JPS6250009B2

JPS6250009B2 -

Info

Publication number: JPS6250009B2
Application number: JP57150872A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanaka; Hitoshi Fukagawa; Yoshuki Komoda
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1987-10-22
Also published as: JPS5940728A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は３相交流の電力線上に搬送波を重畳
し、受信器側の制御及び監視を行うようにした電
力線搬送制御装置に関するものである。

電力線搬送システムは、一般の電力線１を信号
線として遠隔制御監視等を行なうものであり、ま
ず単相用の従来システムのモデル図を第１図に示
す。この第１図において、電力線１に送信器２
_１，２_２及び受信器３_１，３_２が接続され、両受
信器３_１，３_２には負荷９_１，９_２が接続されて
いる。今例えば送信器２_１より信号が送信される
と、受信器３_１がこれを受信し、リレー接点等を
動して、負荷（９_１，９_２オン／オフ制御する。
即ちこの例では送信器２_１で受信器３_１を送信器
２_２で受信器３_２を夫々制御するようにしてあ
る。このように複数組の送受信器２_１…３_１…が
存在する場合を考え、一般に各送受信器２_１…３
_１…にはアドレスコードが与えられる。これを用
いた信号形式の例が第２図であり、この第２図中
の中央のアドレスコード４ビツトがそれで、この
場合、16の組が同時に存在できる。また同図中先
頭の１ビツトのＳはスタートマークであり、これ
は送受信器２_１…３_１…間の同期をとるのに用い
られ、モードコードの４ビツトは制御する信号内
容を示すもので、例えばオンなら“0000”，オフ
なら“0001”，調光する時は“1000”というよう
決めておく。さらに最後のコントロールコードの
４ビツトは付加的な情報、例えば調光時の調光レ
ベルなどの送信に用いられる。

第３図ａはこの１ビツトの内容（構造）の例を
示したものであり、ここで伝送信号は電力線１の
電源周波数に同期して送られ、電源波形の半波の
間に１ビツトの情報を伝送するものであり、同期
信号としては第３図ｂに示すようなゼロクロスパ
ルスを電源波形よりとり出して使用する。第３図
ａは実際に伝送信号の乗つた電力線１の波形を示
すもので電源の交流波形イ搬送信号ロが重畳され
た形となる。またこの第３図では半波の区間を４
分割し、その４つのデータが、“0101”のときス
タートマーク、“0100”のときデータ“０”，
“0111”のときデータ“１”をあらわすようにし
て信頼性を上げた１ビツトの信号形式である。

第４図は通常の使用における入出力を示すもの
で、送信器２にはオンスイツチ１０及びオフスイ
ツチ１１或いはアツプスイツチやダウンスイツチ
などがプツシユオンタイプのスイツチとして接続
され、受信器３のリレーのオン巻線１２_ON又はオ
フ巻線１２_OFFの励磁あるいは調光用のトライア
ツクTRのトリガパルスの位置を変えたりする。
またこの第４図回路ではリレーは２巻線ラツチン
グタイプのものが用いられる例を示している。第
５図は第４図回路の動作時のタイミングチヤート
を示すもので、同図ａに示す一連の伝送信号が終
了すると、受信器３は同図ｂのようなリレー用の
SCRトリガ信号や同図Ｃのようなトライアツク
TRのトリガ信号を出力する。

