JP6345888B2 - センサ接続断線検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御側に設けられた親局と被制御側に設けられた複数の子局との間の信号線を省配線化し共通データ信号線で接続し、伝送クロックで同期させるなどの伝送同期方式によりデータの伝送を行う制御・監視信号伝送システムにおいて、子局に接続されるセンサの接続断線を検出する方法に関する。

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。そして、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データ信号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。

省配線化が実現された場合、多数の子局が接続されている状態において、被制御側に配置された装置の故障を制御部側で特定することができない場合、制御側から遠く離れている装置を現場で各々チェックする必要があり、その故障箇所の特定に多くの工数を要することになる。

そこで、本出願人は、被制御側に配置された装置（入力部および出力部）とそこに接続された子局の断線故障を、制御側で特定するためのシステムとして、特開２０１１−１１４４４９号公報に開示されているリモート配線チェックシステムを提案している。

このリモート配線チェックシステムでは、単一の制御部と複数の被制御装置を備えた制御・監視信号伝送システムにおいて、省配線化された共通データ信号線で接続されている親局と子局との間で双方向同時に伝送される制御データ（出力データ）と監視データ（入力データ）とで構成される制御・監視データ領域と異なる、配線状態を示す接続データを含む管理データ領域を設けている。そして、接続データにおいて、短絡情報、断線情報および正常情報が識別されるものとなっている。そのため、信号の入力データ（監視データ）容量を減らすことなく、子局自体や子局と入力部或いは子局と出力部との間の配線接続状態を容易に確認することができる。なお、短絡情報と断線情報を得るにあたり、検出するセンサ信号の出力間にブリーダ電流を流し、ブリーダ電流およびセンサ部の動作電流の双方を含む全電流が第一の閾値に対して小さいときに断線と判断し、全電流が第二の閾値より大きいとき短絡と判断する手法が開示されている。

また、ブリーダ電流を流して短絡と断線を判別する手法は以前から提案されている。例えば、特開平３−１７６７９６号公報には、二線式電流出力形近接スイッチをセンサとする警報回路において、待機中のセンサから常時発する漏れ電流と、センサの動作時に発生する動作電流、および短絡時に発生する短絡電流の３種の電流、又は、それらに因って誘起する電圧をそれぞれの検知回路に導入して回路異常を検知する回線異常自動検知回路が開示されている。

特開２０１１−１１４４４９号公報 特開平３−１７６７９６号公報

しかしながら、センサによっては、ブリーダ電流を利用して接続断線の有無を検出できない場合があった。例えば、回路内部抵抗を低減し省電力化の図られたセンサでは、ブリーダ電流が小さく、電流の変化やそれに伴う電圧の変化を検出することは難しかった。

また、三線式センサの既製品は、センサからの出力信号を受ける入力信号線（以下、入力信号線とする）の出力論理データ出力（センサからのＯＮ／ＯＦＦデータ）にブリーダ電流を流すものとなっていない。従って、センサからの出力論理データがＯＦＦであった場合には、出力論理データを伝えるセンサからの入力信号線に電流は流れず、入力信号線の接続断線を検出することは難しかった。

そこで本発明は、制御側に配置された親局と、被制御側に配置された複数の子局が共通データ信号線で接続され、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる制御・監視信号伝送システムにおいて、ブリーダ電流を利用して接続断線の有無を検出できないセンサにも適用できるセンサ接続断線検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係るセンサ接続断線検出方法では、親局と共通データ信号線で接続され伝送同期方式によりデータの伝送を行う子局に接続され、前記子局が検知信号を受ける入力端子に過電圧が印加されたとき内部回路を保護するために作動する保護手段を備えるセンサに、前記子局から前記入力端子を介し前記保護手段が作動する電圧で検査信号を出力し、前記子局が備える検査手段の前記検査信号に対応した状態変化の有無により、前記子局と前記センサの接続断線の有無を判定する。

なお、保護手段とは、例えば、センサの内部回路と並列に、入力端子に接続される入力信号線を電圧基準線に接続するツェナーダイオードである。このツェナーダイオードには、内部回路の定格電圧を超える印加電圧により電流が流れ、内部回路が破壊されることを防止する。

