JPH0983557A - ループ型伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】回線に外乱が入った時点での回線制御の他に統
計的な回線制御が可能になるループ型伝送装置を得る。 【解決手段】複数の伝送局２を２重ループ状の伝送路で
接続したループ型伝送装置において、各伝送局２は、送
受信データの処理を行うデータ処理部４と、外部機器３
と接続するための機器インタフェース部６と、伝送媒体
に対するアクセスを制御するメディア・アクセス・コン
トロール部７と、ループ回線の制御を行うループ制御回
路及びロジック信号と伝送信号との信号変換を行う送受
信回路１０と、ループ制御回路１２とは独立に、一定時
間内に受信した伝送フレームの正常／異常回数をカウン
トし両者を比較して統計的な回線制御を行うためのカウ
ンタ９を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼プラントその
他の各種産業プラント設備の監視制御系等を構成する各
種機器間のデータ伝送に利用される伝送装置の、２重ル
ープ伝送路のループ型伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼プラントその他の産業プラントにお
いて使用される伝送装置の伝送路構成（トポロジ）には
色々なものがあるが、大別すると次の３種類がある。こ
れらはそれぞれに特長があり、その適用システムに応じ
て使い分けを行っているのが現状である。このうち伝送
路故障に対する冗長度、システム規模、通信形態等から
比較すると次のようになる。

【０００３】

【表１】

【０００４】前記の表から分かるように、 伝送路の故障に対する冗長度 スター＞ループ＞バス システム規模 ループ＞バス＞スター 通信形態 ループ・バス＞スター 支線系にはバスやスターが、幹線系にはループが適して
いる。

【０００５】但し、ループ型の伝送装置の場合、他の２
つに比べループ回線自体を制御することが必要になるた
め複雑となる。通常ループ伝送の伝送局は、隣局との通
信状態を監視し、異常を検出するとその部分を切り離し
を行う必要がある。また、ループ回線を制御する回線制
御局が存在して、システム全体の回線制御を行う構成に
しているのが普通である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ループ
伝送装置は異常検出や切り離し制御機能を有しているの
が普通である。しかし、その方法は固定的な故障モード
を対象にしており、不安定状態が続く故障モードや低頻
度の故障に対して十分の制御ができなかった。

【０００７】例えば、システムによっては、低頻度の故
障によるシステム外乱が制御応答性上問題になる場合も
あり、そのような故障箇所も切り離す必要がある。逆
に、適用上の制限から一過性の異常発生があってもシス
テム的には動作しない方がシステム的に安定している場
合もあり、適用システムに応じてその要求は色々と異な
る。

【０００８】また、異常時の回線制御時に更に異常が発
生し、実際の故障状態とは異なる回線制御が行われてし
まうことがある。

【０００９】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たもので、固定的な故障か散発的な故障かの判断がつ
き、更に散発的な故障の場合でも発生頻度を認識でき、
また外乱発生時の回線制御において外乱が更に発生し異
常な状態になっても、再度システムを訂正することが可
能になり、さらにシステムに応じたループ回線制御が可
能になるループ型伝送装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は以下のように構成したものである。

【００１１】請求項１に対応する発明は、複数の伝送局
を２重ループ状の伝送路で接続したループ型伝送装置に
おいて、前記各伝送局は、送受信データの処理を行うデ
ータ処理部と、外部機器と接続するための機器インタフ
ェース部と、伝送媒体に対するアクセスを制御するメデ
ィア・アクセス・コントロール部と、ループ回線の制御
を行うループ制御回路及びロジック信号と伝送信号との
信号変換を行う送受信回路と、前記ループ制御回路とは
独立に、一定時間内に受信した伝送フレームの正常／異
常回数をカウントし両者を比較して統計的な回線制御を
行うためのカウンタと、を具備したことを特徴とするル
ープ型伝送装置である。

【００１２】請求項１に対応する発明によれば、一定時
間内の正常／異常伝送のカウントを比較することによ
り、固定的な故障か散発的な故障かの判断がつき、更に
散発的な故障の場合でも発生頻度を認識できる。例え
ば、正常伝送カウントが無く、異常伝送カウントのみが
カウントアップする場合は固定的な永久故障と判断して
異常部の切り離しを実施する。散発的に異常を検出する
時、一定時間に発生する異常回数のスレシュホールド値
を設定し、この値を越えた発生頻度で異常を検出した場
合には切り離しを実行しそれ以下の場合には無視する。