第６図は送受信器２，３の主要回路部のブロツ
ク図を示すものであつて、これら送受信器２，３
の送受信部は、マイコンやLSI等で作られ、しか
も送信器２は電力線１上の信号を監視し、信号の
ない時のみ送信する方式をとるため送受信機能が
あることから、送受信器２，３とも共通の回路構
成をとつているものである。以下各部の機能を簡
単に説明する。第６図回路において、変復調部１
３は電力線１上の搬送信号をロジツクレベルの信
号に変換しまた送信データ搬送波を変調し電力線
１上に重畳する。CK発生部１４は電源波形のゼ
ロクロスを検出して形成したゼロクロスパルスを
基に各部で必要なクロツクパルスを作成する。受
信々号検定部１５は受信した変調信号をデータ
“１”，“０”，スタートマーク等に分類する。受信
シフトレジスタ１６は受信々号検定部１５からの
1/0データを並列データに変換し、モードコー
ド、アドレスコード、コントロールコードに分解
する。アドレス検定部１７は受信々号のアドレス
コードが自分のアドレスと一致しているかの検定
を行なう。モード検定部１８は受信々号のモード
コードが何であるかを検定する。リレードライブ
トライアツクトリガ部１９はモードコードの内容
に従い、リレードライブ出力にはリレーのオン、
オフ巻線１２_ON，１２_OFF用のドライブパルスを
出力し、また、調光用のトライアツクトリガ出力
にはコントロールコードに従い位相制御用のトリ
ガパルスを出力する。調光データ再生部２０は調
光モードの受信時にコントロールコードの内容を
読みとり、トライアツクトリガパルスの位置を決
定する。次にキー入力部２１はオン，オフ操作等
のキー入力を受けつけると共にアドレスデータ、
調光データ等送信データを入力し、ロジツク信号
とする。送信データ作成部２２はキー入力部２１
から入力されたデータと送受設定状態等により送
信する並列データを作成する。スタートパルス発
生部２３はキー入力があつた場合に送信動作を開
始させるスタートパルスを作る。送信シフトレジ
スタ２４は送信用の並列データを直列に変換する
ものであり、送信々号作成部２５は送信シフトレ
ジスタ２４よりの直列データを１ビツトづつ出力
し最終の変復調部１３への入力信号を作成するも
のであり、又、送信々号の終わりで伝送終了信号
を出力するようにしてある。エラー検出部２６は
誤つたモードのコードや自分以外のアドレスのコ
ードを受信した場合、或いは、送信中に送信々号
とこの送信々号を受信した受信々号とが異なる場
合に送受信動作を停止し元の状態で待機させる動
作を行うものであり、ビジー検出部２７は送信し
ようとする時に電力線１上にすでに信号あるいは
ノイズがある場に一旦信号送出を待機し、一定時
間後に再度送信を開始させるための信号を出力す
る。また送受信タイミングコントロール部２８は
送受信のタイミングをとり、クロツク信号に従つ
て各部を動作せるものであり、さらに前述のエラ
ー信号が発生した場合、伝送をストツプさせ一定
時間待機後に再送信させる動作を行う。かくて以
上の構成の送受信器よりなる電力線搬送制御装置
は次のような機能をもつ。即ちモードコードに従
い受信器３はリレーをオン，オフ制御でき、また
受信器３は送信器２からの信号（コントロールコ
ード）に応じ調光をすることができるものであ
り、さらに送信時エラーが起きると最初から再送
信制御をすることになる。また信号伝送ラインで
ある電力線１上に他の信号が乗つていない時のみ
送信をするようにしてある。

次に第７図は第６図に示した回路に４ビツトの
双方向伝送機能を追加した従来回路のブロツク図
を示すものである。この第７図回路が第６図回路
と異なる点は、送信部にコントロールデータの入
力があることと、コントロールデータ出力部２９
を設けてこれにより４ビツト並列出力があること
と、コントロールデータ出力部２９にモード検定
部１８の出力がはいつていることである。なお図
中３０はモードデータ出力部、２１′はデータ入
力部である。第８図ａは受信部の制御データ４ビ
ツトを出力するコントロールデータ出力部２９付
近を、また同図ｂは送信部のコントロールデータ
やモードデータの入力部付近の回路例を夫々示し
たものである。まず第８図の回路についての説明
を行なう。第８図ａの受信シフトレジスタ１６の
入力は伝送信号が1/0信号となつて電源のゼロク
ロスパルスに同期して入力される。従つて信号の
受信が終わると受信シフトレジスタ１６には受
信々号がすべて並ぶことになる。ここで、受信シ
フトレジスタ１６のQ₁〜Q₄にコントロールコー
ド、Q₅〜Q₈にアドレスコード、Q₉〜Q₁₂にモード
コードが夫々並ぶことになる。ここでアドレスコ
ードはアドレス検定部１７で自分のアドレスとの
一致が検定される。コントロールコードは４ビツ
トラツチよりなるコントロールデータ出力部２９
に入力されラツチされる。しかしこのラツチの
CKとしては送受信タイミングコントロール部２
８より出力されるデータラツチパルスとモード検
定部１８出力のモードコードとのアンドがとられ
ている。ここでデータラツチパルスは信号受信終
了後に出力されるものでQ₁〜Q₄にコントロール
コードが並んだ後に発生する。また、データラツ
チモード切換スイツチ３１を上側にした時は
“000X”（Ｘは何でもよい、Q₁₂より順）の時、コ
ントロールデータ出力部２９にコントロールコー
ドがラツチされ、上記切換スイツチ３１を図中下
にするとモード“0100”でラツチされる。次に同
図ｂの送信部であるが、ここでは送信シフトレジ
スタ２４にモード、アドレス，コントロールの12
ビツトの並列データを入れた後、ゼロクロス信号
（クロツク）に同期して直列データに変換し送り
出される。モードデータの入力端子P₉〜P₁₂のう
ち、上から２ビツト目の入力に接続されているデ
ータラツチモード切換スイツチ３２によりモード
を“000X”と“010X”に切換えて送信すること
ができる。

