JPS58127439A - 光デ−タ入出力装置 - Google Patents

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】 ａ　技術分野 本発明は光パルスによるデータ入出力装置に係り、プラ
ントの各所に散在する入出力点の情報を受け、中央処理
装置との間に光伝送路を用いて情報の授受をシリアル伝
送にて行う光パルスデータ入出力装置に関する。

ｂ　従来技術 理装置に取り入れて処理した後プラントの操作点（以後
出力点とする）に制御信号を出力するプラントの制御に
於て、中央処理装置として一般にプロクラマブルコント
ローラやプロセスコンピュータ等が広く用いられている この場合、プラント入出力点社中央処理装置より遠方に
あり、また、これらの入出力点がプラントに多数あるた
め膨大な配線が必要となシ、配線工事、ノイズじやへい
用ダクト設置等の費用が多大になる。また、中央処理装
置にこれらの配線が集線されるため中央処理装置の箱体
中、入出力端子台が装置の大半を占め、配線径路のノイ
ズじゃへい、電気的絶縁を得る丸め、中央処理装置では
これらの配線１本毎に、フォトカップラ勢の電気的絶縁
素子と、ノイズフィルタを入れなければ々らず、これら
の入出力インタフェース部が中央処理装置の占有体積の
大半を占めると言っても過言でない状況である。

Ｃ発明の目的 本発明は以上の事由に鑑みてなされたものであって、本
発明の第１の目的は多数のプラント入出力点と中央処理
装置間を１本のループ状光フアイバ伝送路で結び、配Ｉ
Ｉ総延長を最短にし、配線費用、配線工事費、ダクト設
置費用を少彦くすることを目的とする１、 第２の目的は中央処理装置に唯１本の送信用光ファイバ
と他の唯１本の受信用光ファイノ（のみが配線されるだ
けにし、中央処理装置の入出力インタフェースを簡単化
することである。

第３の目的は伝送媒体として光を使うことによシブラン
ト入出力点と中央処理装置間の電気的絶縁をとシ、また
、電気ノイズに強い伝送路を得ることでおる。

第４の目的は従来のループ状光データウェイに比し、清
単な制御方式をとることＫより、子局の構成を簡易化し
、しかも伝送速度が高速で、多数の子局を中継し得るル
ープ状光データウェイを得ることである。

第５の目的は中央処理装置がディジタルコンピュータ等
のディジタル回路のとき、咳ディジタル回路に好都合な
ディジタル形式で子局と情報を入出力できることを目的
とする。

ｄ　発明の構成・作用 以下、図面によって、本発明の構成、作用を説明する１
、第１図は本発明の実施例の全体の構成図を示す。中央
処理装置１と、ｎ個のプラント入出力点に配置される子
局４（１）、４（２）、・・・、４（ｎ−１）。

４（ｎ）と、中央処理装置１とこれらの子局間を光ファ
イバ７（１）、？（２）、　−、７（ｎ）、　７（ｎ＋
１）でループ状に接続して構成する。中央処理装置ｌの
送信端２より出射する光パルスは光ファイバ７（１）を
通シ、子局４（１）の受信端５（１）に達する。以下、
同様にして、子局４（ｉ−ｔ）の送信端６（１−１）よ
り出射する光パルス社光ファイバ７（１）　金通り、子
局４（１）の受信端５（１）に達し、最後に子局４（ｎ
）の送信端６（ｎ）より出射する光パルスは光ファイバ
７（ｎ＋１）を通り、中央処理装置１の受信端３に達す
る。

次に第１図の作用を第２図のタイミング図によって説明
する、第２図に示し圧倒では、子局４（１）が１ビツト
のデータを、子局４（２）は２ビツトのデータを、子局
４（ｎ−１）　、　４（ｎ）は各々１ビツトのデータを
入出力するように割り当てられた場合の例金示す。

中央処理装置１はその出力端２から第２図の１フレ一ム
時間ＴＦ中に、子局４＜１）、　４（２）、−、４（ｎ
　’）へ送信するデータとして第２図２で示した光ノ（
ルス波形で出射する。即ち、まず、フレーム先頃で短い
パルス幅Ｔｔのトークンパルスを出射する。

（トークンパルスは１フレ一ム先頭で１回だけ出力され
る。）次に１時間毎にパルス立上り前縁を持つパルス幅
ＴＲＩ、Ｔ真２＊　ｒ　Ｔ１２ｂ　＋・・・、　Ｔｌ１
ｍ−１＋ＴＩ＋ａのパルス列を順次出射して１フレーム
のデータの送信管完了し、以後、次のフレーム伝送に移
り同様々動作をくシ返し、１フレ一ム時間ＴＦ毎に全プ
ラント入出力点のデータを中央処理装置ｔで更新する。

