WO2020240811A1 - 短絡位置検出システム - Google Patents

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WO2020240811A1
WO2020240811A1 PCT/JP2019/021686 JP2019021686W WO2020240811A1 WO 2020240811 A1 WO2020240811 A1 WO 2020240811A1 JP 2019021686 W JP2019021686 W JP 2019021686W WO 2020240811 A1 WO2020240811 A1 WO 2020240811A1
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conductive line
short
line
input
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PCT/JP2019/021686
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Inventor
湯川浩司
井谷一夫
Original Assignee
株式会社エニイワイヤ
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/24—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage

Definitions

  • the present invention identifies a location where a short circuit occurs when a short circuit occurs in a conductive line composed of two wires having a line voltage by the DC power supply, which is used for data transmission, power supply by a DC power supply, and the like. It relates to a short circuit position detection system that can.
  • wiring saving which reduces the number of wirings
  • conversion of parallel signals and serial signals is performed instead of parallel connection in which each of a plurality of devices provided on the controlled side is directly connected to a control unit provided on the controlled side.
  • a method in which a master station having a function and a plurality of slave stations are connected to a control unit and a plurality of devices, respectively, and data is exchanged by a serial signal between the master station and the plurality of slave stations via a common transmission line. Is widely adopted.
  • a pair of conducting wires is used as the transmission line, and a conductive line composed of two wires having a line voltage by a DC power supply is laid as a transmission line. Further, in order to supply electric power to a plurality of devices, a conductive line composed of two lines having a line voltage by a DC power source, which is different from the transmission line, is laid separately.
  • the transmission line can also be used as the power supply line. Then, in such a case, one conductive line composed of two lines having an interline voltage by a DC power source is laid.
  • the conventional method of detecting a short circuit in a conductive line composed of two wires having a line voltage by a DC power supply can detect that a short circuit has occurred, it is necessary to identify the position where the short circuit has occurred in the conductive line. I could't. Further, in order to identify the position where the short circuit occurs in the conductive line, it is necessary to perform a search work by trial and error at the site where the conductive line is laid, which causes a problem that it takes time and effort.
  • the present invention provides a short-circuit position detection system capable of identifying the position where a short circuit occurs in a conductive line when a short circuit occurs in a conductive line composed of two wires having a line voltage by a DC power supply.
  • the purpose is to do.
  • one or more region boundary points are provided on a conductive line composed of two wires having a line voltage by a DC power supply, and the line voltage is set to a predetermined value or less at the region boundary points.
  • the conductive line is disconnected when the state continues for longer than a predetermined time.
  • One end of the conductive line is connected to the power source, the conductive line is maintained in a connected state at the region boundary point closer to the power source than the short-circuit occurrence point, and the side away from the power source from the short-circuit occurrence point.
  • the conductive line may be disconnected at the region boundary point.
  • Both ends of the conductive line are connected to the power source, the conductive line is maintained in a connected state at the region boundary point in the region not including the short circuit occurrence point, and the conductivity is maintained at the region boundary point in the region including the short circuit occurrence point.
  • the track may be disconnected.
  • the power supply may be stopped when a short circuit occurs, and the power supply may be restarted after a predetermined time has elapsed from the stop.
  • Each of the plurality of regions divided by the region boundary points includes a communication means, and each of the communication means is given a different unique identifier, and the region is based on the communication content via the communication means and the conductive line. At each of the boundary points, it may be detected that the conductive line is disconnected.
  • a state in which the line voltage is equal to or less than a predetermined value continues for a longer time than a predetermined time. Since the conductive line is sometimes cut off, when a short circuit occurs in the conductive line, the conductive line is cut off once at all the region boundary points. However, due to the subsequent power supply, the line voltage returns to the normal state from the region boundary point near the power source and the conductive line is restored and connected, while the conductive line is not connected at the region boundary point in the region where the short circuit occurs. .. Therefore, the separated region of the conductive line can be specified as the position where the short circuit occurs.
  • the predetermined value of the line voltage is the value when the two wires constituting the conductive line are short-circuited. Generally, it is almost 0, but a value other than 0 is also included because a slight voltage may remain due to a short circuit resistance or the like.
  • the predetermined time during which the line voltage is continued is a time during which the line voltage is set to be equal to or less than the value when the two wires are short-circuited for the purpose of data transmission. If the line voltage is controlled for data transmission, the line voltage will continue for longer than a predetermined time and will not be less than the value when the two wires are short-circuited.
  • connection method between the conductive line and the power source examples include a type in which one end of the conductive line is connected to the power source and a type in which both ends of the conductive line are connected to the power source.
  • the region where the conductive line is separated is the conductive line. It depends on the connection type of the power source.
  • the conductive line is connected at all the area boundary points on the side closer to the power source than the short circuit occurrence point, and the area boundary on the side farther from the power source from the short circuit occurrence point.
  • the conductive line will be cut off at the point.
  • the region closest to the power source in the separated region of the conductive line can be specified as the position where the short circuit occurs.
  • the connection state of the conductive line is maintained at the region boundary point of the region not including the short circuit occurrence point, and the conductive line is provided at the region boundary point of the region including the short circuit occurrence point. It will be separated. In this case, only the region including the short-circuit occurrence point is separated from the conductive line. Therefore, the separated region of the conductive line can be specified as the position where the short circuit occurs.
  • the power source may be one in which the power supply is stopped when a short circuit occurs and the power supply is restarted after a predetermined time has elapsed from the stop.
  • the conductive line once disconnected due to the short circuit of the conductive line. Will be connected to the conductive line from the region boundary point near the power source after the power supply is resumed.
  • each of a plurality of regions divided by a region boundary point includes a communication means and each communication means is given a different unique identifier, based on the communication content via the communication means and the conductive line, At each of the cutting points, it can be determined that the conductive line has been disconnected.
  • This short-circuit position detection system is used in a control / monitoring signal transmission system for centrally controlling a large number of devices and devices arranged in a facility such as a factory in a control unit.
  • a conductive line 10 is used from the control side where the control unit 3 is arranged to the facility to be controlled, and one end of the conductive line 10 is sent to and from the control unit 3 and the master station 2 which is a power source.
  • Is connected, and a plurality of input slave stations 4, output slave stations 5, and input / output slave stations 6 arranged in the facility are connected to a portion laid in the facility to be controlled.
  • each slave station is shown one by one, but there is no limitation on the type and number of slave stations connected to the transmission line.