かくてこれらの回路を付加した送受信器２，３
を第９図のように信号ラインたる電力線１に接続
する。ここで２は送信器、３は受信器であり、９
_１〜９_４は制御対象たる負荷である。しかして第
９図に示すシステムは４制御４監視のシステム
で、送信器２からは制御用の信号、つまり制御信
号が送信され、受信器３側ではこれを受信し、負
荷９_１〜９_４を制御する。一方受信器側３側は逆
に負荷９_１〜９_４やその他外部の状態をセンサ等
で監視し、それを監視信号として送信器２へ送り
返し、送信器２ではこの監視状態を出力し表示等
を行うことになる。ここで送信器２側が制御信号
を送信する時は第１０図ａのようにモードコード
を“0000”として制御内容をコントロールコード
の部分に乗せて送信する。また受信器３側では、
モードコードが“000X”の時、コントロールコ
ードをラツチするように設定しておくと、制御信
号は受信器３のコントロールデータの４ビツト出
力に現われ、負荷９_１〜９_４を制御する。さら
に、受信器３で行なつた監視による監視信号は受
信器２の監視入力より入力され、これは第１０図
ｂのようにモードコード“0100”でコントロール
コードの部分に監視信号を乗せ、アドレスコード
は送信器２より受信器３への時と同じアドレスで
送信する。送信器２の受信部分はモードコード
“010X”の時にコントロールデータ出力としてラ
ツチされるように設定しておくと、送信器２には
監視信号が出力されることになる。ここで、送信
器２が送信しても送信器２の送信部は、モード
“000X”のコントロールデータ部分はラツチしな
いので、送信器２からは常に監視信号が出力さ
れ、同様に受信器３よりは常にコントロールデー
タのみが出力される。

第７図、第９図回路のものにあつては、上述の
ように構成したものであるから、複数の負荷９
_１，９_２を同時に制御できるだけでなく、同一ア
ドレスで制御信号と監視信号とを混同することな
く伝送できる他、制御及び監視を共に同一の従来
からの信号形式を用いることができ、従来から持
つていた機能をそこなつたり、周辺の回路の変更
を要したりするようなことがなく、また全体とし
ての回線の使用効率が向上するものである。