【００１３】請求項２に対応する発明は、請求項１記載
のループ型伝送装置において、前記各伝送局が一定周期
に送信する場合であって、通常のデータフレームのヘッ
ダ部に自己の伝送局のループ制御上のモードを入れて周
期的に情報を送信し、これをループ回線制御局が集計し
てループ回線制御を行う手段を備えたことを特徴とする
ループ型伝送装置である。

【００１４】請求項２に対応する発明によれば、各伝送
局が一定周期に送信を行っているような場合に有効であ
る。各伝送局が自局のループ制御モードをこの定周期送
信の伝送フレームヘッダ内に格納して送信する。ループ
システム中にある、ループ回線制御局がこの情報を収集
して各伝送局のマップを作成し、制御上有り得ない状態
または各伝送局からのシステムイニシャライズ要求に応
じてシステムリセットを行う。これにより、外乱発生時
の回線制御において外乱が更に発生し異常な状態になっ
ても、再度システムを訂正することが可能になる。

【００１５】請求項３に対応する発明は、請求項２記載
のループ型伝送装置において、前記収集した情報を接続
する外部機器から参照できるようにすると共に、外部機
器からモードの制御を可能にする手段を備えたことを特
徴とするループ型伝送装置である。

【００１６】請求項３に対応する発明は、前記統計情報
を機器インタフェースを介して、外部機器から参照でき
るようにすることで、外部機器からシステムのリセッ
ト、異常箇所の切り離しを指定できるようにする。

【００１７】請求項３に対応する発明によれば、前記請
求項２記載の情報を機器インタフェースを介して外部機
器に参照できるようにすると共に、外部機器から伝送局
のループ制御状態の固定化を可能にする。この固定状態
は要求した外部機器以外からは解除できないようにす
る。これによって、システムに応じたループ回線制御が
可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】＜第１の実施の形態＞ （構成）図１は本発明に係わる伝送システムの１例であ
る。この伝送システムは、２重ループ状の伝送路１−
１，１−２に複数の伝送局（ＳＴＮ）２₁ ，２₂ ，
２₃ ，２₄ …２_n が分散して接続され、更にこれら伝送
局２₁ 〜２_n にはそれぞれＰＬＣ（プログラマブルロジ
ックコントローラ）、計算機、パーソナルコンピュー
タ、Ｉ／Ｏ機器、その他の制御機器が外部機器３として
接続されている。

【００２０】以上述べた伝送局２₁ 〜２_n は図２に示す
ように、送受信のデータ処理を行うデータ処理部４、外
部機器３と接続するための機器インタフェース部６、伝
送媒体のアクセス制御を行うメディア・アクセス制御部
（ＭＡＣ）７、ループ回線の制御を行うループ制御部
（ＬＰ）８、及びロジック信号と伝送信号の変換を行う
送受信回路１０から構成されている。隣局との通信の正
常及び異常回数をカウントするカウンタを設け、そのカ
ウンタ値を過渡的な時間を無視しうる十分な時間間隔で
統計的にチェックすることで隣局との通信状態を判定す
るものである。

【００２１】以上述べた伝送局２₁ 〜２_n は図２に示す
ように構成されている。

【００２２】各伝送局２は、送受信データ処理及び回線
制御処理を行う周辺回路を含むＣＰＵ４１と、このＣＰ
Ｕ４１から導出される内部バス５に接続され、動作プロ
グラムその他の必要なプログラムを格納するＲＯＭや処
理データを一時的格納するＲＡＭから構成されるメモリ
４２から成るデータ処理部４と、外部機器からのバス１
３と内部バス５に接続され、外部機器とＣＰＵ４１に対
して割込信号１４及び１６を出力する割込回路６１と、
同じく外部機器３からのバス１３と内部バス５に接続さ
れ、外部機器３とＣＰＵ４１の両方からアクセスが可能
なデュアルポートメモリ６２から構成される機器インタ
フェース部６と、内部バス５に接続され、送受信タイミ
ングを制御するメディアアクセス制御回路（ＭＡＣ）７
と、同じく内部バス５に接続され、隣局との通信状態を
監視／制御や両側からの受信フレームを選択してＭＡＣ
７へ送出するループ制御を行うループ制御部（ＬＰ）８
と、ロジック信号と二重ループ構成になっている伝送路
上の信号レベルを変換する送受信回路１０と、送受信回
路１０からＬＰ８に渡される両系の受信信号を監視して
異常回数を検出する検出カウンタ（ＣＮＴ）９からなっ
ている。