  • the conductive line 10 is composed of two wires Dp and Dn (hereinafter referred to as transmission lines) which have a line voltage by a DC power supply and can be used as a power supply, and are divided into a plurality of regions.
  • a switching device 1 is arranged at each region boundary point, and one or more of the input slave station 4 and the input / output slave station 6 are arranged in each region.
  • the switching device 1 cuts one of the transmission lines when the state in which the line voltage of the transmission line is equal to or less than a predetermined value continues for a predetermined time or longer.
  • a transistor and a relay switch can be used.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a case where the switching device 1 is configured by a transistor and a relay switch.
  • the side where the relay switch 11 is connected to the transistor 12 is the short-circuit detection side S
  • the opposite side of the short-circuit detection side S is the power supply side P.
  • the transistor 12 when the capacitor 16 is completely discharged, the transistor 12 is turned off and the relay switch 11 is also turned off, so that the wire Dp is cut off.
  • the time for which the transistor 12 is kept on by the capacitor 16 may be adjusted by changing the capacitance of the capacitor 16.
  • FIG. 2 shows a configuration in which a Zener diode is connected instead of the shunt resistor.
  • the type of the transistor 12 may be determined according to the potentials of the lines Dp and Dn. That is, when the line Dp is a positive power supply and the line Dn is 0V, the NPN type may be adopted as shown in FIGS. 2 and 3, and when the line Dp is 0V and the line Dn is a negative power supply, the NPN type may be adopted. The PNP type may be adopted.
  • the master station 2 includes an output data unit 21, a timing generation unit 22, a master station output unit 23, a master station input unit 25, and an input data unit 26. Then, the control signal connected to the transmission line and containing the control data is transmitted to the output slave station 5 and the input / output slave station 6 via the transmission line, and the transmission line is transmitted from the input slave station 4 and the input / output slave station 6. It receives the monitoring signal transmitted via the system, extracts the monitoring data, and sends it to the input / output unit 32 of the control unit 3.
  • the output data unit 21 delivers the data received from the control unit 3 to the master station output unit 23 as serial data.
  • the timing generation unit 22 includes an oscillation circuit (OSC) 26 and a timing generation means 27, and the timing generation unit 27 generates a timing clock for this system based on the oscillation circuit (OSC) 26, and the master station output unit 23 and the parent Hand over to the station input unit 24.
  • OSC oscillation circuit
  • the master station output unit 23 includes a control data generating means 28 and a master station line driver 29. Based on the data received from the output data unit 21 and the timing clock received from the timing generation unit 22, the control data generation means 28 superimposes the transmission signal as a series of pulse-like signals on the transmission line via the master station line driver 29. To do.
  • the transmission procedure is one frame cycle of the start signal of the transmission signal and the subsequent control / monitoring data area, and is composed of a plurality of pulse signals in a row.
  • the pulse signal constituting the transmission signal is composed of a high potential area higher than the threshold for generating a transmission clock signal from the transmission signal and a low potential area lower than the threshold, and the start signal is longer than the time width of the pulse signal.
  • the potential level is higher than the threshold for generating the transmission clock signal from the transmission signal.
  • the high potential area constituting the pulse signal is set to the power supply voltage level, and power is supplied to the input slave station 4, the output slave station 5, and the input / output slave station 6. That is, the master station 2 functions as a power source for the conductive line 10.
  • the low potential area forms a monitoring data area used for transmitting the monitoring signals of the input slave station 4 and the input / output slave station 6, and there is no line voltage depending on the transmission state of the monitoring signal. Therefore, the capacitance of the capacitor 16 of the switching device 1 enables continuous discharge for a period longer than the period of the low potential area.
  • the master station input unit 24 is composed of a master station line receiver 30 and a monitoring data extraction means 31.
  • the master station line receiver 30 detects the monitoring signal transmitted from the input slave station 4 and the input / output slave station 6 via the transmission line.
  • the monitoring data extraction means 31 delivers the corresponding data value to the input data unit 25 based on the detection result of the monitoring signal in the master station line receiver 30.
  • the logical data “1” is delivered to the input data unit 25 when the monitoring signal is detected, and the logical data “0” is delivered to the input data unit 25 when the monitoring signal is not detected.
  • the input data unit 25 converts the serial input data received from the monitoring data extraction means 31 into parallel data, and sends the monitoring data and the management monitoring data to the input unit 32 of the control unit 3.
  • the control unit 3 includes a management determination means 31 having an arithmetic processing function and an input / output unit 32.
  • the management determination means 31 receives data from the master station 2 via the input / output unit 32, and performs necessary arithmetic processing based on the program stored internally.
  • the input slave station 4 includes a transmission / reception means 41, an address extraction means 42, an address setting means 43, a monitoring data transmission means 44, and a slave station input unit 40 having an input means 45. It also includes a slave station line receiver 46 and a slave station line driver 47 arranged between the slave station input unit 40 and the transmission line.
  • the input slave station 4 of this embodiment includes an MCU which is a microcomputer control unit as an internal circuit, and this MCU functions as a slave station input unit 40.
  • the transmission receiving means 41 receives the transmission signal transmitted to the transmission line via the slave station line receiver 46, and delivers this to the address extracting means 43.
  • the address extraction means 42 counts the pulse signals constituting the transmission signal starting from the timing at which the start signal indicating the start of the transmission clock signal ends.
  • the timing at which this count value matches the own station address data set by the address setting means 43 is the timing at which the data area assigned to the own station of the transmission signal starts (hereinafter, "own station area start timing"). To do).
  • the address extraction means 42 that has obtained the start timing of the own station area enables the monitoring data transmission means 44 during the period of the own station area.
  • the monitoring data transmitting means 44 outputs the data passed from the input means 45 as a monitoring signal to the transmission line via the slave station line driver 47 when it is enabled by the address extracting means 42.
  • the monitoring signal is superimposed on the monitoring data area of the transmission procedure.
  • the input means 45 delivers the data based on the input from the input unit 7 to the monitoring data transmitting means 44.
  • the input unit 7 is a device arranged in the facility on the controlled side. For example, reed switches, micro switches, push button switches, photoelectric switches, and various other sensors can be mentioned, but the present invention is not limited thereto. Further, the input unit 7 may be integrated with the input slave station 4. In this case, the input slave station 4 and the input unit 7 form an input unit integrated slave station 70.