ところで、上述の電力線搬送制御装置は単相交
流の電力線１に送受信器２，３を接続した場合の
例であり、３相交流の電力線１_R，１_S，１_Tに送
受信器２_１…３_１…を接続した場合にも基本的に
同様の動作を行うことになるものの、３相回路特
有の問題がある。第１１図は３相の電力線１_R，
１_S，１_Tに送受信器２_１…３_１…を接続した場合
のモデル図を示し、この図のように送信器２_１…
及び受信器３_１…が複数台あり、どの相から送信
するかが限定できない場合には、第１２図に示す
ように正しく信号の受信ができない問題がある。
即ち３相交流の電力線１_R，１_S，１_T上の３相交
流のＲ，Ｓ，Ｔ各相の電源波形を第１２図ａとし
て、このときＲ相の電力線１_Rに送信器２_１…を
接続し同図ｂのように搬送波イを送り出した場
合、このＲ相からの送信はＲ相におけるゼロクロ
スタイミングに同期して行なわれているため、受
信器３_１…を例えばＳ相の電力線１_Sに接続した
場合には、このＳ相のゼロクロスタイミングに同
期して受信が行なわれることになり、同図ｃに示
すように別異の受信パターンが得られることにな
るものであり、同様にＴ相の電力線１_Tに受信器
３_１…を接続した場合にも同図ｄのように正常は
受信動作が得られないことになるのである。そこ
で３相用の電力線搬送制御装置においては送受信
間の位相関係を示す３相同期信号を第１３図に示
すように通常の伝送信号に先立つて送り、受信器
３_１…側ではこの信号より送信器２_１…側の位相
が自己のそれより進んでいるか遅れているかを判
断し、自分が電源波形から検出作成したゼロクロ
スパルスを上記判断の結果に基き進めるか遅らせ
るかをし、送信器２_１…側との同期を取るように
し、もつて送受信器２_１…３_１…間の正確な情報
の送受を可能にしていた。

以下送信器２_１…がＲ相に、受信器３_１…がＳ
相又はＴ相に接続された場合の例について、具体
的な動作を説明する。今第１３図に示す３相同期
信号として第１２図ｂに示すような“0111”の繰
返し信号を送信したとすると、受信器３_１…側で
は、交流半波を細分（図示の例では８分割）した
各分割点毎に搬送波信号の有無をチエツクする。
するとこのチエツク結果のデータには、第１２図
ｃ，ｄに示すように各相毎に夫々一定の検出パタ
ーンが生じ、この検出パターンに基き、自局が送
信器１_１…に対してどのような位相関係を持つた
電力線１_R，１_S，１_Tに接続されているかが判断
され、その判断結果に応じて自局が電源波形から
検出した真のゼロクロスパルスの位置を０゜，60
゜，120゜ずらしたゼロクロスパルスを作成し、
このゼロクロスパルスにより信号の受信再生を行
うことになるものであり、これにより３相のどの
相に送受信器２_１…３_１…が接続されていても同
期がとれ、正確な信号の送受ができることにな
る。また一般に第１３図に示す伝送信号のデータ
の中には、３相同期信号と同一のパターンのもの
が含まれており、このデータを検出することによ
る誤動作を防止するため、３相同期信号により一
度ロツクすると、電力線１_R…上の信号が無信号
となるまでロツクを解除しないようにしてあり、
さらに信号伝送の信頼性を向上するため、信号伝
送を２回伝送とし、かつ１回目の送信と２回目の
送信との間に無信号期間を挿入するようにしてい
る。

第１４図は上述のような形式の伝送信号を送信
するための送信器２_１…のブロツク図であり、オ
ンスイツチやオフスイツチのような操作スイツチ
４をオンすると、送信々号制御部５が作動し、自
局が検出したゼロクロスパルスを基準として送信
信号のタイミング信号を作成する。かくてこの送
信々号制御部５は信号切換スイツチ６をまずｂ端
子に接続し、第１２図ｂに示すようなデータパタ
ーンよりなる３相同期信号を３相同期信号発生部
７から変復調部１３に転送し、伝送ラインたる電
力線１_R，１_S，１_T上へ送出する。次に送信々号
制御部５は信号切換スイツチ６をｃ端子に切換
え、制御信号作成部８で作成された単相用の場合
と同様の送信々号を変復調部１３に転送し、送出
することになるものであり、これにより電力線１
_R，１_S，１_T上には第１３図に示すような伝送信
号が送出される。この後送信々号制御部５は信号
切換スイツチ６をａ端子にして無信号期間を作成
し、さらに２回目の送信動作としてｂ，ｃ端子に
順次切換え、上述の動作を再度行うものである。

