JPS6366463B2 - - Google Patents

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 プラントの各所に散在する検出点（以後入力点
とする）の状態を検出し、この検出情報を中央処
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
ログラマブルコントローラーやプロセスコンピユ
ータ等が広く用いられている。

この場合、プラント入出力点は中央処理装置よ
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り、配線
工事、ノイズし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、配線径路のノイズしや
へい、電気的絶縁を得るため、中央処理装置では
これらの配線１本毎に、フオトカツプラ等の電気
的絶縁素子と、ノイズフイルタを入れなければな
らず、これらの入出力インタフエース部が中央処
理装置の占有体積の大半を占めると言つても過言
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
つて、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、配線総延長を最短にし、配線費
用、配線工事費、ダクト設置費用を少なくするこ
とを目的とする。

第２の目的は中央処理装置に唯１本の送信用光
フアイバと他の唯１本の受信用光フアイバのみが
配線されるだけにし、中央処理装置の入出力イン
タフエ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
りプラント入出力点と中央処理装置間の電気的絶
縁をとり、また、電気ノイズに強い伝送路を得る
ことである。

第４の目的は従来のループ状光データウエイに
比し、簡単な制御方式をとることにより、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エイを得
ることである。

第５の目的は中央処理装置がデイジタルコンピ
ユータ等のデイジタル回路のとき、該デイジタル
回路に好都合なデイ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、図面によつて、本発明の構成、作用を説
明する。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
の子局間を光フアイバ７（１），７（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１の送信端２より出射する光パ
ルスは光フアイバ７（１）を通り、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−１）の送信端６（ｉ−１）より出射
する光パルスは光フアイバ７（ｉ）を通り、子局
４（ｉ）の受信端５（ｉ）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
光フアイバ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
つて説明する。第２図に示した例では、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を示す。

中央処理装置１はその出力端２から第２図の１
フレーム時間T_F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
示した光パルス波形で出射する。即ち、まず、フ
レーム先頭で短いパルス幅T_tのトークンパルス
を出射する。（トークンパルスは１フレーム先頭
で１回だけ出力される。）次にＴ時間毎にパルス
立上り前縁を持つパルス幅T_R1，T_R2a，T_R2b，…，
T_Ro-1，T_Roのパルス列を順次出射して１フレー
ムのデータの送信を完了し、以後、次のフレーム
伝送に移り同様な動作をくり返し、１フレーム時
間T_F毎に全プラント入出力点のデータを中央処
理装置１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のパルス幅変調され
たパルス列のパルス幅T_R1〜R_Roに含まれていて、
これらのパルス幅はロジツク“０”情報とロジツ
ク“１”情報に対応して、パルス幅T₀またはT₁
の値をとるものとする。また、T_R1は中央処理装
置１が子局４（１）に送信する１ビツト情報を
T_R2a，T_R2bは子局４（２）へ送信する２ビツト情
報を、T_Ro-1は子局４（ｎ−１）へ送信する１ビ
ツト情報を、T_Roは子局４（ｎ）へ送信する１ビ
ツト情報を意味する。第２図のパルス幅T_t，T₀，
T₁には次の関係があるようにする。

T_t＝１／12Ｔ、T₀＝１／３Ｔ、T₁＝２／３Ｔ 第２図２のパルス列は光フアイバ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。子局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
T_tのトークンパルスを受信すると、１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T_S1の光パルスを受信トー
クンパルスの受信時刻の位置（以後タイムスロツ
トとする）に置き換えて出力端６（１）より出射
する。この時の送信パルス幅T_S1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
ツク状態“０”“１”に対応して、パルス幅T_S1
はT₀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“０”でT_S1＝T₀の場
合を示す。） 次に子局４（１）がトークンパルスT_tに続く
パルス幅T_R1のパルスを受信すると、パルス幅
T_R1がT₀かT₁であるかを検出し（第２図の場合
T_R1＝T₁）、これに相当したロジツク情報“０”、
“１”を記憶し、子局４（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
“１”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T_R1の
前縁に一致した、パルス幅T_tのトークンパルス
を受信パルスT_R1のタイムスロツトに置き換えて
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_R2a，T_R2b，…，T_Ro-1，T_Ro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
T_R2a，…，T_Ro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アイバ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）はその出力端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T_S1のパ
ルスを受信したとき、中継モードとなつているの
で、この受信パルスT_S1を単に中継してその出力
端６（２）よりパルス幅T_S1を出射する。