  • the output slave station 5 includes a slave station output unit 50 having a transmission / reception means 41, an address extraction means 42, an address setting means 43, a control data extraction means 51, and an output means 52. Further, a slave station line receiver 46 arranged between the slave station output unit 50 and the transmission line is provided.
  • the output slave station 5 also has an MCU which is a microcomputer control unit as an internal circuit, and this MCU functions as a slave station output unit 50.
  • the operations and storage required for the processing of the output slave station 5 are executed using the CPU, RAM, and ROM included in the MCU.
  • the address extraction means 42 of the output slave station 5 passes the timing signal for extracting the control data to the control data extraction means 51 during the period of the own station area.
  • the control data extracting means 51 extracts the control data value transmitted to the own station address stored in the address setting means 43 from the timing signal delivered from the address extracting means 42 and the transmission signal delivered from the transmission receiving means 41. Then, this is handed over to the output means 52.
  • the output means 52 outputs information based on the control data handed over from the control data extraction means 51 to the output unit 8, and operates or stops the output unit 8.
  • the output unit 8 is a device arranged in a facility to be controlled, and examples thereof include an actuator, a (stepping) motor, a solenoid, a solenoid valve, a relay, a thyristor, and a lamp, but the output unit 8 is limited to these. It's not something. Further, the output unit 8 may be integrated with the output slave station 5. In this case, the output slave station 5 and the output unit 8 form an output unit integrated slave station 80.
  • the input / output slave station 6 is connected to the input / output unit 9, which is a device having the functions of both the input unit 7 and the output unit 8.
  • an input / output unit 9 for example, a device such as a temperature control, a timer, or a counter performs a function of transmitting information to the master station 2 and an output operation based on the data transmitted from the master station 2.
  • a device such as a temperature control, a timer, or a counter performs a function of transmitting information to the master station 2 and an output operation based on the data transmitted from the master station 2.
  • Those having both functions can be mentioned. However, it is not limited to these.
  • the input / output slave station 6 also has an MCU which is a microcomputer control unit as an internal circuit, and this MCU functions as a slave station input / output unit. ing. Then, as with the MCU of the input slave station 4 and the MCU of the output slave station 5, the calculations and storage required for the processing of the input / output slave station 6 are executed using the CPU, RAM, and ROM provided in the MCU. It has become a thing.
  • the slave station input / output unit includes both the slave station input unit 40 and the slave station output unit 50, and each of these configurations is substantially the same as the slave station input unit 40 and the slave station output unit 50. Since they are the same, the illustration and description thereof will be omitted.
  • ⁇ Short circuit position detection method> When a short circuit occurs in the conductive line 10 in this system, the region of the conductive line 10 in which the short circuit occurs is specified based on the communication content with the input slave station 4 or the input / output slave station 6.
  • the region closest to the master station 2 is separated from the first region R1 and the region adjacent to the side of the first region R1 away from the master station 2 is separated from the second region R2 and the master station 2 of the second region R2.
  • a region adjacent to the side is defined as a third region R3, and a case where a short circuit occurs in the third region R3 will be described with reference to FIG.
  • the state where there is no line voltage between the lines Dp and Dn continues longer than the period of the low potential area (corresponding to the predetermined time).
  • the relay switch 11 is turned off once in all the switching devices 1. However, the relay switch 11 of the switching device 1 arranged at the region boundary point of the first region R1 in which the line voltage has returned to the normal state due to the subsequent power supply is turned on. Then, the line Dp is connected, and the input slave station 4 arranged in the first region R1 and the input slave station 4 arranged in the second region R2 are connected to the master station 2 via the conductive line 10. Communication becomes possible.
  • the relay switch 11 In the third region R3, since the state where there is no line voltage of the conductive line 10 continues due to the short circuit, in the switching device 1 arranged at the region boundary point between the second region R2 and the third region R3, the relay switch 11 The off state is maintained and the line Dp is in a cut state. Then, the input / output slave station 6 arranged in the third region R3 is in a state where communication with the master station 2 via the conductive line 10 is impossible.
  • the line Dp is cut at the region boundary points of the second region R2 and the third region R3. Therefore, the state where there is no line voltage of the conductive line 10 is continued, similarly, the off state of the relay switch 11 is maintained, and the line Dp is in a disconnected state. Then, the input slave station 4 and the input / output slave station 6 arranged in these areas are also in a state where communication with the master station 2 via the conductive line 10 is impossible.
  • the third region R3 which is the region where normal communication between the input slave station 4 or the input / output slave station 6 and the master station 2 is not performed and is closest to the master station 2 which is the power source, is set as the short-circuit occurrence point. Can be identified.
  • the line Dp is not cut by the switching device 1 arranged on the power supply side P from the point where the disconnection occurs. That is, the input slave station 4 and the input / output slave station 6 arranged in the region where the disconnection has occurred are in a state of being able to communicate with the master station 2 via the conductive line 10. Therefore, it is necessary to distinguish between a disconnection and a short circuit, which can be distinguished by using a change in the current value. Therefore, when a short circuit occurs, the current value becomes higher than the rated value at that moment, and it is possible to identify that the short circuit has occurred.
  • FIG. 7 shows an embodiment with two region boundary points.
  • substantially the same parts as those of the embodiments shown in FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the embodiment shown in FIG. 7 assumes a case where a part of the conductive line 10 is laid across the passage. In this case, in the portion where the passage intersects, the possibility of a short circuit is higher than in other portions due to reasons such as being trampled. Therefore, two region boundary points are provided so that a portion where a short circuit is likely to occur is set as a region OR to be detected.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which one region boundary point is provided.
  • substantially the same parts as those of the embodiments shown in FIGS. 1 to 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the conductive line 10 having one end connected to the master station 2 which is a power source is divided into two regions, a region NR on the side closer to the master station 2 and a region DR on the far side, and a region on the far side. It is assumed that a short circuit generated in the DR is detected and the region DR on the far side is disconnected.
  • a short circuit occurs in the region DR on the far side.
  • one end of the conductive line 10 is connected to the master station 2 which is a power source, but both ends are connected to the master station 2 and a loop including the master station 2 is included. It may be in shape.
  • FIG. 9 shows an embodiment in which the conductive line has a loop shape. In FIG. 9, substantially the same parts as those of the embodiments shown in FIGS. 1 to 8 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • Both ends of the conductive line 15 shown in FIG. 9 are connected to the master station 2 to form a loop including the master station 2.