中央処理装置１が子局４（１）〜４（ｎ）へ送信するデ
ータ情報は第２図２のパルス幅質調されたノ（ルス列の
パルス幅ＴＲＩ〜Ｒ１ｍに含まれていて、これらのパル
ス幅はロジック１０′情報とロジック１１′情報に対応
して、パルス＠Ｔ・またａ　Ｔ１の＊ｔ−とるものとす
る。また、ＴＲ１は中央処理装置ｌが子局番（１）に送
信する１ビツト情報をＴ１１ｍ、ＴＲ１４は子局４（２
）へ送信する２ビツト情報を、ＴＲａ−１は子局４（ｎ
−１）へ送信する１ビツト情報を、ＴＲｆｉは子局４（
ｎ）へ送信する１ピツ（情報を意味する、。第２図のパ
ルス幅’ｒ、　、’ｒｅ　、　Ｔ、には次の関係がある
ようＫする。

’ｒ、　−−Ｔ　、　’ｒ、−’−’ｒ　、　Ｔ、＝釡
Ｔ１ ２３ 第２図２のパルス列は光ファイバ７（１）の伝送遅れ時
間ｔｄだけ遅れて、子局４（１）の受信端５（１）で受
信される６＋局４（１）はその出力端６（１）に第２図
６（１）に示すパルス列を出射する。即ち、受信端５（
１）にまずパルス幅Ｔｔのトークンパルスを受信すると
、ｌフレーム中１回だけ来るこのパルス幅の短いトーク
ンパルスを検出し、この受信トークンパルスの立上り前
縁に一致したパルス幅Ｔｓｌの光パルスを受信トークン
パルスの受信時刻の位１以後タイムスロットとする）に
置き換えて出力端６（１１より出射する、この時の送信
パルス幅Ｔ８１は子局４（１）が中央処理装置１へ送信
するデータ情報となり、子局４（１）へ入力されるプラ
ント入力点のロジック状態１０′％１′に対応して、パ
ルス幅Ｔ８１はＴｏ　　またはＴ１　　の値をとる。（
第２図６（１）の例ではプラント入力点状態が％ＱＩで
Ｔｌ１ｌ　＝　Ｔ６の場合を示す。） 次に子局４（１）がトークンパルスＴｔにＶ〈パルスｌ
［ＴＲ１のパルスを９信すると、パルス幅ＴＲＩが’ｒ
ｅかＴｌであるかを検出しく第２図の場合ＴＲ１＝７１
）、これに相当したロジック情報％ＱＩ　、Ｊ＃を記憶
し、子局番（１）に接続されているプラント出力点へ出
力する。（第２図の場合は１１１を出力する。）また、
このとき子局４（１）は第２図６（１）に示す如く、受
信パルスＴＲＩの前縁に一致した、パルス幅Ｔｔのトー
クンパルスヲ受信パルスＴＲＩのタイムスロットに置き
換えてその出力端６（１）より出射する。

以後、子局４（１）はその受信端５（１）に第２図２の
パルス幅Ｔ、！、、　Ｔ凰ｔｈｅ・・・＋　ＴＲ＋＋　
１＋　ＴＲｍのパルス列の伝送遅れ時間ｔｄだけ遅れた
パルス列を受信し、これを再生中継して、その送信端６
（１）より第２図６（１）に示すようなパルス幅ＴＲ１
ｍ、・・・ＩＴＲ＋＋のパルス列を出射する。（この中
継モードは子局４（１）が次のフレームのトークンパル
スを受信するまで続く。　） さて、第２図６（１）に示す子局４（１）よりの送信光
パルス列は光ファイバ７（２）の遅延時間ｔｄだけ遅れ
て、子局４（２）の受信端５（２）で受信される。子局
４（２）Ｆｉその出力端６（２）に第２図６（２）に示
すパルス列を出射する。即ち、子局４（２）はまずパル
ス幅Ｔｌ１ｌのパルスを受信したとき、中継モードとな
っているので、この受信パルスＴｉ１ｌを単に中継して
その出力端６（２）よりパルス幅Ｔａ１ｌを出射する。

続いて、パルス幅Ｔｔのトークンパルスを受信すると、
このトークンパルスの前縁に一致した、パルス幅Ｔ　ｇ
　Ｉ　Ｍの光パルスを受信トークンパルスのタイムスロ
ットに置き換えて、その出力端６（２）より出射する。

この時の送信パルス幅Ｔｌ１ｍは子局４（２）へ入力さ
れるプラント入力点ａのロジック状態％０１　、％ｌＩ
に対応して、パルス幅Ｔ・、Ｔｌのいずれかの値をとる
。（第２図６（２）ではプラント入力点色が１１′で”
　１１２　ａ　＝　ＴＩの場合を示す。）子局４（２）
は次に１パルス幅ＴＲ１ｍのパルスを受信すると、その
パルス幅がＴｏかＴＩであるかを検出し、その結果を記
憶し、子局４（２）に接続されているプラント出力点１
へ出力する。着た、このとき、子局番（２）は受信パル
スＴＩ鵞ａの前縁に一致したパルス７８！Ｉｔの光パル
スを受信パルスＴＲ１ｍのタイムスロットに置き換えて
、その出力端６（２）よ抄出射する。との時の送信パル
ス幅Ｔｓｚｂ　Ｆｉ子局４（２）Ｎ入力されるプラント
入力点すのロジック状態に対応して、パルス幅Ｔｅｔた
はＴ１の値をとる。（第２図６（２）ではプラント入力
点すが１０′でＴＩ！！ｂ＝ＴＩの場合を示す。） 子局４（２）は次にパルス幅Ｔ’１ｔｚｂのパルスを受
信すると、該パルス幅を検出し、その結果を記憶し、子
局４（２）に接続されているプラント出力点すへ出力す
る。また、この時受信パルス’ｒＲ宜すの前縁に一致し
たパルス幅Ｔｔのトークンパルスを受信パルスＴＲ意す
のタイムスロットに置き換えて、その出力端６（２）よ
り出射する。