続いて、パルス幅T_t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_S2aの光パルスを受信トークンパルスの
タイムスロツトに置き換えて、その出力端６
（２）より出射する。この時送信パルス幅T_S2aは
子局４（２）へ入力されるプラント入力点ａのロ
ジツク状態“０”、“１”に対応して、パルス幅
T₀，T₁のいずれかの値をとる。（第２図６（２）
ではプラント入力点ａが“１”でT_S2a＝T₁の場
合を示す。） 子局４（２）は次に、パルス幅T_R2aのパルスを
受信すると、そのパルス幅がT₀かT₁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ａへ出力する。また、
このとき、子局４（２）は受信パルスT_P2aの前縁
に一致したパルスT_S2bの光パルスを受信パルス
T_R2aのタイムスロツトに置き換えて、その出力端
６（２）より出射する。この時の送信パルス幅
T_S2bは子局４（２）へ入力されるプラント入力点
ｂのロジツク状態に対応して、パルス幅T₀また
はT₁の値をとる。（第２図６（２）ではプラント
入力点ｂが“０”でT_S2b＝T₀の場合を示す。） 子局４（２）は次にパルス幅T_R2b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ｂへ出力する。また、この時受信パルスT_R2bの
前縁に一致したパルス幅T_tのトークンパルスを
受信パルスT_R2bのタイムスロツトに置き換えて、
その出力端６（２）より出射する。

以後、子局４（２）は自局割り当てビツト数が
２ビツトに設定されていることを知つているの
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）
はトー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、自局割り当てビツト数の中央処理装置１より
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ツトに自局
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
ツトをトークンパルスで置き換えて送信する。そ
して以後の受信パルスは全て単に中継して送信す
る。

かくして、トークンパルスは各局で、１フレー
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
り、また、自局が中央処理装置１へデータを送信
すべきタイムスロツトの指標となる。

このトークンパルスはリレー競争のバトンの如
く、次々に各局を転送されて行き、４（ｎ−１）
局が受信パルスT_Ro-1を受けるタイムスロツトで、
４（ｎ−１）局がその出力端６（ｎ−１）より第
２図６（ｎ−１）に示すパルス幅T_tのトークン
パルスを出射すると光フアイバ（ｎ）の遅延時間
tdだけ遅れて最後の子局４（ｎ）の受信端５
（ｎ）で受信される。子局４（ｎ）はその出力端
６（ｎ）に第２図６（ｎ）に示すパルス列を出射
する。即ち、受信トークンパルスの前縁に一致し
たパルス幅T_Soの光パルスを受信トークンパルス
のタイムスロツトに置き換えて、その出力端６
（ｎ）より出射する、この時の送信パルス幅T_So
は子局４（ｎ）へ入力されるプラント入力点のロ
ジツク状態に対応してパルス幅T₀，T₁のいずれ
かの値をとる。（第２図６（ｎ）ではT_So＝T₀の
場合を示す。） 子局４（ｎ）は次にパルス幅T_Ro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（ｎ）に接続されているプラント出
力点へ出力する。また、この時子局４（ｎ）は受
信パルスT_Roの前縁に一致したパルスT_tのトーク
ンパルスを受信パルスT_Roのタイムスロツトに置
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に入り、パルス幅T_tのトーク
ンパルスに先導された、各子局の送信データ
T_S1，T_S2a，T_S2b，…，T_Soが中央処理装置１〜入
力する。中央処理装置１はトークンパルスのパル
ス幅T_t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
ツク状態“０”、“１”に変換した後、１フレーム
分のビツト容量を持つシフトレジスタに順次入れ
て行けば、該シフトレジスタの内容は各子局に入
力される全プラント入力点の状態“０”、“１”に
対応して記憶される。

以上述べた如く、１フレーム時間T_F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フレーム
時間T_Fの周期のスキヤンタイムで更新される。

