JP2003124947A

JP2003124947A - シリアル通信方式によるデージーチェーン・データ入出力システム

Info

Publication number: JP2003124947A
Application number: JP2001319152A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takada; 昌之高田; Hideto Matsuo; 英人松尾
Original assignee: Tetsudo Kizai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tetsudo Kizai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】親機・子機間で、比較的簡単な構成で、通信
速度が早く、シリアル通信方式によるデージーチェーン
・データ入出力システムを提供すること。【解決手段】データ入出力システム１０は、１台の親
機２０と、複数の子機３０ａ，３０ｂとをケーブル４０
で接続したものであり、各子機３０ａ，３０ｂには、周
辺機器５０ａ，５０ｂと出力機器６０ａ，６０ｂが接続
されている。特定の子機３０から入力データを親機２０
へ読込んだり、親機２０からの命令により特定の子機３
０から出力機器６０へ出力データを書込んだりすること
ができる。親機２０からの信号は、全ての子機３０ａ，
３０ｂに送信されるが、子機３０において、親機２０か
ら送信されたアドレスデータと子機識別データとを比較
し、両者が相違すれば親機２０からの命令を実行せず、
一致すれば実行する。このデータ入出力システムは、工
場内設備等の監視システムとして好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、親機と子機の間で
データを送受信する、データ入出力システムの技術分野
に属する。

【０００２】

【従来の技術】シリアル通信方式を利用したデータ入出
力システムとしては、コンピュータを具えた１つの親機
と、シリアル通信機能を具えた子機とをケーブルで連結
したものや、複数のシリアル通信機能を持たせた１つの
親機に、ケーブルで複数の子機を接続したもの等があ
る。これらのデータ入出力システムでは、通常、親機、
子機間の通信信号線により、双方向に信号を伝達するよ
うになっている。すなわち、親機と子機とを接続する１
本の通信信号線で、親機から子機への信号と、子機から
親機への信号の両方が送られる。

【０００３】また、特開平１−２３８３３９号公報に開
示されているように、シリアル通信のゲート機能を具え
た複数のインターフェイス機器（子機に相当）を直列に
繋ぎ、先頭にあるインターフェイス機器を、シリアル通
信機能を具えた１つの親機に接続したものや、特表平７
−５０２３９５号公報に開示されたように、複数の子機
をリング方式で接続し、リレー式にデータを送信する方
式もある。さらに、近年では、ツイスト・ペアケーブル
を分岐させて、１つの親機と複数の子機とを接続する方
式もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方式で
は、親機と子機が離れた位置にある場合に、両者を接続
するためのケーブル長が長くなるため多量のケーブルが
必要であり、また、長尺のケーブルを得るため多数のケ
ーブルを連結させる場合には、多くの配線作業が必要に
なるという問題がある。さらに、従来の方式では、１本
の通信信号線で、親機から子機への信号と、子機から親
機への信号の両方を伝達しているため、通信信号処理、
増幅用回路が複雑になるという問題もある。

【０００５】特開平１−２３８３３９号公報に開示され
ている方式では、親機から送信されたシリアル通信パケ
ットを受信し、ゲートの開閉命令を判断した後でない
と、子機のゲートが開閉しない。そのため、全ての子機
に命令を伝達するためには、親機は同じ内容のパケット
を繰返し送信しなければならず、通信に時間がかかると
いう問題がある。

【０００６】特表平７−５０２３９５号公報に開示され
ている方式では、親機と子機との間で通信できるデータ
量が少ないという問題を有する。また、リレー式に伝達
されるデータは、各子機において一部が書替えられるよ
うになっているため、通信に時間がかかる。

【０００７】ツイストペアケーブルを分岐させて親機と
子機とを接続する方法では、各パケットの区切りを明確
にするため、データ信号の送信終了から次のデータ信号
の送信開始までの間に、データ信号を送信しない時間を
設ける必要があり、その結果、通信速度が遅くなるとい
う問題を有する。また、パケットの開始、終了信号と、
データ信号とを区別するため、０、１以外の値を表す回
路が必要になり、回路が複雑になるという問題を有す
る。さらに、ケーブルの分岐部の構造が複雑になるとと
もに配線作業量も多くなり、１本の通信信号線で双方向
の信号が伝達されるため、通信信号処理、増幅回路が複
雑になる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、周辺機器から
のデータ入力を受けるか、出力機器にデータを出力する
か、或いは、その双方の機能を有する少なくとも１つの
子機と、シリアル通信方式により前記子機と通信する１
つの親機とを有してなり、前記子機と親機がケーブルを
介してデージーチェーン方式で接続されているデータ入
出力システムによって、前記の課題を解決した。

【０００９】

【作用】親機は、目的とするアドレスを持つ子機に対し
て、子機が有する周辺機器からの入力データを親機に送
信することを要求するか、或いは、子機が出力機器に出
力することを命令する信号を送信する。子機は、親機か
ら受信したデータが自分のアドレスに等しければ、親機
からの命令に従って、入力データを親機に送信するか、
出力機器に必要な出力をする。かくして、親機と子機を
デージーチェーン方式でケーブル接続するだけで、シリ
アル通信ができるため、配線量が少なくなるとともに、
通信速度も早くすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のデータ入出力シ
ステムの概要を示す図である。図１に示すように、この
データ入出力システム１０は、親機２０と、子機３０
ａ，３０ｂ（２つのみを図示。）とをケーブル４０，４
０で接続したものであり、各子機３０ａ，３０ｂには、
それぞれ、周辺機器５０ａ，５０ｂと出力機器６０ａ，
６０ｂが接続されている。

