である。次に図１５か ら図２２を参照して二重マトリクスシステムの例を説明する。上述の単一マトリ クスの例においては、マトリクスノード上のパッチ単一スイッチクロージャはウ インチモータをＶＳＤ１０に接続するであろう。この概念を二重マトリクス構成 にも拡大することによって、パッチシステムの性能／コスト比を劇的に向上でき る。 図１５Ａは、モータスイッチマトリクス１２７とドライブスイッチマトリクス １２９とを備える二重マトリクス構成のパワースイッチング部分を概略的に示す 。この二重マトリクス構成は、軸コントローラ８とＶＳＤ１０とモータ６との間 に適切な接続を設けるよう配置できる。単一マトリクス構成の場合のように、二 重マトリクス構成においては、軸コントローラ８とＶＳＤ１０とモータ６との間 の一時接続が制御ネットワーク４によって確立される。これを達成するため、モ ータマトリクス１２７を上方のロウに確立し、ＶＳＤ１０のためのドライブマト リクス１２９を下方のロウに確立するよう配置することによって、二重マトリク ス構成を確立する。パッチバス２４は、モータマトリクスからドライブマトリク ス へ延びるマトリクスコラムを含む。 ドライブスイッチマトリクス１２９のロウへの入力はＶＳＤ１０からくる。ド ライブスイッチマトリクス１２９においては存在するパッチスイッチ３４がマト リクス内の矩形で示されている。ドライブスイッチマトリクス１２９内には、各 ロウ内に４つのスイッチ要素３４があり、各コラム内に３つのパッチスイッチ要 素３４がある。モータスイッチマトリクス１２７内には、各ロウ内に２つのパッ チスイッチ要素３４があり、各コラム内に３つある。マトリクス１２７のロウか らの出力はモータ６と接続されるようモータバス２６に結合される。マトリクス １２７および１２９内の各パッチスイッチ３０は単一マトリクス実施例のパワー パッチスイッチ３４に類似したものでもよい。 図１５Ｂは二重マトリクス実施例の他の部分を概略的に示す。より特定的には 、この図は信号の切換のために使用されるマトリクスを示しており、そのおおよ その形は図１５Ａに示したものと類似している。図１５Ｂはドライブ信号スイッ チマトリクス１４０およびモータスイッチマトリクス１４２を含む。マトリクス １４２のロウへの入力は軸コントローラ８からのものである。マトリクス１４２ からの出力はサテライトプロセッサモジュール４２へいく。マトリクス１４０お よび１４２内のパッチスイッチ３０は先述のものと類似する。マトリクス１４０ および１４２においては、図１７に概略的に示すパッチスイッチ１３２（Ｑモジ ュールスイッチ要素）によりパッチスイッチ３０を実現できる。図１６は、モー タ信号マトリクス１４２内のパッチスイッチ３２として使用できる信号パッチス イッチ要素１３１を概略的に示すブロック図である。スイッチ１３１は図５に示 すスイッチ３２と類似した動作をし、詳細な説明は必要ない。 モータ６およびＶＳＤ１０の両者を選択するため軸コントローラ８によって適 切な制御信号が与えられるということを考えれば、二重マトリクス構成の動作が 上述の単一マトリクスの例の動作と類似していることは当業者には理解されるで あろう。選択されるモータ６とＶＳＤ１０との間にパワー経路を設けるため、モ ータマトリクス１２７およびドライブマトリクス１２９の各々の中のパッチスイ ッチ３４の１つを同じバス２４に接続する必要があろう。 さまざまなアルゴリズムが特定の制御機能のために結合されるべきモータおよ びＶＳＤを選択するために採用され得る。この発明のシステムにおいて、単一ま たは複数のマトリクスで結合されるべきモータと閉じられるべきパッチスイッチ との選択は中央コントローラ２によって決定される。中央コントローラ２は好ま しくはマトリクスの全体にわたる状態もストアし、すなわち、どのパッチスイッ チがマトリクスにおいて閉じられるかについての情報をストアする。中央コント ローラ２はまた、ＶＳＤとモータとの間に接続を確立するためにどのスイッチを 閉じるべきかを選択するようルーチンングアルゴリズムを動作する。この情報も また中央コントローラにストアされる。中央コントローラはまた、システム内の 故障したコンポーネントをバイパスできるようにこれについての情報をストアす る。二重マトリクス方式のための簡単なルーチンングアルゴリズムが以下に提示 される。 