第１５図は上述のようにして電力線１_R，１_S，
１_T上に送出された伝送信号を受信するための受
信器３_１…のブロツク図を示し、電力線１_R…上
の伝送信号は変復調部１３で復調され、信号検定
部３２、３相ロツク検出部３３、３相ロツク解除
検出部３４に夫々入力される。まず３相ロツク検
出部３３は、前述のようにして３相同期信号を検
出してゼロクロスパルスをどれだけずらせば要い
かを示す信号を作成し、この信号をタイミング信
号作成部３５に入力する。タイミング信号作成部
３５はこの受信器３_１…が自局で検出した真のゼ
ロクロスパルスの位相を、上記３相ロツク検出部
３３の出力に応じてずらし、受信用のゼロクロス
パルスを作成するものであり、この後信号検定部
３２はこの受信用のゼロクロスパルスを基準信号
として、前述の単相用の場合と同様の信号検定動
作をし、リレードライブトライアツクトリガ部１
９を作動し、出力回路３６を作動することにな
る。一方３相ロツク解除部３４は、変復調部１３
の出力が一定時間なくなり、電力線１_R…上に搬
送波がない無信号区間が生じたのを検出し、３相
ロツクを解除する信号をタイミング信号作成部３
５に入力するものであり、これにより３相ロツク
状態が解除され、初期状態が復元される。この後
２回目の送信による伝送信号の受信に際しては、
１回目と２回目の伝送信号の間に無信号期間が挿
入されているため、一旦３相ロツクが解除され、
再び３相ロツク検出から動作が繰返されて信号伝
送の信頼性が高められているものである。

かくて上述の第１４図及び第１５図の回路のも
のにあつては、３相同期信号が入力される前に必
ず３相ロツクが外れた状態になるように、１回送
信する毎に無信号期間を設けているため、１回目
の３相ロツク信号にノイズが混入し、誤つた相に
３相ロツクをしたような場合においても、２回目
の送信の際には正しい相にロツクを行うことがで
き、正確なデータの転送ができるものである。な
お第１６図は第７図従来例回路のものにさらに第
１４図，第１５図回路の機能を付加したより詳細
なブロツク図であり、この回路の各部の機能動作
は前述の通りである。

ところで上述のような電力線搬送制御装置にあ
つては、一定期間内における周波数をカウントす
ることにより搬送波信号の判別しているが、この
周波数カウント数は、本来カウントされるべき数
に対して余裕を取つており、この余裕は例えば±
10％に設定され、この範囲内で信号の有無を調べ
ている。従つて搬送波信号の周波数が高い方が、
一定期間内における周波数カウントのカウント数
が多いため、搬送波信号の周波数が低い場合に比
べて大きな余裕が取れ、ノイズに対して優位性が
ある。しかし搬送周波数が高い場合、信号伝送距
離が短かくなる問題があり、長距離伝送を行うた
めにはどうしても搬送波信号の周波数を低くしな
ければならなくなる。

そこで信号伝送のための同期信号のゼロクロス
パルスを１／ｎ分周しかつ搬送周波数を１／ｎ分
周すれば、従前の周波数カウント方式のものの場
合と同等のノイズに対する優位性が保もてると考
えられるものであり、この場合の具体回路例を第
１７図に示す。即ち第１７図において本体回路部
Ｘは、第１６図回路中のCK発生部１４と変復調
部１３とを除いた全ての回路部分を含むものであ
る。ところがこの第１７図のような回路構成の場
合、ゼロクロスパルスとして１／ｎ分周した信号
を同期信号として使用するため、送受信器２_１…
３_１…間の同期が取れない場合が生じる。即ち第
１８図に示すように、同図ａの電源波形に対する
ゼロクロスパルスは同図ｂに示すようになり、こ
の1/3分周による同期信号は同図ｃ〜ｅのいずれ
かとなる。このため送信器２_１…及び受信器３_１
…はこれらｃ〜ｅの1/3分周による同期信号のい
ずれかに同期しているものであり、送，受信器２
_１…３_１…間の同期が確実にとれるとは限らない
ため、送，受信器２_１…３_１…間で正常な信号伝
送ができない場合を生じる問題があつた。なお第
１７図中４２，４３は１／ｎ分周回路であり、
夫々ゼロクロス検出部３７及び搬送波発生部３９
の出力を１／ｎに分周する。

本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、搬送波信号の周波数を低下して長距離伝送を
可能としたものにおいてしかも送受信器間の同期
を確実に取つて正確な情報伝送を可能とする電力
線搬送制御装置を提供することを目的とするもの
である。