  • the counterclockwise direction is the forward direction and the clockwise direction is the reverse direction
  • the region closest to the master station 2 in the forward direction is the forward first region FR1 and the forward first region FR1 is the master station in the forward direction.
  • the region adjacent to the side away from the master station 2 is referred to as the forward second region FR2
  • the region adjacent to the side adjacent to the side away from the master station 2 in the forward direction of the forward second region FR2 is referred to as the forward third region FR3.
  • the region closest to the master station 2 in the reverse direction is the reverse first region RR1
  • the region adjacent to the side of the reverse first region RR1 away from the master station 2 in the reverse direction is the reverse second region RR2.
  • the region adjacent to the side away from the master station 2 in the opposite direction of the region RR2 is referred to as the inverse third region RR3. That is, if the number of regions is n, the forward first region FR1 and the inverse nth region RRn are the same region.
  • the switching device 1 arranged at the region boundary point between the forward first region FR1 and the forward second region FR2 is a relay.
  • the off state of the switch 11 is maintained, and the line Dp is in the disconnected state.
  • the relay switch 11 of the switching device 1 arranged at the region boundary point of the reverse first region RR1 where the line voltage has returned to the normal state is turned on. Then, the line Dp is connected, and the input slave station 4 arranged in the reverse first region RR1 can communicate with the master station 2 via the conductive line 15.
  • the line voltage returns to the normal state, and the region boundary points of these regions In, the line Dp is connected, and the input slave station 4 arranged in these areas can communicate with the master station 2 via the conductive line 15.
  • the switching device 1 arranged at the region boundary point between the forward second region FR2 and the forward third region FR3 is a relay.
  • the off state of the switch 11 is maintained, and the line Dp is in the disconnected state.
  • the input slave station 4 arranged in the forward second region FR2 cannot communicate with the master station 2 via the conductive line 15 in either the forward direction or the reverse direction. Therefore, the forward second region FR2 in which normal communication between the input slave station 4 and the master station 2 is not performed can be specified as a short-circuit occurrence point.
  • the switching device 1 shown in FIG. 3 allows only a forward current, a loop-shaped characteristic that only a short-circuit detection section in which a short circuit has occurred can be disconnected in the loop-shaped conductive line. Cannot be used.
  • the switching device 1 Since the relay switch 11 of the switching device 1 must be inserted into the line Dp, it cannot be arranged with respect to the existing conductive line during its operation. Therefore, it is preferable that the switching device 1 is arranged in advance at the time of laying the conductive line.
  • the switching device 1 has a function as a branch connector, a plurality of the switching devices 1 are arranged in advance on the conductive line, and a communication device is connected as needed to obtain an area corresponding to the condition of the conductive line. It is possible to classify into.