以後、子局４（２）は自局割り当てビット数が２ピツ）
Ｋ設定されていることを知っているので、受信パルス列
を単に中継して、その出力端６（２）より受信パルス幅
と同じパルス幅のパルス列を出射する。（この中継モー
ドは子局４（２）が次のフレームのトークンパルスを受
信するまで続く、）以下同様に、各子局４（３）、・・
・、　４（ｎ−１）＃′ｉ）−クンパルスを受信すると
、自局から中央処理装置１へ送信する第１番目のデータ
に対応して、パルス幅変調したパルスを受信トークンパ
ルスの前縁に一致して送信し、トークンパルスに続く、
自局割り当てビット数の中央処理装置１よシ自局宛の各
受信パルスのパルス幅を検出して各々記憶し、プラント
出力点へ出力する。また、この時、自局宛の受信パルス
のタイムスロットに自局より中央処理装置１へ送信する
第２番目以降のデータでパルス幅変調したパルスに置き
換えて順次送信し、自局宛の最後の受信パルスのタイム
スロットをトークンパルスで貴き換えて送信する。そし
て以後の受信パルスは全て単に中継して送信する。

かくシて、トークンパルス社各局で、１フレ一ム中１回
だけ受信され、該トークンパルスは受信パルス列中の自
局宛データのタイミング指標とな９、また、自局が中央
処理装置１ヘデータを送信すべきタイムスロットの指標
となる。

このトークンパルスはリレー競走のバトンの如く、次々
に各局を転送されて行き、４（ｎ−１）局が受信パルス
ＴＲｎ−１を受けるタイムスロットで、４（ｎ−１）局
がその出力端６（ｎ−１）よね第２図６（ｎ−１）に示
すパルス幅Ｔｔのトークンパルスを出射すると光フアイ
バ７幅）の遅延時間ｔｄだけ遅れて最後の子局４＆Ｉ）
の受信端５（ｎ）で受信される。子局４か）はその出力
端６　（ｎ）　Ｋ第２図６か）に示すパルス列を出射す
る８即ち、受信トークンパルスの前縁に一致したパルス
幅Ｔｌ１ｍの光パルスを受信トークンパルスのタイムス
ロットに置き換えて、その出力端６伽）より出射する、
この時の送信パルス幅Ｔｇ、鉱子局４６１）へ入力され
るプラント入力点のロジック状態に対応してパルス幅Ｔ
６．Ｔ、のいずれかの値をとる。（第２図６（ｎ）では
’ｒｓＷｌ＝’ｒ・の場合を示す。） 子局４（ｈ）は次にパルス幅ＴＲｍのパルスを受信する
と、そのパルス幅を検出し、その結果を記憶し、子局４
（ロ））に接続されているプラント出力点へ出力する２
、また、この時子局４（ｎ）は受信パルスＴＲ１の前ｌ
ｌに一致したパルスＴｔのトークンパルスヲ受信パルス
ＴＲｎのタイムスロットに置き換えてその出力端６（ｎ
）より出射する。そして以後の受信パルス列を単に中継
して同じパルス幅で送信する。

さて、第２図６（ｎ）の光パルス列は中央処理装置１の
受信端３に入シ、パルス幅Ｔｔのトークンパルスに先導
された、各子局の送信データ’ｒｓ　１　＋　ＴＨａ　
＋’ｒｓ　ｚ　ｂ　、・・・ｌＴ８ｍが中央処理装置１
〜入方する。中央処理装置１はトークンパルスのパルス
幅Ｔｔを検出し、同期をとり、以後、順次受信されるパ
ルス列のパルス幅の長短を検出し、ロジック状態ゝｏｌ
。

ｔ１′に変換した後、ｌフレーム分のビット容量を持つ
シフトレジスタに順次大れて行けば、骸シフトレジスタ
の内容蝶各子局に入力される全プラント入力点の状態％
ＱＩ、％１１に対応して記憶される。

以上述べた如く、１フレ一ム時間Ｔ、で中央処理装置１
よりプラントの全出力点へデータが伝送され、プラント
の全入力点のデータが中央処理装置１へ伝送される。ま
た、これらのデータはプラント入出力点と中央処理装置
との間で１フレ一ム時間Ｔ　ｙの周期のスキャンタイム
で更新される。