【００２３】ここで、ＬＰ８の方式に関しては、既に出
願（特願平７ー５３０１７号）がなされているので、そ
の説明を省く。

【００２４】前述の検出カウンタ９は、二重系になって
いる伝送路１ー１，１ー２の各々に独立に設けられ、そ
れぞれ正常受信フレーム数、異常受信フレーム数をカウ
ントする。更に異常フレームについては検出要因に応じ
て、ＣＲＣエラー、ショートフレーム（最小フレーム構
成より短い）をカウントする。

【００２５】（作用）最初に、この伝送装置のループ制
御の基本的な方法について以下に述べる。

【００２６】伝送システムには、回線全体の制御行う回
線制御局と通常局がある。但し、ハードウェアは両者共
図２で示した構成をとり、違いはない。また通常伝送に
関しても違いはなく、相違は異常時の回線制御動作にあ
る。

【００２７】（１）通常伝送時 伝送局２はデータ処理部４は送信要求が発生すると、デ
ータフレームを作成して、ＭＡＣ７が決定する送信タイ
ミング時にデータをＭＡＣ７に対して送出する。ＭＡＣ
７は更にこのデータをＬＰ８に送り、ＬＰ８は互いに反
対方向に信号が流れるようになっている二重系伝送路１
ー１，１ー２に送信する。

【００２８】受信側は二つの伝送路１ー１，１ー２から
データを受信するが、ＬＰ８によって先着優先で受信フ
レームをＭＡＣ７からデータ処理部４に出力する。デー
タ処理部４はこのフレームを判別してメモリ４２に格納
し、受信処理を実施する。

【００２９】（２）異常検出時 ＬＰ８は隣局からフレームを受信した場合応答コードを
返す。送信した側のＬＰ８は隣局からの応答を監視し
て、応答が返ってこない場合、隣局異常と判断してデー
タ処理部４に割込を発生させ通知する。これによりＣＰ
Ｕ４１は伝送局２の異常側の送受信を禁止し端局とし、
端局になったことを回線制御局に通知するため、端局コ
ードというパターン信号を正常側に送出するようにＬＰ
８に対して指令を発行する。

【００３０】これを受けた回線制御局はそれまで信号を
リピートを禁止して、信号の周回を防止していた状態か
らリピート許可に変更する。

【００３１】（３）復旧時 異常箇所を修復して正常状態に復旧する場合は、次の手
順で行われる。

【００３２】異常を検出し端局となった伝送局２では、
ＬＰ８は一定周期で異常側に確認コードを送出する。こ
れを受信した伝送局２のＬＰ８はこれに対して応答コー
ドを返すようになっている。確認コードを送出した伝送
局のＬＰ８はこの応答コードが返ってくると隣局との通
信が復旧したと判断してＣＰＵ４１に復旧検出の割込を
発生させる。

【００３３】ＣＰＵ４１は回線制御局に復旧コードを送
出するようにＬＰ８に指令を発行する。復旧コードを受
信した回線制御局ではＬＰ８が復旧コードを受信したこ
とをＣＰＵに割込で知らせ、ＣＰＵ４１はＬＰ８に対し
てリセットコードを送出するように指令を出し、システ
ムを初期化し伝送システムは正常状態に復帰させる。

【００３４】前述のように、ループ回線の制御はＬＰ８
とそれを制御するＣＰＵ４１によって行われる。ところ
が、このような制御は異常が固定的な場合は問題がない
が、異常状態が不安定な場合にはなかなか対応しずら
い。

【００３５】そこで、請求項１に対応する発明では、図
２に示すように検出カウンタ９をＬＰ８と送受信回路１
０の間に設け、両系の伝送路１ー１，１ー２から受信す
るフレームを独立にチェックし、その数をカウントす
る。