  • Switching device 2 Master station 3 Control unit 4 Input slave station 5 Output slave station 6 Input / output slave station 7 Input unit 8 Output unit 9 Input / output unit 10, 15 Conductive line 11 Relay switch 12 Transistor 13 Shant resistance 14 Zener diode 16 Condenser 21 Output data unit 22 Timing generation unit 23 Master station output unit 24 Master station input unit 25 Input data unit 26 Oscillation circuit (OSC) 27 Timing generating means 28 Control data generating means 29 Master station line driver 30 Master station line receiver 31 Monitoring data extracting means 32 Input / output unit 33 Management judgment means 40 Slave station input unit 41 Transmission receiving means 42 Address extracting means 43 Address setting means 44 Monitoring data transmission means 45 Input means 46 Slave station line receiver 47 Slave station line driver 50 Slave station output unit 51 Control data extraction means 52 Output means

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  • Alarm Systems (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に領域境界点を一個以上設け、前記領域境界点において、前記線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに前記導電線路を切り離す。直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に一個以上設けられる領域境界点では、線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに導電線路は切り離されることから、導電線路に短絡が発生した場合、全ての領域境界点で、一度、導電線路が切り離されることになる。しかしながら、その後に継続される電力供給により電力源に近い領域境界点から線間電圧が常態に戻って導電線路が復帰接続される一方、短絡が発生した領域の領域境界点では導電線路が接続されない。従って、導電線路の切り離された領域を短絡が発生した位置として特定することができる。

Description

短絡位置検出システム
　本発明は、データ伝送や直流電源による電力供給などに使用される、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に短絡が生じた場合に、短絡が生じた場所を特定することができる短絡位置検出システムに関するものである。　
　施設内に配置された多数の装置を集中制御するシステムにおいて、配線の数を減らす、所謂省配線化が広く実施されている。また、その省配線化の一般的な手法として、被制御側に設けられた複数の機器の各々を制御側に設けられた制御部に直接繋ぐパラレル接続に代えて、パラレル信号とシリアル信号の変換機能を備えた親局と複数の子局を、制御部と複数の装置にそれぞれ接続し、親局と複数の子局との間で共通の伝送線を介してシリアル信号によりデータ授受を行う方式が広く採用されている。
　そして、伝送線には、対をなす導線の一組が用いられ、伝送路として、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路が敷設される。更に、複数の機器に電力を供給するために、伝送路と異なる、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路が別に敷設される。ただし、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式を利用し、伝送信号に電源を重畳する場合には、伝送線を電源線として兼用することも可能となる。そして、このような場合は、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路が１本敷設される。
　ところが、導電線路が、踏み付けられるなどの理由により短絡すると、そこに接続されている装置機器が損傷するおそれがある。そこで、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路において、短絡を検出して回路を保護するための様々な手法が提案されている。
　例えば、特開平７－３８５３８号公報には、伝送同期方式において、伝送線が短絡している場合は、スタート同期信号の送信期間以外の伝送信号の送信期間中、常に電流モードの信号が返ってくる性質を利用して、伝送線の短絡を検出し、短絡検出時には、伝送信号の送信を中断して回路の保護を行うデータ伝送方法が提案されている。
特開平７－３８５３８号公報
　しかしながら、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路において短絡を検出する従来の手法では、短絡が発生したことを検出できるものの、導電線路において短絡が発生した位置を特定することはできなかった。そして、導電線路において短絡の発生した位置を特定するためには、導電線路が敷設された現場での試行錯誤による探索作業が必要となり、時間と手間を要する問題がある。
　そこで、本発明は、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に短絡が生じた場合に、導電線路において短絡が生じた位置を特定することができる短絡位置検出システムを提供することを目的とする。
　本発明にかかる短絡位置検出システムは、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に領域境界点を一個以上設け、前記領域境界点において、前記線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに前記導電線路を切り離す。
  前記導電線路の一端が電力源に接続され、短絡発生地点より前記電力源に近い側の前記領域境界点において前記導電線路は接続状態が維持され、前記短絡発生地点より前記電力源から遠ざかる側の前記領域境界点において前記導電線路が切り離されてもよい。
　前記導電線路の両端が電力源に接続され、短絡発生地点を含まない領域の前記領域境界点において前記導電線路は接続状態が維持され、前記短絡発生地点を含む領域の前記領域境界点において前記導電線路が切り離されてもよい。
　短絡が発生したときに電力供給が停止され、前記停止から所定時間経過後に前記電力供給が再開されてもよい。
　前記領域境界点で区分けされる複数の領域の各々が通信手段を含み、前記通信手段には、各々異なる固有識別子が付与され、前記通信手段と前記導電線路を介した通信内容に基づき、前記領域境界点の各々において、前記導電線路が切り離されたことを検知するものであってもよい。
　本発明によれば、直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に一個以上設けられる領域境界点では、線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに導電線路は切り離されることから、導電線路に短絡が発生した場合、全ての領域境界点で、一度、導電線路が切り離されることになる。しかしながら、その後に継続される電力供給により電力源に近い領域境界点から線間電圧が常態に戻って導電線路が復帰接続される一方、短絡が発生した領域の領域境界点では導電線路が接続されない。従って、導電線路の切り離された領域を短絡が発生した位置として特定することができる。
　なお、線間電圧の所定値は、導電線路を構成する二線が短絡したときの値である。一般的にほぼ０となるが、短絡抵抗などにより僅かな電圧が残る場合もあるため、０以外の値も含まれる。また、線間電圧が継続される所定の時間は、データ伝送の目的で、線間電圧が、二線の短絡したときの値以下とされる時間である。データ伝送のために線間電圧が制御された状態であれば、線間電圧が、所定の時間より長く継続して、二線の短絡したときの値以下となることはない。