さて、第２図６（ｎ）の如く、中央処理装９１に受信さ
れるトークンパルスは正常動作時は１フレ一ム中１ｍで
ある。もし各子局、伝送路が故障した時には、トークン
パルスが異状になったり、パルス前縁間隔Ｔが異状にな
って中央処理装置に受信されるので、第１図のシステム
の故障が中央処理装置で自動検出することができる。

本発明のスキャンタイムＴＦを短かくすることはデータ
の更新頻度を高めるために望ましい。故に多数の子局が
第１図のシステムにある時にはパルス前縁間隔Ｔを極力
小さくすることが望ましい。

然るに、子局４（１−１）がその送信端６（ｉ−１）よ
り第３図６（ｉ−１’）に示すようなパルス立上り前縁
間隔Ｔ（Ｄパルス幅Ｔ、、Ｔｏ、ＴＩのパルス幅変調し
たパルス列を光ファイバ７（１）に出射したとすれば、
該パルス列は伝送路の遅れ時間によって第３図５（１）
Ｋ示すような波形となって後続の子局４（ｉ）の受信端
５（１）に達する。送信波形６（１−１）と受信波形５
（１）間の立上り遅れ時間ｔｄ、立下シ遅れ時間ｔｄ’
は子局Ｂ１−１）の送信発光素子、光ファイバ７（１）
、子局４（１）の受信受光素子等の遅延時間によるもの
で時間ｔｄ、！：ｔｄ’は一般に異なるが第３図では、
本発明に都合の良いように、ｔｄ＞ｔｄ′の場合を示し
た。（ｔｄ）ｔｄ’の関係にするＫは、受光素子の立上
り遅れ時間が、立下り遅れ時間よシ長くなる回路にする
ことで達成できる。） 第３図５（１）の受信パルス列のパルス幅Ｔｌ、Ｔｉ。

Ｔ１′は第３図６（１−１）の送信パルス列のパルス幅
Ｔ６’ｒ、、’ｒ、よシ短かくなって居り、この第３図
５（１）のパルス列を単に中継して後続局へ送信した場
合パルス幅縮少が起シ、これらのパルス列が多数の子局
を中継すれば、パルス幅縮少が累積する。したがって、
このパルス幅縮少累積値の最大変動値に対し、パルス前
縁間隔Ｔが十分大きくないとＴ・とＴ、のパルス幅を正
確に検出できなくなり、高速スキャンタイムが得られな
い不都合を生ずる。

このため、以下に説明する子局の実施例では第３図５（
ｉ）のパルス幅縮少を補正して、第３図６（１）に示す
パルス幅がほぼ’ｒ、　ｖ　Ｔ６　＋　’ｒ、のパルス
列に補正する回路を用いて、送信端６（ｉ）に出射する
ようにして、パルス幅縮少累積しないようにする、また
第３図６（ｉ）のパルス列の立上り前縁は、第３図６（
ｉ−１）の送信パルス列の前縁より常にｔｄだけ遅れる
。この時間ｔｄはパルス列の各パルスの立上り前縁に対
し、回路素子、伝送路によって決まる一定値をとるので
、第３図６（ｉ）のパルス前縁間隔Ｔは第３図６（ｉ−
１）のパルス前縁間隔Ｔを正確に推持する。かくして、
パルス前縁間隔Ｔのタイミング再生は正確に行々われる
のでＴを非常に小さくでき、高速のスキャンタイムが得
られる、・　実施例 以上述べたパルス幅縮少を補正し、前縁間隔Ｔのタイミ
ング再生を正確に行う本発明による代表的な子局４（１
）の構成の一実施例を第４図の回路構成図に示す。

第４図の子局は自局割り当てビット数が２ビツトの場合
のもので、これ以外の割り当てビット数の場合は、以下
の説明よシ容易に類推される。

さて、第４図の動作を第５図のタイミング図を使って説
明する６第５図の各タイミング波形ａ　、ｂ。

Ｃ２・・・、Ｒａ、　Ｒｈは各々、第４図の制御回路図
中の記号す、ｅ、・・・、Ｒａ、Ｒｂで示した点の信号
波形である。

また第４図の図中各記号す、ｅ、・・・、ｙで示した点
の同一記号同志は各々接続されている。

第４図に示した代表的な子局４（１）の前側子局４（ｉ
−１）は第５図１に示すような前縁間隔Ｔの送信パルス
列Ｔｔ＋　ＴＲａ　ｅ　ＴＲｂ　？　ＴＲ１＋１をその
送信端６（ト１）から光ファイバ７（ｉ）Ｋ出射する。