さて、第２図６（ｎ）の如く、中央処理装置１
に受信されるトークンパルスは正常動作時は１フ
レーム中１個である。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つたり、
パルス前縁間隔Ｔが異状になつて中央処理装置に
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。

本発明のスキヤンタイムT_F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（ｉ−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のパルス幅T₀，T₀，T₁のパ
ルス幅変調したパルス列を光フアイバ７（ｉ）に
出射したとすれば、該パルス列は伝送路の遅れ時
間によつて第３図５（ｉ）に示すような波形とな
つて後続の子局（ｉ）の受信端５（ｉ）に達す
る。送信波形６（ｉ−１）と受信波形５（ｉ）間
の立上り遅れ時間td、立下り遅れ時間td′は子局
４（ｉ−１）の送信発光素子、光フアイバ７
（ｉ）、子局４（ｉ）の受信受光素子等の遅延時間
によるもので時間tdと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′の関係にするには、受光
素子の立上り遅れ時間が、立下り遅れ時間より長
くなる回路にすることで達成できる。） 第３図５（ｉ）の受信パルス列のパルス幅T₀′，
T₀′，T₁′は第３図６（ｉ−１）の送信パルス列の
パルス幅T₀，T₀，T₁より短かくなつて居り、こ
の第３図５（ｉ）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り、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。したがつて、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T₀とT₁のパルス幅を正確に検出
できなくなり、高速スキヤ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（ｉ）に示すパルス幅がほぼT₀，T₀，T₁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
よつ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を正確に維持する。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なわれ
るのでＴを非常に小さくでき、高速のスキヤンタ
イムが得られる。

ｅ 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（ｉ）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ツト数が２ビツ
トの場合のもので、これ以外の割り当てビツト数
の場合は、以下の説明より容易に類推される。

さて、第４図の動作を第５図のタイミング図を
使つて説明する。第５図の各タイミング波形ａ，
ｂ，ｃ，…，Ra，Rbは各々、第４図の制御回路
図中の記号ｂ，ｃ，…，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ｂ，ｃ，
…，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（ｉ）の前側子
局４（ｉ−１）は第５図ａに示すような前縁間隔
Ｔの送信パルス列T_t，T_Ra，T_Rb，T_Ri+1をその送
信端６（ｉ−１）から光フアイバ７（ｉ）に出射
する。こゝで、T_tはトークンパルス、T_Ra，T_Rb
は子局４（ｉ）宛に送信する２ビツトデータパル
ス、T_Ri+1は子局４（ｉ＋１）宛に送信されるデ
ータパルスとする。

第５図ａのパルス列は第４図の光フアイバ７
（ｉ）を通つて、受信端５（ｉ）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
ツクレベルに増幅整形されて第５図ｂに示す受信
パルス列が該増幅器４２の出力ｂに生ずる。こゝ
で、td＞td′であるから、受信パルス列ｂのパル
ス幅T_t′，T₁′，T₀′，T₁′は送信パルス列ａのパ
ルス幅T_t，T₁，T₀，T₁より幾分縮少される。

該、受信パルスｂの立上り時点を検出するイン
バータ２２、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１８，１９，２０，２１、フリツプフロツ
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，ｇ，ｍの如く、受信
パルスｂの立上り時点毎に“０”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の出力（はＱのインバータ出力）の
信号は“０”から“１”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
く、“１”から“０”に変化する。該出力ｊの
“１”→“０”変化は第１の単安定マルチバイブ
レータ１６をトリガし、該回路１６のＱ出力ｈは
第５図ｈに示す如く、時刻t₀より時刻t₁の１／12Ｔ の時間の期間だけ“１”になつた後、“０”に復
帰する。時刻t₁での該出力ｈの“１”→“０”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ｉは第５図ｉに示す如
く、時刻t₁より時刻t₂の１／12Ｔの期間だけ“１” になつた後、“０”に復帰する。このため、該回
路１７の出力を入力するNANDゲート１５
の出力ｊは第５図ｊに示す如く、時刻t₂で再び
“１”→“０”に変化し、第１の単安定マルチバ
イブレータ１６を再度トリガする。以後、同様な
サイクルを時刻t₃〜t₈まで続ける。