マシンのグループのために二重マトリクスを介する１組の経路を見つける。 開始： グループの各モータごとに、 モータ（多数のマトリクスノード）に接続できる第１の利用可能なバス を見つける。 モータのための利用可能なバスがあるならば、 バスのための利用可能なドライブを求めようと有限数回試みる。 ドライブがバスのために求められ得るならば、 割当てられるようなモータ、バスおよびドライブに「ビジー（busy ）」（フリー（free）でない）をマーキングする。 バスまたはドライブが割当てられなかったならば、 現在のモータと関連した任意のバスを選ぶ。 選択されたバスと関連した任意のドライブを選ぶ。 選択されたドライブに接続されたバスの割当てを解除する（dealloca te）。 選択されたバスに接続されたドライブの割当てを解除する。 再びバスおよびドライブを現在のモータに割当てようと試みる。 割当て解除されたモータがあったならば、 初めに戻り、接続なしのモータに対して反復する。 有限数回反復した後、経路がないことを判断する。 中央コントローラ２は、それに結合される単数または複数のマトリクスに関す るストアされた情報を含み得る。このため、実行の際に必要となるルーチンング アルゴリズムが実行できるようになる。ある状況では、装置を作動させる（Comm ission）際に、確立されたマトリクスに適切な情報を中央コントローラがロード できるように、マトリクス情報テーブルを発生できるプログラムを中央コントロ ーラ２にインストールすることが好都合であり得る。また、これによって、マト リクスが変更される際に装置を変えることが可能となるであろう。 プログラミング言語Ｃにおけるコンピュータプログラムリストが付録Ｉに与え られる。このルーチンは上述の概略に基づいてパッチの「ルーチンングアルゴリ ズム」を実施する。このプログラムは、中央コントローラにストアされるかまた は中央コントローラにおけるソフトウェアによって発生されるマトリクステーブ ルを指すであろう。 二重マトリクス方式は、単一のマトリクスよりも少ないスイッチを用いて各モ ータと大きなグループのモータのためのドライブとの間にルートが見つけられる 確率を上げるだけでなく、数個のバスのうちの１つにドライブを割当てる能力の ために、高い度合のフォールトトレランスを与える。これは、いくつかのドライ ブまたは軸コントローラが用いられていないかも知れない場合であってもどのグ ループのモータにもドライブが割当てられ得るということを示す。 示される例（図１５）では、任意に選択された７個までのモータにＶＳＤ１０ が割当てられることができ、各々に対するパッチルートが求められる確率は１０ ０％である。この確率は８個のモータのグループに対しては９９．７％に、１２ 個のモータに対しては８５．６％に低下する。 マトリクスを介する経路が成功裏に求められる確率はマトリクスの設計のいく つかの相互に関連した特徴によって影響されることがわかる。マトリクスは主と して、「Ｒ」（パッチバス２４の数）と、「Ｐ」（各モータに利用可能なバスの 数）と、「Ｑ」（各ドライブに利用可能なバスの数）と、最後に、マトリクス内 の交点の個体数のパターンとによって特定される。 「Ｐ」がモータ１つあたりのスイッチの数であるので、これは整数値でなけれ ばならず、マトリクスが規則的であるために各モータに対して等しいべきである 。成功する確率は「Ｐ」が２である場合よりも「Ｐ」が３である場合に大きく高 まる。Ｐを３よりも大きくすると、マトリクスを構成する付加的なコストおよび 複雑性と比較して付帯的な利点が生じる。２４個のバスとモータ１つあたり３個 のスイッチ（Ｐ＝３）とに構成を拡張した図１５に示す例では、確率は１１個の モータでは１００％に、１２個のモータでは９９．５％に増大する。 同様に、「Ｑ」もまた整数でなくてはならない。ドライブよりも、はるかに多 くのモータが存在するので、「Ｑ」の増加はマトリクスに同じコスト効果を与え ず、したがって「Ｑ」は典型的に「Ｐ」よりも大きい。「Ｐ」および「Ｑ」が共 通のバスを分かち合うので、「Ｐ」および「Ｑ」はバスの数である「Ｒ」の因数 でなければならない。さらに、「Ｒ」は、どの一度にパッチングできなければな らないモータの最小の数よりも大きくなくてはならない。