こ＼で、Ｔｔはトークンパルス、ＴＲａ、Ｔｌｂは子局
４（１）宛に送信する２ビツトデータパルス、ＴＲ１＋
１は子局４（ｉ＋１’）宛に送信されるデータパルスと
するい第５図ａのパルス列は第４図の光ファイバ７（１
）を通って、受信端５（１）に達し、受光素子４１で電
気信号に変換され、増幅器４２でロジックレベルに増幅
整形されて第５図すに示す受信パルス列が該増幅器４２
の出力すに生ずる。こ＼で、ｔｄ＞ｔｄ′であるから、
受信パルス列すのパルス幅Ｔｔ’　、Ｔ、’。

’Ｔｅ　ｌ　Ｔｌは送信パルス列ａのパルス幅”ｔ　＋
”ｌ　＋　Ｔ１１　＋Ｔ１より幾分縮少される。

核、受信パルスｂの立上り時点を検出するインバータ２
２、ＮＡＮＤゲート２３より成る回路の出力Ｃは第５図
Ｃの如く、受信パルスｂの立上り時点毎に細いパルスを
出す。該出力Ｃはシフトレジスター８，１９，２０，２
１，７リツプフロツプ２８をクリヤし、それらのＱ出力
ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｍを第５図ｄ、ｅ、ｆ＋Ｌｍの如く、
受信パルスｂの立上り時点毎に１０１にクリヤする。

この受信パルスｂの立上り時点で、シフトレジスタ２１
のＱ出力（Ｑ＃′ｉＱのインバータ出力）の信号ｇＵ’
０’から１１′に変化し、このためＮＡＮＤゲート１５
の出力ｊは第５図ｊに示す如（、％１＃から１θ′に変
化する。該出力ｊのｔ１ｔ→１０′変化時刻１．よシ時
刻ｔ１のΩＴの時間の期間だけ１１′になった後、％Ｏ
＃に復帰する。時刻ｔ１での該出力ｈ０１１′→％ＱＩ
変化は第２の単安定マルチバイブレータ１７をトリガし
、該回路１７のＱ出力ｌは第１ ５図ｔに示す如く、時刻ｔ１より時刻１．の１２Ｔの期
間だけ′ｌ＃になったＬ　’ｏ’に復帰する。このため
、紋回路１７の４出力ｉ１に入力するＮＡＮＤゲート１
５の出力ｊは第５図ｊに示す如く、時刻１．で再び％１
＃、、、％０＃に変化し、第１の単安定ｉルチバイブレ
ータ１６を再度トリガする。以後、同様々サイクルを時
刻１．−１８まで続ける。

したがって、第１．第２の単安定マルチバイブレータ１
６．１７は１時間毎に、第５図り、ｌに示す如く、合計
４個のパルスを出す。第２の単安定マルチバイブレータ
１７の４出力Ｔはシフトレジスター８，１９，２０，２
１のクロック端子に接続されていて、該出力ｉが１０′
→１１′に変化する時刻を意ｇ　ｔ４ｅ　”Ｌｔｓで該
シフトレジスター８〜２１をシフトする。シフトレジス
ター８のＤ入力は常に１１１入力が入っているので、１
時間毎に第５図ｄ、・＋１１ｇの波形を繰返えし出す。

そして、時刻ｔ８でシフトレジスタ２１のＱ出力量がゝ
ＩＩ→％Ｑｌに変化するので、ＮＡＮＤゲート１５の出
力ｊは時刻ｔｓでは％１１のままに表９、時刻ｔｓでは
第１の単安定マルチバイブレータ１６をトリガできず、
次の受信パルスｂの立上りまで、該回路１６は動作しな
い。

さて、第５図すの受信パルス列Ｔ（’　ＨＴ＋’　、　
Ｔ６’　、　Ｔ、’・・・のパルス列を受信した時の子
局４（ｉ）の動作を次に説明する８ まず、Ｔｔタイムスロットのｍ５図すの受信トーク／パ
ルスＴ、１はパルス幅かを１ぼ１２”と狭いので、シフ
トレジスタ１８のＱの出力ｄが％　Ｑ　＃−％ｌ　＃に
変化する時刻ｔ！で必ず１０′になって居ゆ、インバー
タ４３の出力すは’１’Ｋｆｉって居る１、したがって
該出力ｄの％０＃→１１＃変化で送信フリップフロップ
２４のクロック端子がトリガされ、該フリップ７０ツブ
２４はＪ入力端−ｘｂが接続）が１１′であるため、そ
のＱ出力には第５図ｋに示す如く、時刻１．で％　Ｑ　
＃　−４％　ｌ　＃に変化する。したがって、トークン
パルスを検出する送信７リツプフロツプ２４る。