前記子局は、前記検査信号を、任意の検査開始タイミングから所定の期間に出力してもよい。

前記検査開始タイミングを、前記子局が前記検知信号を読み取るタイミングを基準にして定めてもよい。

前記検査開始タイミングを、前記子局から前記親局に対する情報送信のために設けられた送信期間が終了したときとしてもよい。

前記子局と前記センサは、電源線、入力信号線、および電圧基準線により接続され、前記検査信号を出力する電圧をパルス状として複数回印加し、前記検査信号が出力されているときの前記検査手段の状態に対応する検出信号の大きさと、前記検査信号が出力されていないときの前記検査手段の状態に対応する検出信号の大きさを、閾値と比較することにより、前記電源線と前記電圧基準線の接続断線の有無を判定してもよい。

前記親局は、前記判定の結果が有効であることを示す判定有効情報に基づき、前記子局から送信される監視信号から断線の有無を示す監視データを抽出し、判定が有効とされているもののみを出力してもよい。

前記判定有効情報は、前記親局の保持する、前記子局の複数の各々に関する情報を集約した子局情報テーブルに含まれてもよい。

前記判定有効情報は、前記子局の備える設定手段により設定されてもよい。

前記子局は、前記判定有効情報を前記親局に送信してもよい。

前記親局は、前記子局情報テーブルに基づき、前記子局について前記判定有効情報を設定してもよい。

前記親局は、接続断線が無いときにセンサが存在し、接続断線が有るときにセンサが存在しないとするセンサ存在確認情報を、所定のタイミングで、前記共通データ信号線を介して伝送される前記判定の結果を示すデータに基づき、前記センサに割り当てられたアドレスと対応させて取得してもよい。

本発明に係るセンサ断線検出方法によれば、センサの内部回路を保護するためにセンサが備える保護手段の機能を利用して、保護手段が作動する電圧で子局の入力端子を介し検査信号を出力し、子局が備える検査手段の検査信号に対応した状態変化の有無を判定することにより、ブリーダ電流を利用することなく接続断線の有無を判定することができる。すなわち、ブリーダ電流を利用して接続断線の有無を検出できないセンサにも適用できる。

また、検査信号を、任意の検査開始タイミングから所定の期間に出力すれば、保護手段にストレスをかける時間を短くすることができ、検査信号を印加することによるセンサの故障を防止することができる。

検査開始タイミングは、使用状況等に応じて適宜定めることができ、例えば、子局が検知信号を読み取るタイミングを基準にして定めてもよい。

検査開始タイミングを、子局から親局に対する情報送信のために設けられた送信期間が終了したときとすれば、伝送同期方式における１フレームサイクルの中で検査が１回行われることになり、１フレームサイクルに１回のみ行われる親局への伝送に対し、検査の精度を無駄なく向上させることができる。

子局とセンサが電源線、入力信号線、および電圧基準線により接続されている場合は、検査信号を出力する電圧をパルス状として複数回印加し、検査信号が出力されているときの検査回路の状態に対応する検出信号の大きさと、検査信号が出力されていないときの検査回路の状態に対応する検出信号の大きさを、入力信号線の接続断線の有無を判定するための閾値より小さい第二の閾値と比較し、入力信号線以外の接続断線の有無を判定することにより、入力信号線の断線を他の断線と区別して特定することが可能となる。

また、子局の検査回路の状態変化の有無を利用した接続断線の有無の判定の結果が有効であることを示す、判定有効情報を利用することで、センサの接続断線をセンサが予め接続されていない場合と区別して検出できる。

判定有効情報は、例えば、親局が保持する、子局の複数の各々に関する情報を集約した子局情報テーブルに含めてもよい。なお、子局情報テーブルは、センサ断線検出方法が実施される前に予め作成される。

一方、判定有効情報は、子局の備える設定手段により設定してもよく、この場合、子局とセンサの接続状況を、現場で確認しながら容易に設定することができる。

更に、親局が判定有効情報を保持する場合に、子局においても判定有効情報が設定されれば、双方の情報を比較照合することにより、初期状態の不具合を検出することができる。

更にまた、親局が判定有効情報を保持する場合には、必要に応じ、子局について判定有効情報を設定することができる。

更にまた、接続断線が無いときにセンサが存在し、接続断線が有るときにセンサが存在しないとするセンサ存在確認情報を、親局が所定のタイミングで、共通データ信号線を介して伝送される判定の結果を示すデータに基づき、センサに割り当てられたアドレスと対応させて取得するものであれば、センサ存在確認情報に基づき、センサの接続状況を確認することができる。