最後に、マトリクスの 交点の数は、可能であればどの２つのモータもバス接続の同じ組合せを共有しな いように選択される。 所与の応用のためのマトリクスの最適な構成はこれらの指針で設計され、何千 回ものルーチンングを試みるコンピュータシミュレーションで最適化される。 上述のように、軸コントローラ８は公知の軸コントローラと類似し得るが、単 一であれ二重であれマトリクス１８で通信を扱うための付加的な信号処理能力を 有する。図１５Ａおよび図１５Ｂに示すタイプの二重マトリクスシステムでは、 軸コントローラによって取扱われるべき付加的な信号は以下を含む。 ＱＢＵＳ＿ＦＲＥＥ 入力信号は（ハイであるとき）軸コントローラおよびＱ− モジュールにその特定のＱ−モジュールスイッチのための パッチバスが事実上フリーであることを示す。 ＱＧＲＰ＿ＦＲＥＥ 入力信号は（ハイであるとき）軸コントローラ８にその特 定のＱ−モジュールにおける他のＱ−スイッチが選択され ていないことを示す。すなわち、軸コントローラ８は一度 に１個のパッチバスしか選択できない。 Ｑ＿ＥＮＧＡＧＥ 出力信号は（ハイになるとき）、特定の選択されたＱ−モ ジュールスイッチに、それ自体十分に活性化し、またその 関連のパワーコンタクタを活性化させるようにコマンドを 出す。これはパワーコンタクタマトリクスを介する経路の 第１の部分を形成する。 Ｑ＿ＨＯＬＤ Ｑ−ＥＮＧＡＧＥ信号に選択されたＱ−スイッチエレメン トを活性化させるためにハイでなければならない出力信号 。この信号は特定のＱ−スイッチが活性化される間ハイで あり続ける。この信号がローになるならば、特定のＱ−ス イッチおよびパワーコンタクタは分離される。 ＰＢＵＳ−ＦＲＥＥ Ｑ−マトリクスのＱＢＵＳ−ＦＲＥＥと同じ機能を有する がＰ−モジュール上にある。信号はＱ−モジュールおよび パッチバスを介してＰ−モジュールに送られる。 ＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥ Ｑ−マトリクスのＱＧＲＰ＿ＦＲＥＥと同じ機能を有する がＰ−モジュール上にある。信号はＱ−モジュールおよび パッチバスを介してＰ−モジュールに送られる。 Ｐ＿ＥＮＧＡＧＥ Ｑ−マトリクスのＱ−ＥＮＧＡＧＥと同じ機能を有するが Ｐ−モジュール上にある。信号はＱ−モジュールおよびパ ッチバスを介してＰ−モジュールに送られる。 Ｐ＿ＨＯＬＤ Ｑ−マトリクスのＱ−ＨＯＬＤと同じ機能を有するがＰ− モジュール上にある。信号はＱ−モジュールおよびパッチ バスを介してＰ−モジュールに送られる。 ＭＳＥＬ０−３ ２進ニブル出力信号はＱ−モジュール／パッチバスを介し て各Ｐ−モジュール上のニブル比較器に送られる。ニブル が特定のＰ−モジュールＤＩＰスイッチ設定と適合するな らば、そのＰ−モジュールがＳＥＬＥＣＴＥＤである（し かしながら、これまでのところＥＮＧＡＧＥＤでない）。 ＢＵＳＢＵＳＹ 軸コントローラへの入力信号は（ハイであるとき）特定の 信号バスが事実上別の軸コントローラ／Ｑ−モジュールに よって係合されることを示す。 ＳＥＬＥＮＡＢ Ｑ−モジュールスイッチが選択されるときに軸コントロー ラ／Ｑ−モジュールに特定のバス−ビジー信号をアサート させる出力信号。バス上の他のＱ−モジュールにそのバス が現在選択されていることを示す。 ＣＨＡ ウインチモータ位置エンコーダから生じる入力エンコーダ 信号（第１の直角位相コード化チャネル信号）。サテライ トプロセッサモジュール４２からＰ−モジュール−バス− Ｑ−モジュールを介して送られる。 ＣＨＢ ウインチモータ位置エンコーダ１８から生じる入力エンコ ーダ信号（第２の直角位相コード化チャネル信号）であり 、サテライトプロセッサモジュール４２からＰ−モジュー ル−パッチバス−Ｑ−モジュールを介して送られる。 ＺＭＡＲＫ ウインチモータ位置エンコーダ１８から生じる入力エンコ ーダ信号（エンコーダ「ゼロ位置」指示パルス）。サテラ イトプロセッサモジュールからＰ−モジュール−パッチバ ス−Ｑ−モジュールを介して送られる。 ＴＸＤ サテライトプロセッサモジュール４２に送信される直列デ ータ。サテライトプロセッサモジュールのコマンドと一般 的な制御とを与える。 ＲＸＤ サテライトプロセッサモジュール４２から受信される直列 データ。サテライトプロセスまたはモジュールの状態を読 出させ、またコマンドのハンドシェイキングおよび確認の ために用いられる。 