【００３６】カウントする項目としては次のものがあ
る。

【００３７】（イ）正常フレーム受信回数 （ロ）ＣＲＣエラーフレーム受信回数 （ハ）ショートフレーム受信回数 このカウンタ値の内容は内部バス５を介して、ＣＰＵ４
１から読み出すことができる。

【００３８】ＣＰＵ４１はこの値から統計的に隣局との
通信状態を次の手順で判断し、回線制御を行う。

【００３９】＜判断方法＞ （ａ）ＣＰＵ４１は定周期でこのカウンタ値を読み出
し、読み出し後はカウンタ９の内容をリセットする。

【００４０】（ｂ）数周期に渡り、異常フレームの受信
回数が正常フレーム受信回数を上回り続けた場合、回線
上に不安定箇所がある判断して、（２）と同じく異常発
生側を送受信禁止にして端局となる。

【００４１】この制御ソフトの動作をフローで表現した
ものが図３および図４である。尚、２系統の伝送路につ
いて、同様なことを実施するが、ここでは代表して１系
の伝送路の場合について述べる。

【００４２】ＣＰＵ４１がカウンタ９の内容をチェック
する周期をＴ１とすると、伝送局２はＴ１×ｍの時間異
常フレームが正常フレームを上回った場合端局となり、
一過性の外乱に対して安定で、しかも異常が継続的に発
生している場合に対応できる。また、Ｎ個のデータの和
で判断しているため、伝送負荷がバラついても傾向が正
しく測定できると共に、正常フレームと異常フレームの
数と比較することで、伝送システムの効率で判断でき
る。

【００４３】請求項２に対応する発明は、各伝送局２は
自己のフレーム送信時、そのフレームヘッダ内にループ
制御上のモードを入れて送信し、回線制御局がこれを収
集して回線制御を行うものである。

【００４４】前述のように、異常が発生した時及び異常
局が復旧した時には回線制御局は検出した局からの専用
のコードにより回線制御を行う。ところが、この専用コ
ードは異常発生または検出時しか送信されないため外乱
によりこのコードが消失した場合、次の異常検出まで回
線制御を行うタイミングを失うことになる。

【００４５】これを防止するために、各伝送局２は定周
期で送信する送信フレームのヘッダに、図５で示すルー
プ状態コードを入れて送出する。

【００４６】図５のＬＰフィールドを使用して、各伝送
局は自局のループ制御状態を送信する。

【００４７】回線制御局はこのフレームを受信し、状態
が一定時間変わらない場合該当局の状態と判断する。

【００４８】回線制御局はシステム中の伝送局が新たに
端局になった場合は、信号のリピート禁止状態から許可
状態に変更し、信号の周回を許す。また、復旧ビットが
セットしている場合はリセットコードを送出して伝送シ
ステムを初期状態に戻す。

【００４９】次に、請求項３に対応する発明について説
明する。前述の制御は伝送局が自主的に行っていた。し
かし、この場合制御プログラムは固定的かつ一般的な制
御しかできなく、特殊的な制御システム用にモデファイ
ができない。請求項３は、外部機器（ユーザ）からもル
ープ制御を可能にするためのものであり、外部機器から
デュアルポートメモリ経由で伝送局に対して、ループ制
御要求が発行できるようにする。

【００５０】具体的には、 （１）デュアルポートメモリ６２上に次のループ状態ス
テータスを設け、外部機器から参照できるようにする。
（図６参照） （ａ）全伝送局 ・請求項１で述べた隣局との通信状況を示すカウンタ ・隣局とのループ制御状態（端局／通常状態） （ｂ）回線制御局 ・上記（ａ） ・請求項２で示す各伝送局２のループ制御状態 （２）外部機器と伝送局間の要求／応答シーケンス 外部機器３は、このシーケンスに従って、伝送局にルー
プ制御要求を行う。要求を受けた伝送局は、処理を実行
した後応答を返す。尚、外部機器と伝送局は割込回路を
使用して、タイミング通知を行う。図７にシーケンス、
図８に要求／応答フォーマットを示す。