次のＴＲ，タイムスロットの第５図すの受信ノζルスＴ
ｌ′は４（ｉ）局が受けとるべき、第１ビツト目のデー
タである。まず、受信パルスＴ１′の立上り時点で信号
ｇが１０′→％１１に変化すると、該信号ｉによりトリ
ガされる第１のカウンタ３ｏのｑ出力幅が第５図ｐに示
す如＜、’ｏ’→１１′に変化する。次にとのＴＲａタ
イムスロットで第２の単安定マルチバイブレータ１７の
Ｑ出力１が１０′→１１′に最初に変化する時刻で、Ｎ
ＡＮＤゲート２５の入力信号す、ｉ、ｋが全て１１′に
なるから、該ＮＡＮＤゲート２５の出力は自局宛データ
のタイムス四ット指１ｊｔ与える受信フリップフロップ
２７をセットし、＃７リツプフロツプ２７のＱ出力量を
第５図ｔの如く％Ｏ＃→％１１にする。その後、このＴ
Ｒａタイムスロットで波形ｇが１０′→１１′に変化す
ると、信号百、ｇが入力するＮＡＮＤゲート２６が成立
し、蚊ＮＡＮＤゲート２６の出力は受信フリップフロッ
プ２７をクリヤし、そのＱ出力を全館５図ｔの如く′１
′→ｑ″Ｏ′にする。

次のＴＲｂタイムスロットの第５図すの受信パルスＴｏ
／は４（ｉ）局が受けとるべき第２ビツト目のデータで
ある。まず受信パルスＴＯ′の立上り時点で信号ｉが％
Ｏ′→１１′に変化すると、第１のカウンタ３０のｑ出
力量が第５図ｐの如く、１′→′０＃に変化し、Ｑ出力
量が１０ｇ−＋％１’に変化する。この信号ｐによやト
リガされる第２のカウンタ３１のＱ出力量は第５図ｒに
示すように、’Ｏ’→１１′に変化する。次に、このＴ
凱ｂタイムスロットで第２の単安定マルチバイブレータ
１７のＱ出力量が１０′→１１′に最初に変化する時点
で、再び受信フリップフロップ２７社セットする。その
後、とのＴＲ−タイムスロットで信号ｄが％０＃→−２
に変化する時点で、送信フリップフロップ２４のに入力
端上ｒが接続）が１１′であるため、該フリップフロッ
プ２４のＱ出力には第５図ｋに示す如く、１１１−％Ｏ
Ｉになり、以後トークンノ（ルスＴ、／を受信する壕で
該出力には％１′になることはない。その後、この丁Ｒ
ｂタイムスロットで信号ｇが％　Ｏｌ−＋％　ｌ　＃に
変化する時点で、受信フリップフロップ２７はクリヤし
、以後、トークンパルスＴ、／を受ける迄、骸フリップ
フロップ２）はセクトしない。

次ニＴＲＩ＋１タイムスロットの受信パルスｂの立上り
で、信号ｄが１０１→１１′になると、信号ｄ。

ｋを入力するＮＡＮＤゲート２９の出力は１０＃となり
、カウンタ３０，３１は第５図ｐ、ｒ　Ｋ示す如くクリ
ヤされる。

一方、パルス幅ＴｏとＴ１の差異を検出するパルス幅検
出フリップフロップ２８は、そのクロック端子がシフト
レジスタ２０のＱ出力ｆに接続されているので、骸信号
ｆが１時間毎に１０＃→％Ｉｇに変化する時点で、その
Ｄ入力の信号すが１０Ｉかｓｌ′かによってそのＱ出力
型は１０′又は１１′となる。

故に１第５図すの受信パルスｂのパルス幅がＩＴより狭
い時（パルス幅Ｔ／のとき）、出力ｍは％ＯＩと々す、
パルス幅がｌよシ広い時（パルス幅Ｔ、Ｉのとき）出力
ｍＦｉ％１１となる。したがって、規定値が士百Ｔ変動
しても、パルス幅検出フリップフロップ２７によって正
確に検出される。該パルス幅検出フリップフロップ２８
は受信パルスｂの立上り時点で常にＮＡＮＤゲート２３
の出力Ｃによシフリヤされるので、第５図ｍＫ示す如き
、動作をする。

一方、第１の記憶フリップフロップ３４ｔ′ｉ千〇Ｄ入
力にパルス幅検出フリップフロップ２↑のＱ出力型が接
続されている。信号Ｌ　ｔ　ｐｔ大入力るＮＡＮＤゲー
ト３２の出力は該フリップフロップ３４をトリガする。

第５図で自局宛の第１ビツト目のデータを受信するＴＲ
ａタイムスロットで信号ｔが１１＃→１０′に変化する
時だけ、該ＮＡＮＤゲート３２の出力は％　Ｑ　Ｉ　、
　ｔ　ｌ　＃に変化し、第１の記憶フリップフロップ３
４をトリガし、その時の信号ｍが″ｌ′か１０１かを該
フリップフロップ３４が記憶し、そのＱ出力Ｒａ　Ｉｄ
第５図Ｒ＆に示す如く、変化する。

該出力Ｒａは子局４（１）に接続されている、第１のプ
ラント出力点へ端子３８を介して出力される。

同様に第２の記憶フリップフロップ３５のＤ入力に信号
ｍが接続され、信号ｔ、ｐを入力する限局ゲート３３の
出力は該フリップフロップ３５をトリガする。第５図の
自局宛の第２ビツト目のデータを受信するＴＩタイムス
ロットで信号ｔが１１２→％０１に変化した時だけ該フ
リップフロップ３５けトリガされ、この時信号が１１′
か１０′かを記憶し、そのＱ出力Ｒｂは第５図Ｒｂ　Ｋ
示す如く変化する。該出力Ｒｂは子局４（ｉ）に接続さ
れている第２のプラント出力点へ端子３９を介して出力
される。