したがつて、第１、第２の単安定マルチバイブ
レータ１６，１７はＴ時間毎に、第５図ｈ，ｉ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の出力はシフトレ
ジスタ１８，１９，２０，２１のクロツク端子に
接続されていて、該出力が“０”→“１”に変
化する時刻t₂，t₄，t₆，t₈で該シフトレジスタ１
８〜２１をシフトする。シフトレジスタ１８のＤ
入力は常に“１”入力が入つているので、Ｔ時間
毎に第５図ｄ，ｅ，ｆ，ｇ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の出
力が“１”→“０”に変化するので、NAND
ゲート１５の出力ｊは時刻t₈では“１”のままに
なり、時刻t₈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ｂの受信パルス列T_t′，T₁′，
T₀′，T₁′…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。

まず、T_tタイムスロツトの第５図ｂの受信ト
ークンパルスT_t′はパルス幅がほぼ１／12Ｔと狭い ので、シフトレジスタ１８のＱの出力ｄが“０”
→“１”に変化する時刻t₂で必ず“０”になつて
居り、インバータ４３の出力は“１”になつて
居る。したがつて該出力ｄの“０”→“１”変化
で送信フリツプフロツプ２４のクロツク端子がト
リガされ、該フリツプフロツプ２４はＪ入力端子
（が接続）が“１”であるため、そのＱ出力ｋ
は第５図ｋに示す如く、時刻t₂で“０”→“１”
に変化する。したがつて、トークンパルスを検出
する送信フリツプフロツプ２４はトークンパルス
が規定パルス幅１／12Ｔに対し、±１／12Ｔ変動しても トークンパルスを正確に検出できる。

次のT_Raタイムスロツトの第５図ｂの受信パル
スT₁′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
り時点で信号が“０”→“１”に変化すると、
該信号によりトリガされる第１のカウンタ３０
のＱ出力幅が第５図ｐに示す如く、“０”→“１”
に変化する。次にこのT_Raタイムスロツトで第２
の単安定マルチバイブレータ１７のＱ出力ｉが
“０”→“１”に最初に変化する時刻で、NAND
ゲート２５の入力信号ｂ，ｉ，ｋが全て“１”に
なるから、該NANDゲート２５の出力は自局宛
データのタイムスロツト指標を与える受信フリツ
プフロツプ２７をセツトし、該フリツプフロツプ
２７のＱ出力ｌを第５図ｌの如く“０”→“１”
にする。その後、このT_Raタイムスロツトで波形
ｇが“０”→“１”に変化すると、信号，ｇが
入力するNANDゲート２６が成立し、該NAND
ゲート２６の出力は受信フリツプフロツプ２７を
クリヤし、そのＱ出力ｌを第５図ｌの如く“１”
→“０”にする。

次のT_Rbタイムスロツトの第５図ｂの受信パル
スT₀′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T₀′の立上り時
点で信号が“０”→“１”に変化すると、第１
のカウンタ３０のＱ出力ｐが第５図ｐの如く、
“１”→“０”に変化し、出力が“０”→
“１”に変化する。この信号によりトリガされ
る第２のカウンタ３１のＱ出力ｒは第５図ｒに云
うように、“０”→“１”に変化する。次に、こ
のT_Rbタイムスロツトで第２の単安定マルチバイ
ブレータ１７のＱ出力ｉが“０”→“１”に最初
に変化する時点で、再び受信フリツプフロツプ２
７はセツトする。その後、このT_Rbタイムスロツ
トで信号ｄが“０”→“１”に変化する時点で、
送信フリツプフロツプ２４のＫ入力端子（ｒが接
続）が“１”であるため、該フリツプフロツプ２
４のＱ出力ｋは第５図ｋに示す如く、“１”→
“０”になり、以後トークンパルスT_t′を受信す
るまで該出力ｋは“１”になることはない。その
後、このT_Rbタイムスロツトで信号ｇが“０”→
“１”に変化する時点で、受信フリツプフロツプ
２７はクリヤし、以後、トークンパルスT_t′を受
ける迄、該フリツプフロツプ２７はセツトしな
い。

次にT_Ri+1タイムスロツトの受信パルスｂの立
上りで、信号が“０”→“１”になると、信号
ｄ，を入力するNANDゲート２９の出力は
“０”となり、カウンタ３０，３１は第５図ｐ，
ｒに示す如くクリヤされる。