　導電線路と電力源の接続手法として、導電線路の一端を電力源に接続する形式と、導電線路の両端を電力源に接続する形式が挙げられるが、導電線路の切り離される領域は、導電線路と電力源の接続形式により異なる。
　すなわち、導電線路の一端を電力源に接続する形式では、短絡発生地点より電力源に近い側の全ての領域境界点において導電線路が接続状態となり、短絡発生地点より電力源から遠ざかる側の領域境界点において導電線路が切り離されることになる。この場合、導電線路の切り離された領域の中の電力源に最も近い領域を短絡の発生した位置として特定することができる。
　一方、導電線路の両端を電力源に接続する形式では、短絡発生地点を含まない領域の領域境界点において導電線路の接続状態が維持され、短絡発生地点を含む領域の領域境界点において導電線路が切り離されることになる。この場合、短絡発生地点を含む領域のみが導電線路から切り離されることとなる。従って、導電線路の切り離された領域を短絡の発生した位置として特定することができる。
　電力源は、短絡が発生したときに電力供給が停止され、停止から所定時間経過後に電力供給が再開されるものであってもよく、この場合、導電線路の短絡発生により一度切り離された導電線路は、電力供給が再開された後、電力源に近い領域境界点から導電線路が接続されることになる。
　導電線路の切り離された領域を特定する手法に制限はなく、使用状況に応じた手法を採用することができる。例えば、領域境界点で区分けされる複数の領域の各々が通信手段を含み、通信手段には各々異なる固有識別子が付与されるものとすれば、通信手段と導電線路を介した通信内容に基づき、切断地点の各々において、導電線路の切り離されたことを判別することができる。
本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの概略構成を示すシステム構成図である。 切替装置の回路構成を示す図である。 切替装置の他の回路構成を示す図である。 親局のシステム構成図である。 入力子局のシステム構成図である。 出力子局のシステム構成図である。 本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの他の概略構成を示すシステム構成図である。 本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの更に他の概略構成を示すシステム構成図である。 本発明に係る短絡位置検出システムを利用する制御・監視信号伝送システムの更に他の概略構成を示すシステム構成図である。
　本発明に係る短絡位置検出システムの実施形態を説明する。
　この短絡位置検出システムは、工場などの施設内に配置された多数の装置機器を制御部において集中制御するための制御・監視信号伝送システムに利用されている。制御部３が配置されている制御側から被制御側となる施設に至る導電線路１０が使用されており、制御部３とデータを授受するとともに電力源となる親局２に導電線路１０の一端が接続され、被制御側となる施設内に敷設された部分に、その施設内に配置された入力子局４、出力子局５および入出力子局６の複数が接続されている。なお、図１においては、図示の便宜上、各々の子局が一つずつ示されているが、伝送線に接続される子局の種類や数に制限は無い。
　導電線路１０は、直流電源による線間電圧を有し電源としての使用が可能とされている二線Ｄｐ、Ｄｎ（以下、伝送線とする）で構成され、複数の領域に区分けされている。そして、各領域境界点に切替装置１が配置され、各領域内に入力子局４または入出力子局６のいずれかの一個以上が配置されている。
＜切替装置の構成＞
　切替装置１は、伝送線の線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに、伝送線の一方の線を切断するものである。例えば、トランジスタとリレースイッチにより構成したものを使用できる。
　図２は、切替装置１をトランジスタとリレースイッチにより構成する場合の一例を示す図である。図２に示す構成において、リレースイッチ１１を基準とし、リレースイッチ１１がトランジスタ１２に接続されている側が短絡検出側Ｓとなり、短絡検出側Ｓの反対が電源側Ｐとなる。そして、短絡検出側Ｓにおいて短絡が発生し線Ｄｐ、Ｄｎの線間電圧の無い状態（所定値以下になる状態に相当）になると、所定の時間、コンデンサ１６によりトランジスタ１２のオン状態が維持される。しかしながら、コンデンサ１６が完全に放電すると、トランジスタ１２がオフとなり、リレースイッチ１１もオフとなることで線Ｄｐが切断された状態となる。コンデンサ１６によりトランジスタ１２がオン状態に維持される時間は、コンデンサ１６の容量を変えることで調整すればよい。
　切替装置１の構成に制限はなく、使用状況に適した公知の構成を採用することができる。例えば、図２に示す構成では、リレースイッチ１１がオフとなっている状態で電源投入を可能とするために、リレースイッチ１１と並列にシャント抵抗１３が接続されているが、これをツェナーダイオードに替えてもよい。図３に、シャント抵抗に替えてツェナーダイオードを接続した構成を示す。
　図３において、短絡検出側Ｓで短絡が発生すると、トランジスタ１２がオフとなり、リレースイッチ１１もオフとなることで線Ｄｐが切断された状態となる。また、この実施形態では、後述のように、電源電圧レベルのパルス信号により電力が供給されているため、ツェナーダイオード１４を用いることにより、パルス信号の電圧変化に関わらずトランジスタ１２の動作を安定させることができる。更に、初期投入電力の影響を低減する効果も期待できる。
　なお、図２及び図３に示す切替装置１において、リレースイッチ１１に替えて、リードスイッチ、無接点スイッチなどを使用してもよい。また、トランジスタ１２のタイプは、線Ｄｐ、Ｄｎの電位に応じて決めればよい。すなわち、線Ｄｐがプラス電源、線Ｄｎが０Ｖとなる場合は、図２及び図３に示すように、ＮＰＮタイプを採用すればよく、線Ｄｐが０Ｖ、線Ｄｎがマイナス電源となる場合は、ＰＮＰタイプを採用すればよい。
＜親局の構成＞
　親局２は、図４に示すように、出力データ部２１、タイミング発生部２２、親局出力部２３、親局入力部２５、入力データ部２６を備える。そして、伝送線に接続され、制御データを含む制御信号を、伝送線を介して出力子局５および入出力子局６に送信するとともに、入力子局４および入出力子局６から伝送線を介して送信された監視信号を受け監視データを抽出し制御部３の入出力ユニット３２へ送出する。
　出力データ部２１は、制御部３から受けたデータをシリアルデータとして親局出力部２３へ引き渡す。
　タイミング発生部２２は、発振回路（ＯＳＣ）２６とタイミング発生手段２７からなり、発振回路（ＯＳＣ）２６を基にタイミング発生手段２７が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２３及び親局入力部２４に引き渡す。
　親局出力部２３は、制御データ発生手段２８と親局ラインドライバ２９からなる。制御データ発生手段２８が、出力データ部２１から受けたデータと、タイミング発生部２２から受けたタイミングクロックに基づき、親局ラインドライバ２９を介して伝送線に一連のパルス状信号として伝送信号を重畳する。
　伝送手順は、伝送信号のスタート信号とこれに続く制御・監視データ領域の１フレームサイクルであり、複数のパルス信号が連なって構成される。伝送信号を構成するパルス信号は、伝送信号から伝送クロック信号を生成するための閾値より高い高電位エリアと、閾値より低い低電位エリアで構成され、スタート信号は、パルス信号の時間幅より長く、伝送信号から伝送クロック信号を生成するための閾値より高い電位レベルとなっている。
　また、パルス信号を構成する高電位エリアは電源電圧レベルとされ、入力子局４、出力子局５、入出力子局６に電力を供給するものとなっている。すなわち、親局２は導電線路１０の電源として機能するものとなっている。
　低電位エリアは、入力子局４および入出力子局６の監視信号の送信に利用される監視データ領域をなし、監視信号の送信状態により線間電圧の無い状態となる。従って、切替装置１のコンデンサ１６の容量は、低電位エリアの期間より長く継続する放電が可能なものとする。
　親局入力部２４は親局ラインレシーバ３０と監視データ抽出手段３１で構成される。親局ラインレシーバ３０は、入力子局４および入出力子局６から伝送線を介して送信された監視信号を検出する。
　監視データ抽出手段３１は、親局ラインレシーバ３０における監視信号の検出結果に基づき、対応するデータ値を入力データ部２５に引き渡す。この実施形態では、監視信号が検出された場合には論理データ“１”を、監視信号が検出されなかった場合には論理データ“０”を、入力データ部２５に引き渡す。