次に、第４図の４（１）局の構成が後続の４　（１＋１
　’）局へデータを送信する動作について説明する。

第５図すの受信パルス列すのパルス立上り前縁で信号す
がｔｌｔになると、信号フリップフロップ２７のｄ出力
フが％１′の時だけＡＮＤゲート４５を通り、ＯＲゲー
ト９の出力ｎを１１′にする。該出力ｎは発光素子１０
に加わり、峡素子１０で電気→光変換され、該光出力は
送信端６（ｉ）で光ファイバ７（ｌ＋１）へ出射される
。さて、第５図より、信号ｉは受信パルスｂの立上り時
点より１２”の期間はいかかる場合でもｓｌｔであるか
ら、受信ノ（ルスｂの立上り時点よりＩＴの期間は必ず
信号すは送２ 信端６（１）に中継される。故に受信ノくルスｂの立上
り前縁時刻と、送信パルスｎの立上り前縁時刻は一致し
、子局４（１）に於いて、受信パルス前縁関隔Ｔは正確
に推持されて送信パルス前縁関隔Ｔとなって中継される
。

さて、第５図すの受信パルスｂのＴｔタイムスロットは
子局４（ｉ）が第１ビツト目の自局送信データを中央処
理装置１へ送信すべきタイムスロットである、子局４（
ｉ）へ端子３６を介して入力される第１のプラント入力
点信号Ｓａ　（第４図ではロジックｓ１ｙとする）は瓜
ゲート１１に入り、該ゲート１１の他の入力ｐは、との
Ｔｔ　タイムスロット１１Ｎであるから、該信号Ｓａ　
Ｆｉ幻Φゲート１１、ＯＲゲート１３を通り、フリップ
フロップ１４のＤ入力に達する。一方、該フリップフロ
ップ１４のクロック端子は信号ｄによりトリガされる。

したがってＴｔ　タイムスロットで信号ｄが％　Ｑ’−
Ｊ　ｌ　＃に変化する時点で、該フリップフロップ１４
のＱ出力Ｕは１１′に彦る。

信号り、ｒを入力するＮＡＮＤゲート４４の出力１ｔｉ
、こ（ＤＴｔ　タイムスロットでは信号ｒＦｉ’ｏ’だ
から１１１になっている。故に、信号ｓ、ｓを入力する
ＡＮＤゲート４６と、信号”ｙＬｋ＊ｕを入力するＡＮ
Ｄゲート４８により、ＯＲゲート９の出力ｎは第５図ｎ
Ｋ示す如＜、’ｒｔ　タイムスロットでパルス幅Ｔｌ１
ｌ　ｍ　＝−ＴＩ　＝＝　２−　Ｔの送信パルスを送信
端６（１）より出射する。尚、信号ｔ、ｇ、ｍ’を入力
とするＡＮＤゲ−）４７ｔｉこのＴｔタイムスロットで
信号ｍが％Ｑｌだからその出力はｓｌｔにならない。

次のＴＲ＆タイムスロットは４（１）局が第２ビツト目
の自局送信データを中央処理装置１へ送信すべきタイム
スロットである。子局４（１）へ端子３７を介して入力
される第２のプラント入力点信号ｓｂ（第４図の場合１
０′とする）は璃ゲート１２に入り、該ゲート１２の他
の入力ｐは、とのＴＲａタイムスロットで１１′である
から、該信号ｓｂはフリップフロップ１４のＱ出力Ｕを
信号ｄが％ＱＩ→％　ｌ　ｌに変化した時、′０１にす
る。この時もＮＡＮＤＡＮＤゲート４４＄は１１′にな
って居シ１．ＡＮＤゲート４６により、信号ｅが％１１
の期間だけＯＲゲート９の出力ｎを１１Ｎにする。した
がってＴＲａタイムスロットで、出力ｎは第５図ｎに示
す如く、パルス幅Ｔ８ｂ＝Ｔ・＝、Ｔの送信パルスとな
る。尚、とのＴ１ｍタイムスロットでは駒ゲート４５．
４７，４８は信号・が１１′以外の期間で社それらの出
力ｉｉ’ｌ’にならない。

次のＴＲｂタイムスロットは、子局４（１）がトークン
パルスＴｔを送信すべきタイムスロットである、とのＴ
ＲｂタイムスロットではＮＡＮ　Ｄゲート４４の出力畠
は信号ｔが１１１の時１０＃となる。したがってＡＮＤ
ゲー）　４５，４６，４７．４８は信号ｔが％ｌＮの期
間ではそれらの全ての出力を′Ｏ′にする。故に、ＯＲ
ゲート９の出力ｎＦｉ第５図ｎに示すように、Ｔｔ＝１
２”の期間だけ甲のトークンパルスとなる。