一方、パルス幅T₀とT₁の差異を検出するパル
ス幅検出フリツプフロツプ２８は、そのクロツク
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、該信号ｆがＴ時間毎に“０”→
“１”に変化する時点で、そのＤ入力の信号ｂが
“０”か“１”かによつてそのＱ出力ｍは“０”
又は“１”となる。故に、第５図ｂの受信パルス
ｂのパルス幅が１／２Ｔより狭い時（パルス幅T₀′の とき）、出力ｍは“０”となり、パルス幅がＴ／２よ り広い時（パルス幅T₁′のとき）出力ｍは“１”
となる。したがつて、規定値T₀′≒１／３Ｔ、T₁′≒ ２／３Ｔに対し、受信パルス幅T₀′，T₁′が±１／６Ｔ
変 動しても、パルス幅検出フリツプフロツプ２７に
よつて正確に検出される。該パルス幅検出フリツ
プフロツプ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によりクリヤされ
るので、第５図ｍに示す如き、動作をする。

一方、第１の記憶フリツプフロツプ３４はその
Ｄ入力にパルス幅検出フリツプフロツプ２８のＱ
出力ｍが接続されている。信号ｌ，ｐを入力する
NANDゲート３２の出力は該フリツプフロツプ
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T_Raタイムスロツトで信号
ｌが“１”→“０”に変化する時だけ、該
NANDゲート３２の出力は“０”→“１”に変
化し、第１の記憶フリツプフロツプ３４をトリガ
し、その時の信号ｍが“１”か“０”かを該フリ
ツプフロツプ３４が記憶し、そのＱ出力Raは第
５図Raに示す如く、変化する。該出力Raは子局
４（ｉ）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の記憶フリツプフロツプ３５のＤ入
力に信号ｍが接続され、信号ｌ，を入力する
NANDゲート３３の出力は該フリツプフロツプ
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T_Rbタイムスロツトで信号
ｌが“１”→“０”に変化した時だけ該フリツプ
フロツプ３５はトリガされ、この時信号が“１”
か“０”かを記憶し、そのＱ出力Rbは第５図Rb
に示す如く変化する。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３
９を介して出力される。

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

第５図ｂの受信パルス列ｂのパルス立上り前縁
で信号ｂが“１”になると、信号フリツプフロツ
プ２７の出力が“１”の時だけANDゲート
４５を通り、ORゲート９の出力ｎを“１”にす
る。該出力ｎは発光素子１０に加わり、該素子１
０で電気→光変換され、該光出力は送信端６
（ｉ）で光フアイバ７（ｉ＋１）へ出射される。
さて、第５図より、信号は受信パルスｂの立上
り時点より１／12Ｔの期間はいかなる場合でも“１” であるから、受信パルスｂの立上り時点より１／12 Ｔの期間は必ず信号ｂは送信端６（ｉ）に中継さ
れる。故に受信パルス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
（ｉ）に於いて、受信パルス前縁間隔Ｔは正確に
維持されて送信パルス前縁間隔Ｔとなつて中継す
る。

さて、第５図ｂの受信パルスｂのT_tタイムス
ロツトは子局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
ツトである、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
はロジツク“１”とする）はANDゲート１１に
入り、該ゲート１１の他の入力は、このT_tタ
イムスロツト“１”であるから、該信号Saは
ANDゲート１１、ORゲート１３を通り、フリツ
プフロツプ１４のＤ入力に達する。一方、該フリ
ツプフロツプ１４のクロツク端子は信号ｄにより
トリガされる。したがつてT_tタイムスロツトで
信号ｄが“０”→“１”に変化する時点で、該フ
リツプフロツプ１４のＱ出力ｕは“１”になる。

信号ｌ，ｒを入力するNANDゲート４４の出
力ｓは、このT_tタイムスロツトでは信号ｒは
“０”だから“１”になつている。故に、信号ｓ，
ｅを入力するANDゲート４６と、信号ｓ，ｇ，
ｋ，ｕを入力するANDゲート４８により、ORゲ
ート９の出力ｎは第５図ｎに示す如く、T_tタイ
ムスロツトでパルス幅T_Sa＝T₁＝２／３Ｔの送信パ ルスを送信端６（ｉ）より出射する。尚、信号
ｌ，，ｍを入力とするANDゲート４７はこの
T_tタイムスロツトで信号ｍが“０”だからその
出力は“１”にならない。