以下本発明の一実施例を図面により詳述する。
第１９図は本発明一実施例のブロツク図を示し、
ゼロクロス検出部３７の出力を1/3分周回路３８
で1/3に分周した出力を本体回路部Ｘにクロツク
発生部からの入力として入力するとともに、搬送
波発生部３９の出力を1/3分周回路４０で1/3に分
周した出力を変復調部１３に入力し搬送波信号の
周波数を従前のものの1/3に設定している。また
３相設定スイツチ４１をオンすることにより回路
は３相状態にセツトされ、前述の３相用の従来回
路と同様の動作機能が得られることになる。

かくてこの実施例回路にあつては、回路の基準
クロツクの周波数を従前のゼロクロスパルスの周
波数の1/3に設定することにより、搬送波の周波
数をカウントする時間が３倍となり、従つて搬送
波の周波数を1/3に設定して長距離伝送を可能に
しても信号伝送の信頼性が低下するようなことが
ないものである。ここでゼロクロスパルスを1/3
分周したものを同期信号として使用しているた
め、この1/3分周された同期信号だけに注目して
伝送信号の１又は０の状態を判別するようにして
いるが、これは３相交流での使用状態と全く同じ
となり、前述の従来例と同様に３相交流における
信号伝送が行なわれることになるものである。

本発明は上述のように信号伝送をゼロクロスパ
ルスの発生周期に対して３倍の周期で発生させる
信号に同期させて行うとともに、ゼロクロスパル
スの発生周期に対して３倍の周期で発生させる基
準クロツク信号を信号受信のタイミング信号の基
本信号としたため、搬送波信号の周波数を1/3に
分周した信号を使用しても信号伝送の信頼性が損
なわれるようなことがなく、従つてゼロクロスパ
ルスに同期させて送信を行う場合の搬送波信号の
搬波数の1/3というように低くして信号伝送距離
を長くすることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電力線搬送制御装置の概略ブ
ロツク図、第２図は同上の伝送信号の構成図、第
３図ａ，ｂは同上の伝送波形の説明図、第４図は
同上の送信器から受信器への制御動作の説明図、
第５図ａ〜ｃは同上のタイミングチヤート、第６
図は従来の送受信器回路のブロツク図、第７図は
他の従来例の送受信器回路のブロツク図、第８図
ａ，ｂは同上の受信部及び送信部の回路例図、第
９図は監視入力返送機能を有する第７図の従来例
のブロツク図、第１０図ａ，ｂは夫々同上回路に
おける送信器から受信器へ、及び受信器から送信
器への伝送信号の構成図、第１１図は３相交流回
路に使用する場合における一般的な電力線搬送制
御装置の概略ブロツク図、第１２図ａ〜ｄは同上
の動作説明図、第１３図は同上の伝送信号の概略
図、第１４図は同上の送信部のブロツク図、第１
５図は同上の受信部のブロツク図、第１６図は同
上の送受信器回路の詳細ブロツク図、第１７図は
ゼロクロスパルス及び搬送波信号を１／ｎ分周を
行う場合の回路構成例を示すブロツク図、第１８
図ａ〜ｅは第１７図回路の動作説明図、第１９図
は本発明一実施例のブロツク図であり、１，１
_R，１_S，１_Tは電力線、２，２_１，２_２…は送信
器、３，３_１，３_２…は受信器である。

Claims

【特許請求の範囲】

１３相交流の電力線に送信器と受信器とを接続
し、電力線上に電源波形のゼロクロスに同期した
搬送波信号を重畳して送信器より受信器の制御及
び監視を行うに際し、送信器側から受信器側へど
の相から送信しているかを知らせる３相同期信号
を送り受信器側でこの３相同期信号を受信し同期
用のゼロクロスパルスの位置を＋60゜，０゜，−
60゜に切換的に移行して送受信器間の信号伝送の
同期を取るようにした電力線搬送制御装置におい
て、信号伝送をゼロクロスパルスの発生周期に対
して３倍の周期で発生させる信号に同期させて行
うとともに、ゼロクロスパルスの発生周期に対し
て３倍の周期で発生させる基準クロツク信号を信
号受信のタイミング信号の基本信号としたことを
特徴とする電力線搬送制御装置。