次のＴＲ＋＋１タイムスロットは子局４０）が受信パル
スｂを後続子局４（１＋１）に単に中継すべきタイムス
ロットである。このタイムスロットでは、信号ｔ、ｋが
常に１０＃であるので、ＡＮＤゲート４８はその出力を
′０′にする。ＡＮＤゲート４５は受信パルスｂを単に
中継し、駒ゲート４６は信号・がｓＩＩの期間（Ｔ、＝
ＴＴの期間）だけＯＲゲート９の出力ｎ　（−％　ｌ　
＃にする。したがって受信パルスｂのパルス幅がＴ、／
の時で４、送信出力ｎをＴ・に延ばすように補正する。

また受信パルスｂのパルス幅がＴｉ′の時（第５図の場
合）パルス検出フリップ７０ツブ２８のｑ出力ｍによシ
駒ゲニト４７は送信パルスｎをＴ１＝多Ｔのパルス幅Ｋ
ＪＩばすように補正する。

以上、説明したように、第４図の構成は受信パルス前縁
間隔Ｔを正確に推持して送信し、また、伝送路によるパ
ルス幅縮少を補正して、パルス幅’ｒ、　ｌ　’ｒ、に
再生して送信する。このような子局４（１）を多数中継
しても、パルス前縁間隔丁で、パルス幅変調されたＴ・
、Ｔ１のデータは正確に各局で再生中継され、パルス前
縁間隔Ｔを非常に小さくしても正確な伝送が可能と々る
。

また、トークンパルス幅Ｔｔは±１丁の変動、２ パルス幅変調データのパルス幅Ｔ・＠　ＴＩＨ±ＬＴ１
７）変動に対し、余裕を持って正確に検出されるので、
伝送遅延時間差ｔｄ−ｔｄ’の変動に対し余裕があり、
したがって第１、第２の単安定マルチバイブレータ１６
，１７のタイずング発振周期が各子局間で多少差があっ
ても、データ伝送が正確に行なわれる特徴がある。

ｆ　発明の詳細 な説明の様に本発明によれば簡単な回路構成で子局の入
出力装置を得ることが可能となり、各種プラントの多数
の入出力点と中央処理装置間の％Ｏｌ２％ＩＩの論理情
報の授受を１本の光ファイバを用いた伝送路奢行うこと
が可能となり、プラント入出力点と中央処理装置間の電
気的絶縁を行い電気的ノイズに対し耐ノイズ性が向上し
、配線費用、配線工事費等の経費を少くした経済性の高
い光データ入出力装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体の構成図、第２図はその
原理動作を説明するためのタイミング図、第３図は伝送
路の遅延時間の関係を示すタイミング図、第４図社本発
明の子局の実施例の構成図、第５図はそのタイミング図
を示す、 １・・・中央処理装置　　　４１）〜　４（ｎ）・・・
子局？（１）〜７（ｎ＋１）・・・光ファイバ１０・・
・発光素子　　　　１４・・・フリップフロップ１６．
１７・・・単安定マルチバイブレーク１８．１９，２０
．２１・・・シフトレジスタ２４・・・送信フリップフ
ロジブ ２７・・・受信フリップフロップ ２８・・・パルス幅検出７リツプフロツプ３０．３１・
・・カウンタ ３４．３５・・・記憶フリップフロップ３６．３７・・
・プラント（検出）入力点３８．３９・・・プラント（
操作）出力点４１・・・受光素子　　　４２・・・増幅
器（７３１７−）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑
　（ほか１名）第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中央処理装置と複数の子局を光ファイバでループ状に直
   列接続し、前記中央処理装−と前記複数の子局間で授受
   する％Ｑｊ、％ｌ＃の論理情報を、この論理情報の％Ｑ
   Ｉ　、　％ｌ＃に対応して長短パルス幅に夫々変調され
   、九光パルス列で１フレームずつ伝送する光データ入出
   力装置に於て、前記１フレーム中に前記長短パルス幅よ
   り狭いパルス幅のトークンパルス管１個だけ配置するト
   ークンパルス発生手段と、該トークンパルスを受信した
   子局は該トークンパルス以後に受信した前記光パルス列
   中自局に割当てられたパルス数だけの前記光パルス列を
   割当受信パルスとして、この割当受信パルスのパルス幅
   から前記長短パルス幅に対応して％Ｏ′。 ％ＩＩの論理情報を検出し、受信データとして記憶する
   データ受信手段と、前記トークンパルスと前記割当受信
   パルスのタイムスロットを自局送信データの論理情報％
   ＱＩ、％ｌ＃に対応して変調した前記長短パルス幅の光
   パルス列で置き換えて送信するデータ送信手段と前記割
   当受信パルスの最終受信パルスのタイムスロットを前記
   トークンパルスで置き換えて送信するトークンパルス送
   信手段と、前記割当受信パルス以後の受信パルスを再生
   して送信する中継手段を具備した光データ入出力装置。