次のT_Raタイムスロツトは４（ｉ）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
すべきタイムスロツトである。子局４（ｉ）へ端
子３７を介して入力される第２のプラント入力時
点信号Sb（第４図の場合“０”とする）はAND
ゲート１２に入り、該ゲート１２の他の入力ｐ
は、このT_Raタイムスロツトで“１”であるか
ら、該信号Sbはフリツプフロツプ１４のＱ出力
ｕを信号ｄが“０”→“１”に変化した時、“０”
にする。この時もNANDゲート４４の出力ｓは
“１”になつて居り、ANDゲート４６により、信
号が“１”の期間だけORゲート９の出力ｎを
“１”にする。したがつてT_Raタイムスロツトで、
出力ｎは第５図ｎに示す如く、パルス幅T_Sb＝T₀
＝１／３Ｔの送信パルスとなる。尚、このT_Raタイ ムスロツトではANDゲート４５，４７，４８は
信号が“１”以外の期間ではそれらの出力は
“１”にならない。

次のT_Rbタイムスロツトは、子局４（ｉ）がト
ークンパルスT_tを送信すべきタイムスロツトで
ある。このT_RbタイムスロツトではNANDゲート
４４の出力ｓは信号ｌが“１”の時“０”とな
る。したがつてANDゲート４５，４６，４７，
４８は信号ｌが“１”の期間ではそれらの全ての
出力を“１”にする。故に、ORゲート９の出力
ｎは第５図ｎに示すように、T_t＝１／12Ｔだけ “１”のトークンパルスとなる。

次のT_Ri+1タイムスロツトは子局４（ｉ）が受
信パルスｂを後続子局４（ｉ＋１）に単に中継す
べきタイムスロツトである。このタイムスロツト
では、信号ｌ，ｋが常に“０”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、
ANDゲート４６は信号が“１”の期間（T₀＝
１／３Ｔの期間）だけORゲート９の出力ｎを“１” にする。したがつて受信パルスｂのパルス幅が
T₀′の時でも、送信出力ｎをT₀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T₁′の時
（第５図の場合）パルス検出フリツプフロツプ２
８のＱ出力ｍによりANDゲート４７は送信パル
スｎをT₁＝２／３Ｔのパルス幅に延ばすように補正 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を正確に維持して送信し、また、
伝送路によるパルス幅縮少を補正して、パルス幅
T₀，T₁に再生して送信する。このような子局４
（ｉ）を多数中継しても、パルス前縁間隔Ｔで、
パルス幅変調されたT₀，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なる。

また、トークンパルス幅T_tは±１／12Ｔの変動、 パルス幅変調データのパルス幅T₀，T₁は±１／６Ｔ の変動に対し、余裕を持つ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、したがつて第１、第２の単安定マルチバイ
ブレータ１６，１７のタイミング発振周期が各子
局間で多少差があつても、データ伝送が正確に行
なわれる特徴がある。

ｆ 発明の効果 以上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
“０”、“１”の論理情報の授受を１本の光フアイ
バを用いた伝送路で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図は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、４（１）〜４（ｎ）…子
局、７（１）〜７（ｎ＋１）…光フアイバ、１０
…発光素子、１４…フリツプフロツプ、１６，１
７…単安定マルチバイブレータ、１８，１９，２
０，２１…シフトレジスタ、２４…送信フリツプ
フロツプ、２７…受信フリツプフロツプ、２８…
パルス幅検出フリツプフロツプ、３０，３１…カ
ウンタ、３４，３５…記憶フリツプフロツプ、３
６，３７…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、４
２…増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中央処理装置と複数の子局を光フアイバでル
   ープ状に直列接続し、前記中央処理装置と前記複
   数の子局間で授受する“０”、“１”の論理情報
   を、この論理情報の“０”、“１”に対応して長短
   パルス幅に夫々変調された光パルス列で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を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“０”、“１”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ツト
   を自局送信データの論理情報“０”、“１”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ツトを前記
   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。