本発明に係るセンサ接続断線検出方法を実施する制御・監視信号伝送システムの構成図である 親局の機能ブロック図である。 システムにおける伝送手順の模式図である。 伝送信号のタイムチャート図である。 入力子局の機能ブロック図である。 三線式センサと検出手段の接続状態を示す機能ブロック図である。 入力信号線の接続断線の検出に関わる信号のタイムチャート図である。 二線式センサと検出手段の接続状態を示す機能ブロック図である。 出力子局の機能ブロック図である。 センサ存在確認情報テーブルを示す図である。

本発明に係るセンサ接続断線検出方法の実施形態として、制御・監視信号伝送システムにおいて実施される形態を説明する。

本発明に係るセンサ接続断線検出方法が実施される制御・監視信号伝送システムは、図１に示すように、制御部１および共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、伝送ラインということがある）に接続された親局２と、被制御側に配置され、前記共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された入出力子局４、出力子局６および入力子局７の複数で構成される。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、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続される子局の種類や数に制限は無い。

出力部８は、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、ランプ等であり、入力部９は、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、各種センサ等である。接続断線の検出対象となるセンサは、入力部９に該当する。

入出力子局４は、出力部８と入力部９で構成される被制御装置５に接続され、出力子局６は出力部８のみに接続され、入力子局７は入力部９にのみ接続されている。また、出力子局６は出力部８を内包するもの（出力部一体型子局８０）であってもよく、入力子局７は入力部９を内包するもの（入力部一体型子局９０）であってもよい。

制御部１は、演算処理機能を持つ管理判断手段１１と入出力ユニット１２を備える。管理判断手段１１は、入出力ユニット１２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。

＜親局の構成＞
親局２は、図２に示すように、出力データ部２１、管理データ部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を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、一連のパルス状信号である制御信号を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに重畳するとともに、入出力子局４、入力子局７から共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに重畳された監視信号から抽出された監視データを制御部１の入出力ユニット１２へ送出する。

出力データ部２１は、制御部１から受けたデータをシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。

管理データ部２２は、子局情報テーブルを記憶する不揮発性機能を持つ記憶手段２９を備える。そして、制御部１から受けたデータと子局情報テーブルに基づき、後述の管理制御データ領域において子局の指定に必要となるデータをシリアルデータとして親局出力部２４へ引き渡す。また、子局情報テーブルに含まれる判定有効情報に基づいて、判定有効となるアドレス情報を監視データ抽出手段３６に引き渡す。

子局情報テーブルは、また、監視データとして得られない子局側の情報をデータ信号線ＤＰ、ＤＮに出力させる、入出力子局４、出力子局６または入力子局７を指定するための管理制御アドレスデータを含んでいる。なお、この実施形態では、管理制御アドレスデータとして入出力子局４、出力子局６および入力子局７のアドレスデータである先頭アドレス番号に、種別の識別子を加えたデータが用いられている。

タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１とタイミング発生手段３２からなり、発振回路（ＯＳＣ）３１を基にタイミング発生手段３２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２４、親局入力部２５に引き渡す。

親局出力部２４は、制御データ発生手段３３とラインドライバ３４からなる。制御データ発生手段３３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２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ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、図３に示すように、伝送信号のスタート信号ＳＴと次のスタート信号ＳＴの間の、制御・監視データ領域、そして管理データ領域と続く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。スタート信号ＳＴ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Ｖｓｔ（この実施例では１８Ｖ）より高い電位レベルとなっている。

伝送信号を構成するパルス信号は、図４に示すように、閾値Ｖｓｔより高い電位レベルエリア（伝送クロック信号に相当し、この実施例では＋２４Ｖ）と閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアで構成される。なお、この実施形態では、閾値Ｖｓｔより高い電位レベルエリアが１周期の後半と、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアが１周期の前半とされているが、その順番に制限はなく、これらの順番を逆にしてもよい。

閾値Ｖｓｔより低い電位レベルエリアのパルス幅が、制御信号のデータを表すものとなっている。そして、閾値Ｖｓｔより低い電位レベルエリアのパルス幅が制御データとして制御データ領域を構成し、その制御データ領域は、図３（ａ）における制御・監視データ領域の上段に相当するものとなっている。

この実施形態では、伝送信号を構成するパルス信号の１周期をｔ０とした時、伝送信号を構成するパルス信号のパルス幅（３／４）ｔ０が論理データ“０”を表し、パルス幅（１／４）ｔ０が論理データ“１”を表している。ただし、制御部１から入力される制御データの値に応じたものであれば、その長さに制限はなく適宜に決めればよい。