【００５１】外部機器は、１系２系の受信状態を参照し
て、隣局との通信状態を確認する。異常の発生頻度を確
認して適用システムで許容値を策定して、その許容値を
越えた場合にその隣局との間を端局状態（送受信禁止）
にする。

【００５２】また、回線制御局に接続する外部機器は、
この処理の他に伝送システム全体の局状態を監視し、頻
繁に端局状態と正常状態を繰り返す局を検出し、その局
の異常があると思われる側を端局状態にするように指示
する。

【００５３】この指示は、一度実行された場合、解除要
求がくるまで伝送局が記憶を保持する。

【００５４】（効果）本発明を実施することにより、実
施の形態で示すようにループ回線上の異常を一時的な外
乱処理としてではなく、統計的に判断処理することで確
実な制御が可能になる。また、回線制御自体が外乱によ
って正常に行われなくても、再修復を可能にするタイミ
ングを作ることが可能である。

【００５５】更に、外部機器からもループ制御が可能に
なるため、適用システムに応じた制御が可能になる。

【００５６】＜変形例＞本実施の形態は、ループ制御に
関して述べたが、この異常を統計的に処理する方法はト
ポロジによらずバス型にも応用できる。その場合は、本
実施例の場合端局状態に遷移したが、異常検出によって
システムから離脱することにより実現できる。

【００５７】また、本実施例では受信異常事象として、
ＣＲＣエラーとショートフレームを採用したが、この他
にもフレームのフォーマットエラー、特定フレームの受
信、無信号状態等を追加することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、前記３、４項で述べた
手段を用いることにより、回線に外乱が入った時点での
回線制御の他に統計的な回線制御が可能になる。

【００５９】固定的な故障か散発的な故障かの判断がつ
き、更に散発的な故障の場合でも発生頻度を認識でき、
また外乱発生時の回線制御において外乱が更に発生し異
常な状態になっても、再度システムを訂正することが可
能になり、さらにシステムに応じたループ回線制御が可
能になるループ型伝送装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象であるループ型伝送装置の概略構
成を示すブロック図。

【図２】図１の伝送局の具体的構成を示すブロック図。

【図３】図２のＣＰＵ４１の処理内容を説明するための
フローチャート。

【図４】図２のＣＰＵ４１の処理内容を説明するための
フローチャート。

【図５】図３の送信フレームフォーマットを示す図。

【図６】ループ状態ステータスを示す図。

【図７】図２のＣＰＵ４１の動作を説明するためのシー
ケンス。

【図８】図７の要求／応答フォーマットを示す図。

【符号の説明】

１ー１，１ー２…伝送路、２₁ 〜２_n …伝送局、３…外
部機器、４…データ処理部、４１…ＣＰＵ、４２…メモ
リ、５…内部バス、６…機器インタフェース部、６１…
割込回路、６２…デュアルポートメモリ、７…メデイア
アクセス制御回路、８…ループ制御部、９…検出カウン
タ、１０…送受信回路、１３…バス、１４，１６…割込
信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の伝送局を２重ループ状の伝送路で
   接続したループ型伝送装置において、 前記各伝送局は、送受信データの処理を行うデータ処理
   部と、外部機器と接続するための機器インタフェース部
   と、伝送媒体に対するアクセスを制御するメディア・ア
   クセス・コントロール部と、ループ回線の制御を行うル
   ープ制御回路及びロジック信号と伝送信号との信号変換
   を行う送受信回路と、前記ループ制御回路とは独立に、
   一定時間内に受信した伝送フレームの正常／異常回数を
   カウントし両者を比較して統計的な回線制御を行うため
   のカウンタと、 を具備したことを特徴とするループ型伝送装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のループ型伝送装置におい
   て、前記各伝送局が一定周期に送信する場合であって、
   通常のデータフレームのヘッダ部に自己の伝送局のルー
   プ制御上のモードを入れて周期的に情報を送信し、これ
   をループ回線制御局が集計してループ回線制御を行う手
   段を備えたことを特徴とするループ型伝送装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のループ型伝送装置におい
   て、前記収集した情報を接続する外部機器から参照でき
   るようにすると共に、外部機器からモードの制御を可能
   にする手段を備えたことを特徴とするループ型伝送装
   置。