　入力データ部２５は、監視データ抽出手段３１から受け取った直列の入力データを並列（パラレル）データに変換し、監視データおよび管理監視データとして制御部３の入力ユニット３２へ送出する。
　制御部３は、演算処理機能を持つ管理判断手段３１と入出力ユニット３２を備える。管理判断手段３１は、入出力ユニット３２を介して親局２からデータを受け取り、内部に記憶されたプログラムに基づいて必要な演算処理を行う。
＜入力子局の構成＞
　入力子局４は、図５に示すように、伝送受信手段４１、アドレス抽出手段４２、アドレス設定手段４３、監視データ送信手段４４、および、入力手段４５を有する子局入力部４０を備える。また、子局入力部４０と伝送線の間に配置される子局ラインレシーバ４６および子局ラインドライバ４７を備える。
　なお、この実施形態の入力子局４は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入力部４０として機能するものとなっている。
　処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入力部４０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
　伝送受信手段４１は、伝送線に伝送される伝送信号を、子局ラインレシーバ４６を介して受け、これをアドレス抽出手段４３に引き渡す。
　アドレス抽出手段４２では、伝送クロック信号の始まりを示すスタート信号が終了となるタイミングを起点として伝送信号を構成するパルス信号のカウントが行われる。なお、このカウント値がアドレス設定手段４３で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングは、伝送信号の自局に割り当てられたデータ領域が開始するタイミング（以下、「自局領域開始タイミング」とする）となる。
　自局領域開始タイミングを得たアドレス抽出手段４２は、自局領域の期間、監視データ送信手段４４を有効にする。
　監視データ送信手段４４は、アドレス抽出手段４２により有効とされた場合に、入力手段４５から引き渡されたデータを、子局ラインドライバ４７を介して伝送線に監視信号として出力する。監視信号は、伝送手順の監視データ領域に重畳される。
　入力手段４５は、入力部７からの入力に基づくデータを監視データ送信手段４４に引き渡す。
　入力部７は、被制御側となる施設内に配置された装置である。例えば、リードスイッチ、マイクロスイッチ、押釦スイッチ、光電スイッチ、その他各種センサを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、入力部７は、入力子局４と一体化されたものであってもよい。この場合、入力子局４と入力部７は、入力部一体型子局７０を構成する。
　＜出力子局の構成＞
　出力子局５は、図６に示すように、伝送受信手段４１、アドレス抽出手段４２、アドレス設定手段４３、制御データ抽出手段５１および出力手段５２を有する子局出力部５０を備える。また、子局出力部５０と伝送線の間に配置される子局ラインレシーバ４６を備える。
　出力子局５も、また、前記入力子局４と同様、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局出力部５０として機能するものとなっている。そして、入力子局４のＭＣＵと同様に、出力子局５の処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるものとなっている。
　処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局出力部５０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。また、図６において、入力子局４と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を簡略化または省略する。
　出力子局５のアドレス抽出手段４２は、自局領域の期間、制御データを抽出するタイミング信号を制御データ抽出手段５１に引き渡す。
　制御データ抽出手段５１は、アドレス抽出手段４２から引き渡されたタイミング信号と伝送受信手段４１から引き渡された伝送信号から、アドレス設定手段４３に記憶された自局アドレスに送信された制御データ値を抽出し、これを出力手段５２に引き渡す。
　出力手段５２は、制御データ抽出手段５１から引き渡された制御データに基づいた情報を出力部８に出力し、出力部８を動作させ、或いは停止させる。
　出力部８は、被制御側となる施設内に配置された装置であり、例えば、アクチュエータ、（ステッピング）モータ、ソレノイド、電磁弁、リレー、サイリスタ、ランプを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、出力部８は、出力子局５と一体化されたものであってもよい。この場合、出力子局５と出力部８は、出力部一体型子局８０を構成する。
＜入出力子局の構成＞
　入出力子局６には、入力部７と出力部８の双方の機能を備える装置機器である入出力部９が接続されている。入出力部９に相当するものとして、例えば、温調、タイマ、カウンタ等の装置機器で、親局２に対し情報を送信する機能と、親局２から送信されたデータに基づき出力動作を行う機能の双方を備えるものを挙げることができる。ただし、これらに限定されるものではない。
　入出力子局６も、入力子局４および出力子局５と同様、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入出力部として機能するものとなっている。そして、入力子局４のＭＣＵおよび出力子局５のＭＣＵと同様に、入出力子局６の処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるものとなっている。
　処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入出力部を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。また、子局入出力部は、子局入力部４０および子局出力部５０の双方の構成を備えるものであるが、これら各構成は子局入力部４０および子局出力部５０と実質的に同じものであるため、図示およびその説明は省略する。
＜短絡位置検出方法＞
　このシステムにおいて導電線路１０に短絡が生じた場合は、入力子局４または入出力子局６との通信内容に基づき、短絡が生じている導電線路１０の領域を特定する。
　具体例として、親局２に最も近い領域を第一領域Ｒ１と、第一領域Ｒ１の親局２から離れる側に隣接する領域を第二領域Ｒ２と、第二領域Ｒ２の親局２から離れる側に隣接する領域を第三領域Ｒ３とし、第三領域Ｒ３で短絡が生じた場合について図１を参照しながら説明する。
　第三領域Ｒ３で短絡が生じると、線Ｄｐ、Ｄｎの線間電圧の無い状態（所定値以下になる状態に相当）が低電位エリアの期間（所定の時間に相当）より長く継続することとなり、全ての切替装置１で、一度、リレースイッチ１１がオフとなる。しかしながら、その後に継続される電力供給により線間電圧が常態に戻った第一領域Ｒ１の、領域境界点に配置された切替装置１のリレースイッチ１１がオンとなる。そして、線Ｄｐは接続された状態となり、第一領域Ｒ１に配置された入力子局４と、第二領域Ｒ２に配置された入力子局４は、導電線路１０を介した親局２との通信が可能となる。
　一方、第三領域Ｒ３では、短絡により導電線路１０の線間電圧の無い状態が継続するため、第二領域Ｒ２と第三領域Ｒ３の領域境界点に配置された切替装置１ではリレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。そして、第三領域Ｒ３に配置された入出力子局６は、導電線路１０を介した親局２との通信が不可能な状態となる。
　また、第三領域Ｒ３の親局２から離れる側に続く領域の領域境界点に配置された切替装置１では、第二領域Ｒ２と第三領域Ｒ３の領域境界点において線Ｄｐが切断された状態となっていることから、導電線路１０の線間電圧の無い状態が継続され、同様に、リレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。そして、これらの領域に配置される入力子局４および入出力子局６も、また、導電線路１０を介した親局２との通信が不可能な状態となる。
　従って、入力子局４または入出力子局６と親局２との正常な通信が行われない領域であって、電力源である親局２に最も近い第三領域Ｒ３を、短絡発生地点と特定することができる。