伝送データ信号において、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアに重畳される電流が所定値より大きいか小さいかで、監視信号のデータを表すものとなっている。そして、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアに重畳される電流値が監視データとして監視データ領域を構成し、その監視データ領域は、図３（ａ）、図３（ｂ）における制御・監視データ領域の下段に相当するものとなっている。

この実施形態では、１０ｍＡより小さい電流信号が論理データ“０”を表し、１０ｍＡより大きい電流信号が論理データ“１”を表している。

制御・監視データ領域の後には、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、管理データ領域が設けられている。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）において、上段は親局２からデータが出力される領域（以下、管理制御データ領域とする）を、下段は親局２へデータが入力される領域（以下、管理監視データ領域とする）を示すものとなっている。

管理制御データ領域には、入出力子局４、出力子局６、入力子局７に対して情報を要求する等の指示をなす第一管理制御データＩＳＴｏ、および、子局アドレスを指定する第二管理制御データＩＤＸｏが、親局２から重畳される。また、管理監視データ領域には、第二管理制御データＩＤＸｏで指定された入出力子局４、出力子局６または入力子局７から第一管理制御データＩＳＴｏに対応する第一管理監視データＳＴｉ及び第二管理監視データＩＤＸｉが重畳される。

親局入力部２５は監視信号検出手段３５と監視データ抽出手段３６で構成される。監視信号検出手段３５は、入出力子局４、出力子局６または入力子局７から共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに重畳された監視信号を検出する。

監視信号のデータは、既述のように、閾値Ｖｓｔより低電位レベルに重畳される電流が１０ｍＡより大きいか小さいかで表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、入出力子局４、出力子局６、入力子局７の各々から監視信号を受け取るものとなっている。そして、監視信号検出手段３５で検出された監視信号は、監視データ抽出手段３６に引き渡される。

監視データ抽出手段３６は、タイミング発生手段３２からのタイミングに同期して、監視データおよび管理監視データを抽出し、直列の入力データとして入力データ部２６に出力する。このとき、断線の有無を示す監視データは、管理データ部２２から引き渡された判定有効となるアドレス情報に基づくマスキング処理により、判定が有効とされているもののみが出力される。

入力データ部２６は、監視データ抽出手段３６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１の入出力ユニット１２へ送出する。

＜入力子局の構成＞
入力子局７は、図５に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、管理監視データ送信手段４５、入力手段４６、監視データ送信手段４７および断線判定手段４８を有する子局入力部７０を備える。また、子局入力部７０と共通データ信号線ＤＰ、ＤＮの間に配置されるラインレシーバ７１、ラインドライバ７２、伝送信号から内部回路電源を生成する電源７３、子局入力部７０と入力部９の間に配置される検査手段５０を備える。

なお、この実施例の入力子局７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７０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（以下、ＭＣＵ７０とする）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７０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、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送信号を、子局ラインレシーバ７１を介して受け、これを管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３および管理監視データ送信手段４５に引き渡す。

管理制御データ抽出手段４２は、アドレス設定手段４４で設定された自局アドレスに自局種別の識別子を付加した管理制御アドレスと一致するアドレスに対する管理制御信号のデータ（管理制御データ）を、伝送信号を構成するパルス信号の管理データ領域から抽出する。抽出された管理制御データは、そのデータに基づいた処理を実行する処理手段に引き渡される。ただし、この実施形態では、管理制御データは、センサ接続断線検出には利用されないため、管理制御データの出力先の図示および説明は省略する。

アドレス抽出手段４３では、伝送信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点とした伝送信号を構成するパルス信号のカウントが行われる。そのカウント値がアドレス設定手段４４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監視データ領域が開始するタイミングとなる。また、監視データ領域は、複数の伝送信号パルスで構成され、その伝送信号パルスの数は予め定められていることから、自局に割り当てられた監視データ領域が開始するタイミングを得ることにより、自局に割り当てられた監視データ領域が終了するタイミングを得ることもできる。そして、アドレス抽出手段４３は、自局に割り当てられた監視データ領域が始まるタイミングで、監視データ送信手段４５を有効にする。また、自局に割り当てられた監視データ領域が終了するタイミングで、検査開始タイミング信号を検査手段５０に出力する。