ＦＷＤＯＴＲ 前方オーバトラベル安全信号。これはサテライトプロセッ サモジュール４２から送られる。 ＲＥＶＯＴＲ 逆オーバトラベル安全信号。これはサテライトプロセッサ モジュール４２から送られる。 ＡＵＸＩＮ１ 第１の補助安全信号。これはサテライトプロセッサモジュ ール４２から送られる。これはまたバックアップ安全信号 としても用いられ得る。 ＡＵＸＩＮ２ 第２の補助安全信号。これはサテライトプロセッサモジュ ール４２から送られる。これはバックアップ安全信号とし ても用いられ得る。 ＱＳＥＬ０−２ Ｑ−モジュールＰＣＢ上の６個のＱ−スイッチの１つを選 択する（またはどれも選択しない）ために用いられる３ビ ットコード化出力信号。これはＳＥＬＥＣＴのみであり、 係合しない。 いくつかの付加的な処理が軸コントローラ８に含まれるマイクロプロセッサ６ ９によって実行される。軸コントローラはコマンドタイプフィールド９において コマンドのタイプを解釈する。これらのコマンドタイプのうち４つが以下に概説 される。 １．Set Motor IDコマンド サテライトプロセッサモジュール４２はモータ（バッテン）の数でダウンロー ドされ得る。このコマンドは必要なウインチを接続するために低レベルのパッチ バスアドレスとＰ−モジュールアドレスとを特定すべきである。信号パッチはＰ モジュールおよびＱモジュールによって接続されなくてはならない。信号は直列 のＴＸＤラインおよびＲＸＤラインによって通信される。 ２．Configure Axisコマンド サテライトプロセッサモジュール４２は軸の絶対位置のようなウインチモータ に特定の何らかのパラメータでダウンロードされる。信号はパッチＴＸＤライン およびＲＸＤラインを介して送られる。軸コントローラ８がサテライトプロセッ サモジュール４２へのパッチルートを確立するときは必ず、これはサテライトプ ロセッサモジュールにストアされるモータの数を読出し、その数がコマンドパケ ットにおけるものと同じであることを確かめなければならない。 ３．Matrix Poll コマンド 軸コントローラ８に、どのパワーパッチコンタクタにも係合せずに、特定のサ テライトプロセッサモジュール４２への信号ルートを活性化させるよう要求する 。用いられるべきパッチバスは中央コントローラ２によって示される。軸コント ローラ８はバスのコンテンションと他の異常とを点検する。これはＢＵＳＢＵＳ Ｙラインによって行なわれる。ルートが作られ得るならば、バスがＳＥＬＥＮＡ ＢラインおよびＱＳＥＬ０−２ラインを介して選択される。軸コントローラはＴ ＸＤ／ＲＸＤを介してサテライトプロセッサモジュールからウインチモータの位 置と状態とを入手し、中央コントローラ２に応答する。信号ルートは後のポル（ poll）コマンドがこれを変更するまで維持される。 ４．Matrix pre-move コマンド プリムーブ（pre-move）コマンドは特定のパッチバスを用いて軸コントローラ ８に特定のウインチへのパッチルートに係合するように命令する。これはＱ／Ｐ ＿ＥＮＧＡＧＥ信号およびＱ／Ｐ＿ＨＯＬＤ信号を用いて行なわれる。パッチス イッチエレメントは前もってＳＥＬＥＣＴＥＤであるべきである。軸コントロー ラ８はＢＵＳＢＵＳＹを介するコンテンションおよび他の異常とＲＸＤ信号の整 合性または実際の存在とを点検する。ルートが作られ得るならば、軸コントロー ラ８は必要とされる２つのパワーコンタクタに係合し、かつ（インターロック監 視信号Ｑ／Ｐ ＢＵＳ＿ＦＲＥＥおよびＧＲＰ＿ＢＲＥＥを用いて）パッチを確 認しようと試みる。軸コントローラ８はそのウインチモータの位置および状態を サテライトプロセッサモジュール４２から読出されるように初期化し、中央コン トローラ２に応答する。 軸コントローラ８は通常、パッチ診断を含むように拡張され得るサービスポー トＣＬＩを含み、中央コントローラ２からの制御信号なしでさまざまなウインチ モータ６の故障検出または局所制御のために手動でパッチを駆動させるようコマ ンドを出す。 次に図１８を参照すると、各軸コントローラ８は１つのＶＳＤ１０と１つのＱ −モジュールとに直接接続され、その各々が６つのパッチスイッチ１３２を含み 、その１つだけが明確に例示するために図１８に示される。