　なお、伝送線Ｄｐ、Ｄｎの断線が生じた場合には、断線が生じた地点から電源側Ｐに配置された切替装置１において線Ｄｐが切断されることはない。すなわち、断線が生じた領域に配置されている入力子局４および入出力子局６は、導電線路１０を介した親局２との通信が可能な状態となる。従って、断線と短絡を区別する必要があるが、その区別は電流値の変化を利用することで可能となる。そのため、短絡が生じた場合、その瞬間に電流値が定格値より高くなるため、これにより短絡が生じたことを特定できる。
　導電線路１０に設けられる領域境界点の数に制限はなく、導電線路１０の利用状況や利用目的等に応じて適宜決めることができる。図７に、領域境界点を二個とした実施形態を示す。なお、図７において、図１～６に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
　図７に示す実施形態は、導電線路１０の一部が、通路を交差して敷設される場合を想定したものである。この場合、通路を交差する部分では、他の部分と比較し、踏み付けられるなどの理由により短絡の発生する可能性が高くなる。そこで、短絡の発生する可能性の高い部分を検出対象の領域ＯＲとするための領域境界点が二個設けられている。
　図８に、領域境界点を一個設けた実施形態を示す。なお、図８において、図１～７に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
　図８に示す実施形態は、電力源である親局２に一端が接続された導電線路１０を親局２に近い側の領域ＮＲと遠い側の領域ＤＲの２つに分け、遠い側の領域ＤＲで発生した短絡を検知し、遠い側の領域ＤＲを切り離す場合が想定されている。
　例えば、停止による影響の小さい装置を遠い側の領域ＤＲに配置し、停止による影響の大きい装置を近い側の領域ＮＲに配置することにより、遠い側の領域ＤＲで短絡が発生した場合には、その復旧作業に要する期間、近い側の領域ＮＲに配置された装置の稼働を維持することにより、短絡の影響を低減させることができる。
　図１～８に示す実施形態において導電線路１０は、その一端が電力源である親局２に接続されたものとなっているが、両端を親局２に接続し、親局２を含むループ形状としてもよい。図９に、導電線路をループ形状とした実施形態を示す。なお、図９において、図１～８に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
　図９に示す導電線路１５は、両端が親局２に接続され、親局２を含むループとされている。なお、この実施形態では、反時計回りを順方向、時計回りを逆方向とし、順方向で親局２に最も近い領域を順第一領域ＦＲ１と、順第一領域ＦＲ１の順方向に親局２から離れる側に隣接する領域を順第二領域ＦＲ２と、順第二領域ＦＲ２の順方向に親局２から離れる側に隣接する領域を順第三領域ＦＲ３とする。また、逆方向で親局２に最も近い領域を逆第一領域ＲＲ１と、逆第一領域ＲＲ１の逆方向に親局２から離れる側に隣接する領域を逆第二領域ＲＲ２と、逆第二領域ＲＲ２の逆方向に親局２から離れる側に隣接する領域を逆第三領域ＲＲ３とする。すなわち、領域の数がｎであれば、順第一領域ＦＲ１と逆第ｎ領域ＲＲｎは同じ領域となる。
　この実施形態において短絡発生地点を特定する方法を、順第二領域ＦＲ２で短絡が生じた場合を例として説明する。
　順第二領域ＦＲ２で短絡が生じると、線Ｄｐ、Ｄｎの線間電圧の無い状態が低電位エリアの期間より長く継続することとなり、全ての切替装置１で、一度、リレースイッチ１１がオフとなる。しかしながら、その後に継続される電力供給により、順方向については、線間電圧が常態に戻った順第一領域ＦＲ１の領域境界点に配置された切替装置１のリレースイッチ１１がオンとなる。そして、線Ｄｐは接続された状態となり、順第一領域ＦＲ１に配置された入力子局４は、導電線路１５を介した親局２との通信が可能となる。
　一方、順第二領域ＦＲ２では、短絡により導電線路１５の線間電圧の無い状態が継続するため、順第一領域ＦＲ１と順第二領域ＦＲ２の領域境界点に配置された切替装置１ではリレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。
　逆方向については、線間電圧が常態に戻った逆第一領域ＲＲ１の領域境界点に配置された切替装置１のリレースイッチ１１がオンとなる。そして、線Ｄｐは接続された状態となり、逆第一領域ＲＲ１に配置された入力子局４は、導電線路１５を介した親局２との通信が可能となる。
　逆第一領域ＲＲ１の逆方向に親局２から離れる側に隣接する逆第二領域ＲＲ２、そして、更に逆方向に続く領域でも同様に、線間電圧が常態に戻り、これら領域の領域境界点において線Ｄｐは接続された状態となり、これらの領域に配置された入力子局４は、導電線路１５を介した親局２との通信が可能となる。
　一方、順第二領域ＦＲ２では、短絡により導電線路１５の線間電圧の無い状態が継続するため、順第二領域ＦＲ２と順第三領域ＦＲ３の領域境界点に配置された切替装置１ではリレースイッチ１１のオフの状態が維持され、線Ｄｐは切断された状態となる。
　すなわち、順第二領域ＦＲ２に配置された入力子局４は、順方向、逆方向のいずれにおいても、導電線路１５を介した親局２との通信が不可能な状態となる。従って、入力子局４と親局２との正常な通信が行われない順第二領域ＦＲ２を、短絡発生地点として特定することができる。
　なお、図３に示す切替装置１は、順方向の電流のみを許容するものであるため、ループ形状の導電線路において、短絡が発生した短絡検出区間のみを切り離すことができるという、ループ形状の特性を生かすことはできない。
　切替装置１のリレースイッチ１１は、線Ｄｐに挿入されなければならないため、既設の導電線路に対し、その稼働中に配置することはできない。従って、切替装置１は、導電線路の敷設作業時に予め配置しておくことが好ましい。
　また、切替装置１が分岐コネクタとしての機能を備えるものであれば、その複数を導電線路に予め配置しておき、必要に応じて通信装置を接続することにより、導電線路の状況に応じた領域への区分けが可能となる。
１　　切替装置
２　　親局
３　　制御部
４　　入力子局
５　　出力子局
６　　入出力子局
７　　入力部
８　　出力部
９　　入出力部
１０、１５　導電線路
１１　リレースイッチ
１２　トランジスタ
１３　シャント抵抗
１４　ツェナーダイオード
１６　コンデンサ
２１　出力データ部
２２　タイミング発生部
２３　親局出力部
２４　親局入力部
２５　入力データ部
２６　発振回路（ＯＳＣ）
２７　タイミング発生手段
２８　制御データ発生手段
２９　親局ラインドライバ
３０　親局ラインレシーバ
３１　監視データ抽出手段
３２　入出力ユニット
３３　管理判断手段
４０　子局入力部
４１　伝送受信手段
４２　アドレス抽出手段
４３　アドレス設定手段
４４　監視データ送信手段
４５　入力手段
４６　子局ラインレシーバ
４７　子局ラインドライバ
５０　子局出力部
５１　制御データ抽出手段
５２　出力手段

Claims (5)

  1. 　直流電源による線間電圧を有する二線で構成される導電線路に領域境界点を一個以上設け、前記領域境界点において、前記線間電圧の所定値以下になる状態が所定の時間より長く継続したときに前記導電線路を切り離すことを特徴とする短絡位置検出システム。
  2. 　前記導電線路の一端が電力源に接続され、短絡発生地点より前記電力源に近い側の前記領域境界点において前記導電線路は接続状態が維持され、前記短絡発生地点より前記電力源から遠ざかる側の前記領域境界点において前記導電線路が切り離される請求項１に記載の短絡位置検出システム。
  3. 　前記導電線路の両端が電力源に接続され、短絡発生地点を含まない領域の前記領域境界点において前記導電線路は接続状態が維持され、前記短絡発生地点を含む領域の前記領域境界点において前記導電線路が切り離される請求項１に記載の短絡位置検出システム。
  4. 　短絡が発生したときに電力供給が停止され、前記停止から所定時間経過後に前記電力供給が再開される請求項１、２又は３に記載の短絡位置検出システム。
  5. 　前記領域境界点で区分けされる複数の領域の各々が通信手段を含み、前記通信手段には、各々異なる固有識別子が付与され、前記通信手段と前記導電線路を介した通信内容に基づき、前記領域境界点の各々において、前記導電線路が切り離されたことを検知する請求項１、２、３又は４に記載の短絡位置検出システム。
     
     
     
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