管理監視データ送信手段４５は、伝送信号のスタート信号ＳＴを起点として伝送信号を構成するパルス信号をカウントし、管理データ領域のタイミングを得る。そして、子局ラインドライバ５４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに管理監視信号を出力する。ただし、この実施形態おいて監視データ領域を使用して伝送されているセンサ接続断線検出に関するデータが、管理監視データ領域を使用して伝送される場合は、図５の破線に示すように、センサ接続断線検出に関するデータが断線判定手段４８から管理監視データ送信手段４５に引き渡される。

入力手段４６は、断線検出手段５０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。

監視データ送信手段４７は、アドレス抽出手段４３により有効とされた場合に、入力手段４６および断線判定手段４８から引き渡されたデータを、子局ラインドライバ７２を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ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（図３（ｂ）において、自局に割り当てられた伝送信号のデータＭ１およびＭ２）に重畳される。

断線判定手段４８は、検査手段５０からの入力に基づき、接続断線の有無を判定し、判定結果を示すデータ（図３（ｂ）において、自局に割り当てられた伝送信号のデータＭ２に対応するデータ）を監視データ送信手段４７に引き渡す。なお、判定の手順は後述する。

＜検査手段の構成＞
検査手段５０は、入力部９に接続され、図６に示すように、電流検出部５２、および検査用電源５３を備えている。

入力部９は、接続断線の検出対象となるセンサであり、検知手段９７を備え、電源線９１、入力信号線９２、および電圧基準線９３を介して子局７の断線検出手段５０に接続されている。以下の説明では、入力部９をセンサ９とする。

検知手段９７は、電源線９１と電圧基準線９３に接続され、電源７３から供給される電力により動作し、検知状態に応じた信号を出力する。検知対象物を検知することができるものであれば検知手段９７の種別に制限はなく、光センサ、近接センサ、磁気センサなど、使用状況と目的に応じた種類のセンサを採用することができる。

検知手段９７の出力信号線は、入力信号線９２と電圧基準線９３を開閉接続するトランジスタ９４のベースに接続されている。トランジスタ９４は、検知手段９７の検知状態に応じて開閉することにより、入力信号線９２の電圧基準線９３に対する電圧が検知手段９７の検知状態に応じて変化するものとなっている。すなわち、検知手段９７における検知状態の変化を入力信号線９２の状態変化に反映させるものとなっている。

また、トランジスタ９４のコレクタとエミッタ間には、ツェナーダイオード９５が並列接続されている。ツェナーダイオード９５は本発明の保護手段に相当し、トランジスタ９４のバイパス経路として機能することにより、トランジスタ９４への定格電圧を超える印加電圧による破壊防止が図られている。更に、トランジスタ９４のコレクタ側（入力信号線９２側）には逆流防止ダイオード９６がトランジスタ９４に対し直列に接続され、トランジスタ９４およびツェナーダイオード９５の逆流電流による破壊防止が図られている。

入力信号線９２の電圧基準線９３に対する電位差に基づく電圧信号が本発明の検知信号に相当し、検査手段５０を経て子局入出力部７０に入力される。図７に示すように、検知手段９７が検知対象物を検知し、検知手段９７からの出力（検知手段出力）がＯＮとなったとき、入力信号線９２の電圧基準線９３に対する電位差が生じ入力信号線９２に電流が流れる。子局入出力部７０には、この電位差に基づいた検知信号が入力される。

電流検出部５２は、電圧基準線９３に直列に挿入された検査抵抗５５と、検査抵抗５５に生じる電位差を検出する比較器５６を備える。そして、比較器５６の検出結果に対応した検出信号ｄが入出力部７０の入力手段４６に出力される。なお、検出信号ｄの出力は、本発明の、検査手段５０の検査信号に対応した状態変化に相当する。

検査用電源５３は、子局入出力部７０から検査開始タイミング信号を受けたとき、所定の期間、入力信号線９２にパルス状の検査電圧を印加する。すなわち、子局７が検知信号を受ける入力端子を介し保護手段であるツェナーダイオード９５が作動する電圧で検査信号を出力する。検査用電源５３の出力線には、ツェナーダイオード９５を流れる電流をツェナーダイオード９５の最大定格電流より小さく抑える、保護抵抗５４が挿入されている。

入力信号線９２にパルス状の検査電圧が印加されると、センサ９と入力子局７が正常に接続されている場合には、入力信号線９２からツェナーダイオード９５を経て電圧基準線９３に至る経路をパルス状の検査電流ｉが流れることになる。一方、入力信号線９２に接続断線がある場合には、パルス状の検査電流ｉが流れない。