同様に、Ｐモジュー ルは３つのパッチスイッチ１３１から構成され、再び１つだけが図１８に示され る。システム全体は複数個のコントローラ８、ＶＳＤ１０、Ｑ−モジュールおよ びＰ−モジュールを含み、そのすべてがＬＡＮ３にかけて送られる信号によって 中央コントローラ２により制御される。軸コントローラ８からＰ−モジュールへ の制御または状態信号のための直接接続はない。これらの信号はそれ自体、パッ チバスのパッチスイッチを用いて、軸コントローラ８からその取付けられたＱ− モジュールを介して選択されたＰ−モジュールに送られる。ＶＳＤ１０からＰモ ジュールへの制御および状態信号はＱモジュールによってパッチ信号バスへとス イッチングされる。パッチスイッチ１３２（Ｑモジュール）が一旦ドライブマト リクスにおいて閉じられると、モータマトリクスにおける１６個のモジュールの うち の１つが選択され得る。実際の数は詳細なパッチ設計に依存する。これはＭＯＴ ＯＲ ＳＥＬＥＣＴ信号バス１３３（４ライン）によってもたらされる。所望の モータスイッチエレメント１３１（Ｐ−モジュール）をアドレス指定した軸コン トローラ８は次にモータスイッチに係合し、それによってパッチルートを完成す る。モータコンタクタマトリクスおよびドライブコンタクタマトリクスとは別個 のインターロックによって、２つ以上のスイッチが各マトリクスのいずれかのロ ウまたカラムで作動されることが防がれる。 パワーパッチを妨げる必要なしに、サテライトプロセッサモジュール４２を接 続することによってウインチ状態をポーリングする軸コントローラ８の能力は二 重マトリクス方式で保持される。しかしながら、共通のパッチバスを分かち合う ２つ以上の軸コントローラ８が同じバスを同時にアドレス指定することを防ぐた めの手段を含むことが好ましい。これは安全インターロックのために最終的には パワーパッチに故障を引起こさないかもしれないが、パッチ信号バスにおいて同 じ直列リンクで送信しようと試みる２つ以上のサテライトプロセッサモジュール ４２の間でコンテンションが生じるであろう。 図１９は図１８に示す回路の代替例である。この図は、図１５Ａのモータスイ ッチマトリクス１２７およびドライブスイッチマトリクス１２９を図１５Ｂのド ライブスイッチマトリクス１４０およびモータスイッチマトリクス１４２ととも に示す。 図２０は変更された形態の二重マトリクス実施例を概略的に示す。この実施例 では、ＬＡＮ３は中央コントローラ２からサテライトプロセッサモジュール４２ へと直接拡張し、それによって中央コントローラ２がＬＡＮによってサテライト プロセッサモジュール４２からそれに送信された情報に基づいて完全なシステム 状態を確立することを可能にする。このシステム状態はマトリクスにおけるパッ チスイッチから完全に独立して集められることができ、したがってさらなるシス テムの信頼性の点検をもたらすために用いられ得ることが認識される。この実施 例ではまた、Ｐモジュールのパッチスイッチ１３１が、軸コントローラ８からマ トリクス１２７および１２９を介する信号によってではなく、Ｐモジュール制御 バス１３５によってサテライトプロセッサモジュール４２により直接制御される 。 この方式では、Ｐモジュールのパッチスイッチとサテライトプロセッサモジュー ル４２との間には１対１の対応がある。Ｐモジュールのスイッチ１３１とサテラ イトプロセッサモジュール４２との機能は単一のモジュールに結合できる。この 実施例では、トポロジーがより容易に理解可能であり、信号マトリクスバスによ り少ないコンダクタを生じる。 図２１はさらなる変更された形態の二重マトリクス実施例を概略的に示す。こ の配列は、ＬＡＮ３が中央コントローラ２からの直接制御をＱモジュールに与え るよう拡張されている点を除き、図２０と本質的に同様である。 図２２はさらなる変更された形態の二重マトリクス実施例を概略的に示す。こ の実施例では、中央コントローラ２はＱモジュールのパッチスイッチ１３２をＬ ＡＮ３により直接制御する。サテライトプロセッサモジュール４２は、図１９の 場合のように、マトリクス１２７および１４２のパッチスイッチをサテライトプ ロセッサモジュール４２から直列データリンク１１８を介して制御する。 図２３および図２４は、それぞれパッチスイッチ１３２および１３１のグルー プを含んだドライブスイッチＱモジュールおよびモータスイッチＰモジュールの ためのフロントパネル構成の例を示す。図２３において図示されるように、ドラ イブスイッチＱモジュールのフロントパネルはそこにおけるパッチスイッチ１３ ２を手動で係合または分離させるための係合スイッチ１０８および解除スイッチ １０９を含み得る。パネルはパッチスイッチ１３２の状態を示すための表示ＬＥ Ｄ１１１および１１２を含み得る。上述のように、図６の回路図は表示ＬＥＤ１ １１および１１２がパッチスイッチ１３２の状態を示すために接続されるかまた は照らされる態様を例示する。より特定的に、各ＬＥＤ１１１はパワーパッチス イッチ３４のコンタクト４６に結合され、それによって、選択されたモータバス ２６がビジーであるときに照らされる。各ＬＥＤ１１２は効果的にリレーコイル ８０と並列に接続され、Ｐ＿ＡＣＴＩＶＥ信号が存在するときに対応する、モジ ュール内のスイッチエレメントが係合しているときに照らされる。 図２４は、多数のパッチスイッチ１３１をそこに含むモータスイッチＰモジュ ールのフロントパネルを図示する。パネルはそこにおけるスイッチの状態を示す ための表示ＬＥＤを含み得る。パネルは、そこにおけるパッチスイッチ１３１を 手動で係合または分離させるための多数の係合スイッチ１４０と解除スイッチ１ ４２とを含み得る。 この発明の制御システムは以下のように要約され得る多くの利点を有すること が当業者によって認識されるであろう。 １．パッチ制御論理は中央コントローラ２に集中されるのではなく、制御ネット ワーク４に分配される。 ２．各軸コントローラ８は、その運動制御機能に加え、多数のパッチスイッチ３ ０の制御および監視にも責任を有する。軸コントローラはそのウインチ制御パッ チバス２４上の多数のパッチスイッチに対処できる。 ３．単一のモジュールが各モータ６専用のものである。モジュール内の各パッチ スイッチ３０は異なった軸コントローラ８によって制御され、監視される。（図 ３では、パッチスイッチモジュールは２つのスイッチ３０を含むが、その数はシ ステムごとに異なり得る。） ４．パッチマトリクスのトポロジーは各応用ごとに最適化され得る。すなわち、 必要とされるＶＳＤの数とモータ１つあたりのパッチスイッチ３０の数とは各応 用に適合するように変化可能である。 ５．パッチスイッチモジュールは異常なスイッチ動作と制御されないモータ軸運 動とを防ぐために新規な安全インターロックを組入れる。より特定的には、重要 な安全スイッチからの信号が２つの経路を介して中央コントローラ２に利用可能 である。これらは直列プロセッサ４２によって直列に送信され、またハードワイ ヤード化される。これが安全性を高める。 ６．パッチスイッチモジュールは、軸コントローラインターフェイス論理と関連 して、何らかのモータの状態（たとえば、その絶対位置、安全スイッチおよびセ ンサ入力等）がパワーパッチスイッチ３４を活性化または変更させる（すなわち 、ドライブパワー回路をモータに接続する）必要なしに監視できる機構を与える 。したがって、モータの状態は現在活性化しているパワーパッチ３４を妨げずに 判断できる。 ７．パッチスイッチモジュールはフロントパネルに独立した手動バックアップ制 御装置とインジケータとを含み得る。このため、軸コントローラプロセッサが故 障するかまたは利用不可能となる場合にパッチスイッチのセットアップが手動で 行なえる。 ８．マトリクスの軸側に置かれたサテライトプロセッサモジュール４２は増分位 置エンコーダ１８の使用を可能とする。サテライトプロセッサモジュール４２は 、それが接続されるモータ６の軸の位置を常に思い出すことを可能にする回路を 含む。ルートが軸コントローラ８とモータとの間でマトリクスを介して確立され ると、サテライトプロセッサモジュール４２は動作の開始前にモータアクセス位 置をコントローラ８に伝送する。軸コントローラ８は次にその制御アルゴリズム においてこの位置を用いる。このため、システムのより信頼性の高い動作が生じ る。増分エンコーダ１８の代わりに、絶対エンコーダが用いられてもよい。 ９．サテライトプロセッサモジュール４２は信号マトリクスルートの精度を確認 可能にする。この発明の好ましい実施例では、各パワーパッチコンタクタにおけ る補助コンタクト８７および８９が、信号を与える「ロウ」および「カラム」を もたらすために用いられるＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥ信号およびＰＧＲＰ＿ＦＲＥＥ信 号を発生するために用いられる。