従って、パルス状の検査電圧が印加されているときに、パルス状の検査電流ｉが流れている場合には、入力信号線９２が接続しているものと判断できる。一方、パルス状検査電圧が印加されているときに、パルス状の検査電流ｉが流れていない場合には、入力信号線９２が接続断線しているものと判断できる。

なお、検査電流ｉが流れると、電流検出部５２から入出力部７０に入力される検出信号ｄの値（検査抵抗５５の両端の電位差）は検査電流ｉに対応して変化するため、この実施形態では、検出信号ｄを入出力部７０の断線判定手段４８において、Ａ／Ｄ変換して得られたデータに基づき、入力信号線９２の接続断線の有無を判定している。すなわち、図７に示すように、検出信号ｄが閾値ｄａ以上であれば入力信号線９２は接続状態であり、検出信号ｄが閾値ｄａより小さい場合は入力信号線９２に接続断線があると判定する。

また、検査電流ｉは、パルス状の検査電圧による電流と、電源７３の電源電圧によるスタンバイ電流が合成されたものであることから、入力信号線９２が断線している場合であっても流れることがある。そこで、パルス状の検査電圧が印加されているときの検出信号ｄが閾値ｄａより小さいとき、閾値ｄａより小さい第二の閾値ｄｂとの比較により他の接続断線の有無の判断を行うことにより、入力信号線９２の断線を他の断線と区別して特定する。

図７に示すように、パルス状の検査電圧が印加されているときの検出信号ｄが第二の閾値ｄｂ以上であり、パルス状の検査電圧が印加されていないときの検出信号ｄが第二の閾値ｄｂより小さい場合は、入力信号線９２の接続断線は無く、電源線９１および電圧基準線９３の接続断線が有ると判定する。

また、パルス状の検査電圧が印加されているときの検出信号ｄが第二閾値ｄｂより小さい場合は、二線以上の接続断線があると判定する。

なお、公知のセンサにおいて、入力信号線９２と電圧基準線９３を開閉接続するトランジスタ９４を保護するツェナーダイオード９５の定格電圧は、トランジスタ９４の最大定格電圧未満且つセンサの定格の約１．５倍で設計される。

そして、この実施形態では、ツェナーダイオード９５の定格電圧より十分に高い５０Ｖの電圧が検査用電源５３の出力線から保護抵抗５４を介して入力信号線９２に出力されるものとなっている。

ただし、ツェナーダイオード９５の電圧仕様は、センサ９の仕様（１２Ｖ仕様、２４Ｖ仕様など）により変わってくる。そこで、検査用電源５３の検査電圧は、入出力部７０の出力に応じて変更されるものとなっている。

検査電流ｉは微少電流であることから、周囲環境の電気信号、ノイズ、伝送ノイズなどの影響で検出できない場合もある。そこで、パルス状の検査電圧が、所定期間に複数回印加されている。パルス状検査電圧を印加する頻度は、使用環境に応じて適宜設定すればよい。例えば、１００ｍｓｅｃ毎に、５０μｓｅｃ幅のパルス状検査電圧の印加を所定の複数回とすることができる。

このとき、子局入出力部７０の断線判定手段４８では、閾値以上となる検出信号ｄが所定回数続けば接続状態と判断し、閾値に満たない検出信号ｄが所定回数続けば接続断線状態と判断する。

検査電圧は、図７に示すように、検査開始タイミングｔｓから検査終了タイミングｔｅまでの、検査期間Ｔｄにのみ印加されている。そして、ツェナーダイオード９５にストレスをかける時間を短くすることにより、検査信号の印加に起因するセンサ９の故障を防止するものとなっている。

また、検査期間Ｔｄは、伝送信号において自局に割り当てられた監視データ領域、すなわち、入力子局７から親局２に対する情報送信のために設けられた送信期間Ｔｔの後とされているため、１フレームサイクルの中で必ず検査が行われることになる親局２への伝送は１フレームサイクルに１回のみとなるので、検査も１フレームサイクルに１回行われれば十分である。従って、検査の精度を無駄なく向上させることができる。

なお、この実施形態において、検査開始タイミングは、入力子局７から親局２に対する情報送信のために設けられた送信期間が終了したときとされているが、その決め方に制限はなく、使用状況等に応じて適切なタイミングとすればよい。例えば、入力子局７が検知信号を読み取るタイミング（リードタイミング）を基準にして定めてもよい。ただし、検査の頻度は１フレームサイクルで１回が適当である。

＜二線式センサの接続＞
センサ９は、二線式であってもよい。図８に、二線式センサと検出手段の接続状態を示す。なお、図８において、図５及び図６に示す入力子局７およびセンサ９と同じ部分には同一の符号を付し、その説明は省略または簡略化する。

図８に示すセンサ９ａにおいても、図６に示すセンサ９と同様に、入力信号線９２の電圧基準線９３に対する電位差に基づく電圧信号が本発明の検知信号に相当し、子局入出力部７０に入力される。センサ９ａは近接センサであり、検知対象が接近すると検知電流ｉｃが流れ、センサ内の回路電流ｉａは、内部回路の微小電流ｉｂと検知電流ｉｃの合計値ｉｂ＋ｉｃとなる。すなわち、入力信号線９２の電圧基準線９３に対する電位差は、検知時と非検知時で異なるものとなり、この電位差に基づいた検知信号が子局入力部７０に入力される。

＜出力子局の構成＞
出力子局６は、図９に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、アドレス設定手段４４、管理監視データ送信手段４５、制御データ抽出手段６１および出力手段６２を有する子局出力部６０を備える。

出力子局６も、また、前記入力子局７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６０として機能するものとなっている。そして、ＭＣＵ７０と同様に、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（以下、ＭＣＵ６０とする）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６０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９において、入力子局７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６のアドレス抽出手段４３は、伝送信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点として伝送信号を構成するパルス信号をカウントし、そのカウント値が自局アドレス設定手段４４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で、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６１に引き渡す。

制御データ抽出手段６１は、アドレス抽出手段４３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送信信号から、自局アドレス設定手段４４に設定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６２に引き渡す。

出力手段６２は、アドレス抽出手段４３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。

＜入出力子局の構成＞
入出力子局４には、対応関係にある出力部８と入力部９の双方が接続されている。そして、入出力子局４も、出力子局６および入力子局７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、ＭＣＵ６０およびＭＣＵ７０と同様に、入出力子局４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７０および子局出力部６０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７０および子局出力部６０と実質的に同じものであるため、図示は省略する。

判定有効情報は、上記実施形態において親局２の管理データ部２２に記憶される子局情報テーブルに含まれているが、入力子局７の各々において設定してもよい。その場合、入力子局７は、判定有効情報を設定するための機能を備えたものとする。例えば、子局入力部７０に無線通信機能を持たせ、判定有効情報の記憶領域を設け、入力子局７と別体の端末装置を使用し判定有効情報を無線で入力するものとしてもよい。なお、判定有効情報が入力子局７のみで設定される場合は、管理監視データ領域を利用し、その情報を親局２に送信することができる。

＜センサ存在確認＞
親局２は、所定のタイミングで、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを介して伝送される判定の結果を示すデータに基づき、センサ存在確認情報を、センサに割り当てられたアドレスと対応させて取得する。センサ存在確認情報は、接続断線が無いときにセンサが存在し、接続断線が有るときにセンサが存在しないとする情報である。その一例を図１０に示す。

この実施形態において、図３に示す監視データ領域ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３およびＩＮ４が割り当てられた入力子局７は、センサ９を接続するための端子が一つ用意されている。そのため、監視データ領域ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４の先頭アドレス＃ａｄ１、＃ａｄ２、＃ａｄ３、＃ａｄ４が、それぞれ、センサに割り当てられたアドレスとなる。

この実施形態において、センサ接続断線の有無の判定の結果を示すデータＭ２は、論理データ“１”が接続断線無し、論理データ“０”が接続断線有りを示すものとなっている。従って、監視データ領域ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３およびＩＮ４におけるデータＭ２が、それぞれ、“１”、“０”、“１”、“１”である場合は、図１０に示すように、センサアドレス＃ａｄ１、＃ａｄ２、＃ａｄ３および＃ａｄ４の、センサ存在確認情報はそれぞれ、“１”、“０”、“１”、“１”となる。

すなわち、センサアドレス＃ａｄ２に対応する入力子局７にはセンサ９が接続されておらず、センサアドレス＃ａｄ１、＃ａｄ３および＃ａｄ４に対応する入力子局７にはセンサが接続されていることを示すものとなる。従って、センサ存在確認情報に基づき、センサの接続状況を確認することができる。