これらの信号を発生するための技術およびこれ らが用いられる態様がさらなるシステムの信頼性を提供する。 １０．この発明の好ましい実施例では、モータのバックグランドの状態を監視す ることが可能である。これは、接続されるモータの状態を集めるために、直列通 信リンクを介してポーリングされるべきサテライトプロセッサ４２を配列するこ とによって達成できる。 １１．この発明の好ましい実施例によって、パワーマトリクスコンタクト４６は 電気パッチスイッチ３２内のスイッチとは独立してスイッチングされることが可 能となる。これは、信号マトリクスルートがパワーリレーを動作するかまたはそ の条件に影響を及ぼさずに確立できることを意味する。もしこのようにならなけ れば、モータのバックグランド状態の監視は実用的ではないであろう。なぜなら ば、パワーリレーを頻繁にスイッチングすることが必要となり、これは過度の摩 耗、ノイズおよび低速動作につながるであろうためである。 １２．この発明の好ましい実施例は大域緊急停止条件を発生するために用いられ 得る。ある状況では、サテライトプロセッサモジュール４２はモータ軸の不法運 動を検出可能である。モータ軸が現在パッチングされている、すなわち、パッチ スイッチ３０を介して軸コントローラ８およびドライブ１０に接続されているな らば、サテライトプロセッサはこの条件を制御する軸コントローラ８に信号し、 適切な動作が行なわれ得る。しかしながら、（パワーマトリクスの誤動作で生じ 得るような）モータ軸が適切にパッチングされない条件で不法運動が検出される ならば、サテライトプロセッサモジュール４２は介入する力を通常有さないであ ろう。この可能性に対処するために、サテライトプロセッサモジュール４２には 中央緊急停止システムに接続できる大域緊急停止出力が設けられ得る。このよう な信号はすべての機械または規定された区域内のすべての機械の動作を阻止する ために用いられ得る。これは図１９から図２２に示す緊急停止システム１４４に よって図示される。 この発明の原理は舞台装置に関連したモータの制御以外の状況にも適用可能で あると当業者によって認識されるであろう。 多くの変更がこの発明の精神および範疇から逸脱せずに当業者には明白となる であろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 5/46 Ｇ０５Ｂ 15/02 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数個の電気装置（６）を制御するための制御システムであって、前記シス テムは、前記装置の機能を制御するための中央コントローラ（２）と、中央コン トローラ（２）と前記装置との間に結合されたネットワーク（４）とを含み、前 記ネットワークはドライブ信号を前記電気装置に与えるための複数個の装置ドラ イバ（１０）を含み、ドライバの数は装置の数より少ないシステムであって、ネ ットワークが、中央コントローラ（２）から装置（６）へのネットワークを介す る通信を可能にする知的装置（８）を含むことを特徴とする、システム。 ２．ネットワーク（４）は、制御パッチバス（２４）、装置バス（２６）、およ び論理素子（３０）によって規定されるマトリクス（２８；１２７，１２９；１ ４０，１４２）を含み、前記論理素子は前記マトリクスにおいて分配され、選択 されたバスを結合するように動作可能であり、それによって、前記知的装置（８ ）からの制御を受けて、どの装置（６）がそれぞれの装置ドライバ（１０）に結 合されるかを判断する、請求項１に記載の制御システム。 ３．ネットワークは、マトリクスのノードに選択的に設けられるパッチスイッチ を含む、請求項２に記載の制御システム。 ４．電気装置は電気モータ（６）を含む、請求項３に記載の制御システム。 ５．遠隔処理手段（４２）が各モータに関連付けられる、請求項４に記載の制御 システム。 ６．センサがモータに結合され、センサ（１８，２０）からの出力が関連のモー タの遠隔処理手段（４２）に入力される、請求項５に記載の制御システム。 ７．前記処理手段は前記中央コントローラとは独立してセンサからデータをスト アするためのメモリを含む、請求項６に記載の制御システム。 ８．中央コントローラは局所区域ネットワーク（３）によって前記知的装置に結 合され、中央コントローラは信号パケット（５）を発生するように配列される、 請求項３から７のいずれか１つに記載の制御システム。 ９．各コマンドパケットは知的装置のためのアドレスフィールド（７）と、コマ ンドフィールド（９）と、データフィールド（１１）とを含む、請求項８に記載 の制御システム。 １０．知的装置は処理手段（６９）を有する軸コントローラ（８）を含み、処理 手段（６９）は、前記コマンドパケット（５）を受け、アドレスマッチを検査し 、前記コマンドフィールドからコマンドタイプを解釈し、前記データフィールド から命令を解釈するように動作可能である、請求項９に記載の制御システム。 １１．中央コントローラは、前記装置ドライバ（１０）の１つに結合されるべき 特定の電気装置（６）の選択のために前記データフィールドにデータ命令を入力 する、請求項１０に記載の制御システム。 １２．前記データフィールド（１１）におけるデータ命令はさらに、前記１つの 装置ドライバ（１０）から前記特定の電気装置（６）へのルートを確立するため に、選択されたパッチスイッチ（３０）を閉じるための命令を含む、請求項１０ に記載の制御システム。 １３．軸コントローラにおける処理手段（６９）は、選択されたパッチスイッチ （３０）を閉じるための前記命令に応答して、選択されたパッチスイッチ（３０ ）に送信されるパッチ制御信号を発生する、請求項１２に記載の制御システム。 １４．軸コントローラ（８）は選択されたパッチスイッチ（３０）の状態を点検 する、請求項１３に記載の制御システム。 １５．前記選択されたパッチスイッチが閉じた後、通信リンク（６６，６８）が 遠隔処理手段（４２）と軸コントローラ（８）との間でそこを介して確立され、 軸コントローラは選択された電気装置（６）に関連した情報を含む中央コントロ ーラへの通信のための状態信号パケットを発生する、請求項１４に記載の制御シ ステム。 １６．マトリクスは単一のマトリクス（２８）を含む、請求項３から１５のいず れかに１つに記載の制御システム。 １７．マトリクスは二重マトリクス（１２７，１２９；１４０，１４２）を含む 、請求項３から１５のいずれか１つに記載の制御システム。 １８．各パッチスイッチ（３０）は電気スイッチ手段（３２）およびパワースイ ッチ手段（３４）を含む、請求項１６または１７に記載の制御システム。 １９．電気スイッチ手段およびパワースイッチ手段は独立して動作でき、中央コ ントローラ（２）は前記パワースイッチ手段の状態を変更せずに前記装置（６） を監視できる、請求項１８に記載の制御システム。 ２０．パワースイッチ手段は、前記装置（６）へのパワーを制御するためのパワ ーコンタクト（４６）と、パッチスイッチ（３０）が係合されているか、または 係合されている制御パッチバス（２４）にあるかを示す制御信号（ＰＧＲＰ＿Ｆ ＲＥＥ，ＱＧＲＰ＿ＦＲＥＥ，ＰＢＵＳ＿ＦＲＥＥ，ＱＢＵＳ＿ＦＲＥＥ）を発 生するための制御コンタクト（８７，８９）を含む、請求項１８または１９に記 載の制御システム。 ２１．ＬＡＮ（３）が前記遠隔処理手段（４２）に結合される、請求項５に直接 的または間接的に追加されるような請求項３から１５のいずれか１つに記載の制 御システム。 ２２．ＬＡＮは前記パッチスイッチの少なくともいくつかに結合される、請求項 ５に直接的または間接的に追加されるような請求項３から１５のいずれか１つに 記載の制御システム。 ２３．制御バス（１３５）が前記パッチスイッチ（３０）の少なくともいくつか と前記遠隔処理手段（４２）との間に結合される、請求項２１または２２に記載 の制御システム。 ２４．複数個の電気装置（６）を制御するための制御システムであって、前記シ ステムは、前記装置の機能を制御するための中央コントローラ（２）と、中央コ ントローラ（２）と前記装置との間に結合されたネットワーク（４）とを含み、 前記ネットワークはドライブ信号を前記電気装置に与えるための複数個の装置ド ライバ（１０）を含み、ドライバの数は装置の数より少ないシステムであって、 装置（６）の各々が、結合された装置（６）の状態を示す信号をストアし、与え るサテライトプロセッサ（４２）を含むことを特徴とする、システム。