この実施形態において、センサ存在確認情報を取得するタイミングは、システム開始後、２フレーム目のサイクルが伝送されるときとされているが、そのタイミングに制限はなく、使用状況等に応じて適宜決めることができる。

１ 制御部
２ 親局
４ 入出力子局
６ 出力子局
７ 入力子局
８ 出力部
９ 入力部（センサ）
９ａ センサ
１１ 管理判断手段
１２ 入出力ユニット
２１ 出力データ部
２２ 管理データ部
２３ タイミング発生部
２４ 親局出力部
２５ 親局入力部
２６ 入力データ部
２９ 記憶手段
３１ 発振回路（ＯＳＣ）
３２ タイミング発生手段
３３ 制御データ発生手段
３４ ラインドライバ
３５ 監視信号検出手段
３６ 監視データ抽出手段
４１ 伝送受信手段
４２ 管理制御データ抽出手段
４３ アドレス抽出手段
４４ アドレス設定手段
４５ 管理監視データ送信手段
４６ 入力手段
４７ 監視データ送信手段
４８ 断線判定手段
５０ 検査手段
５２ 電流検出部
５３ 検査用電源
５４ 保護抵抗
５５ 検査抵抗
５６ 比較器
６０ 子局出力部
６１ 制御データ抽出手段
６２ 出力手段
７０ 子局入力部
７１ ラインレシーバ
７２ ラインドライバ
７３ 電源
９１ 電源線
９２ 入力信号線
９３ 電圧基準線
９４ トランジスタ
９５ ツェナーダイオード
９７ 検知手段
ｄ 検出信号
ｉ 検査電流
ｉａ 回路電流
ｉｂ 微小電流
ｉｃ 検知電流

Claims (11)

1. 親局と共通データ信号線で接続され伝送同期方式によりデータの伝送を行う子局に接続され、前記子局が検知信号を受ける入力端子に過電圧が印加されたとき内部回路を保護するために作動する保護手段を備えるセンサに、前記子局から前記入力端子を介し前記保護手段が作動する電圧で検査信号を出力し、前記子局が備える検査手段の前記検査信号に対応した状態変化の有無により、前記子局と前記センサの接続断線の有無を判定することを特徴とするセンサ接続断線検出方法。
2. 前記子局は、前記検査信号を、任意の検査開始タイミングから所定の期間出力する請求項１に記載のセンサ接続断線検出方法。
3. 前記検査開始タイミングを、前記子局が前記検知信号を読み取るタイミングを基準にして定める請求項２に記載のセンサ接続断線検出方法。
4. 前記検査開始タイミングを、前記子局から前記親局に対する情報送信のために設けられた送信期間が終了したときとする請求項２または３に記載のセンサ接続断線検出方法。
5. 前記子局と前記センサは、電源線、入力信号線、および電圧基準線により接続され、前記検査信号を出力する電圧をパルス状として複数回印加し、前記検査信号が出力されているときの前記検査手段の状態に対応する検出信号の大きさと、前記検査信号が出力されていないときの前記検査手段の状態に対応する検出信号の大きさを閾値と比較することにより、前記電源線と前記電圧基準線の接続断線の有無を判定する請求項１から４のいずれかに記載のセンサ接続断線検出方法。
6. 前記親局は、前記判定の結果が有効であることを示す判定有効情報に基づき、前記子局から送信される監視信号から断線の有無を示す監視データを抽出し、判定が有効とされているもののみを出力する請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ接続断線検出方法。
7. 前記判定有効情報は、前記親局の保持する、前記子局の複数の各々に関する情報を集約した子局情報テーブルに含まれる請求項６に記載のセンサ接続断線検出方法。
8. 前記判定有効情報は、前記子局の備える設定手段により設定される請求項６または７に記載のセンサ接続断線検出方法。
9. 前記子局は、前記判定有効情報を前記親局に送信する請求項８に記載のセンサ接続断線検出方法。
10. 前記親局は、前記子局情報テーブルに基づき、前記子局について前記判定有効情報を設定する請求項７に記載のセンサ接続断線検出方法。
11. 前記親局は、接続断線が無いときにセンサが存在し、接続断線が有るときにセンサが存在しないとするセンサ存在確認情報を、所定のタイミングで、前記共通データ信号線を介して伝送される前記判定の結果を示すデータに基づき、前記センサに割り当てられたアドレスと対応させて取得する請求項１〜１０のいずれかに記載のセンサ接続断線検出方法。

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