【００１１】親機２０は、子機３０ａ，３０ｂに対し
て、周辺機器５０ａ，５０ｂからのデータ入力の送信、
又は出力機器６０ａ，６０ｂへのデータ出力を命令する
ためのコンピュータＣ、コンピュータ出力をシリアル通
信回路用入力に変換するためのバスインターフェイス回
路Ｂ、及びシリアル通信回路Ｓからなる。コンピュータ
Ｃは、８ビット以上のバスを有するＣＰＵを具えたもの
であり、このコンピュータＣのバスは、バスインターフ
ェイス回路Ｂに接続されている。バスインターフェイス
回路Ｂは、ＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイ
ス）であり、コンピュータＣのバス本数と同数のコンピ
ュータＣへの入出力バス、シリアル通信回路Ｓへの６ビ
ット子機アドレスバス、１２ビットの出力バス、及び１
２ビットの入力バスを有している。シリアル通信回路Ｓ
もＰＬＤであり、バスインターフェイス回路Ｂに接続さ
れた６ビット子機アドレスバス、１２ビットの出力バ
ス、１２ビットの入力バス、シリアル通信用のクロック
信号用のピン、同期信号用のピン、子機への信号である
子向き信号用のピン、及び親機への信号である親向き信
号用のピンを有する。なお、コンピュータＣのバス本数
が十分にあるときには、バスインターフェイス回路Ｂを
省略し、コンピュータＣにその機能を代行させてもよ
い。

【００１２】子機３０ａ，３０ｂは、親機２０からのデ
ータ出力命令信号を受信したり、データ送信命令信号に
より親機２０へデータを送信するためのシリアル通信回
路ｓａ，ｓｂと、シリアル通信回路ｓａ，ｓｂで受信し
た親機からの信号に従って、周辺機器５０ａ，５０ｂか
らのデータを入力する入力回路Ｉａ，Ｉｂ、及び出力機
器６０ａ，６０ｂへデータを出力する出力回路Ｏａ，Ｏ
ｂからなる。シリアル通信回路ｓａ，ｓｂは、バスイン
ターフェイス回路（図示せず。）を具えたＰＬＤであ
り、このバスインターフェイス回路と接続する６ビット
子機識別バス、１２ビットの出力バス、１２ビットの入
力バス、シリアル通信用のクロック信号用のピン、同期
信号用のピン、子機への信号である子向き信号用のピ
ン、及び親機への信号である親向き信号用のピン（図示
せず。）を有する。入力回路Ｉａ，Ｉｂは１２ビットの
出力バスを具えており（図示せず。）、入力される信号
に応じて、必要な信号線を有している。また、出力回路
Ｏａ，Ｏｂは１２ビットの入力バスを具えており（図示
せず。）、出力される信号に応じて、必要な信号線を有
している。なお、周辺機器５０ａ，５０ｂの仕様によ
り、入力回路Ｉａ，Ｉｂ、又は出力回路Ｏａ，Ｏｂのど
ちらか一方のみで十分な場合もある。例えば、入力回路
Ｉａ，Ｉｂのみのときはシリアル通信回路ｓａ，ｓｂの
出力バスが不要で、出力回路Ｏａ，Ｏｂのみのときはシ
リアル通信回路ｓａ，ｓｂの入力バスが不要になる。

【００１３】親機２０と子機３０ａ、及び子機３０ａ，
３０ｂ同士を接続するケーブル４０は、８線の信号線を
有するものであり、具体的には、ツイストペアケーブル
４ペアを１本にまとめたものが使用される。ツイストペ
アケーブルの各信号線は、それぞれ子向き信号線、親向
き信号線、クロック信号線、同期信号線として機能し、
各信号線はディファレンシャル駆動して信号を送受信す
るようにされている。

【００１４】図２は、本発明のデータ入出力システム１
０の動作について説明するための図であり、各信号につ
いて示したものである。図２を用いて、特定の子機３０
から入力データを親機２０へ読み込む場合の動作につい
て説明する。親機のコンピュータＣが、バスインターフ
ェイス回路Ｂを経由して、シリアル通信回路Ｓに子機３
０のアドレスを出力すると、親機２０のシリアル通信回
路Ｓでは、出力された子機３０のアドレスを、子向け信
号線からシリアル信号として、図２に「読込み子向け」
として示すようにａ５ｘ〜ａ０ｘの順番で送信し、同期
信号を読込み同期のタイミングでアサートする。親機２
０から送信されたシリアル信号は、途中の子機を経由し
て、末端の子機まで同時に送信される。

【００１５】子機３０のシリアル通信回路ｓでは、子向
け信号線で受信したアドレスデータと、子機識別データ
との比較が行なわれる。比較の結果、子向け信号線で受
信したアドレスと子機識別データが一致しない場合に
は、子機３０は親機２０に対してデータを送信せず、両
者が一致した場合には、子機３０は、周辺機器５０から
入力回路Ｉを経由して入力されたデータを、親向け信号
線からシリアル信号として、図２に「読込み親向け」で
示すようにｄｂｘ〜ｄ０ｘの順番で送信するようにされ
ている。

【００１６】子機３０より送信されたシリアル信号は、
途中の子機を経由して、親機２０のシリアル通信回路Ｓ
で受信される。親機２０のシリアル通信回路Ｓは、読込
みデータを受信すると、コンピュータＣへ読込み要求信
号を出力するようにされており、この読込み要求信号を
受けて、コンピュータＣに読込みデータが受取られる。
なお、親機２０のシリアル通信回路Ｓは、子機３０がシ
リアル信号を送信し終えたタイミングである読込み同期
のタイミングで、同期信号をアサートし、このアサート
により子機３０のシリアル通信回路ｓは初期状態に戻る
ようにされている。

【００１７】次に、親機２０からの命令により、特定の
子機３０より出力機器６０へ出力データを書き込む際の
動作について、図２を用いて説明する。親機２０のコン
ピュータＣが、バスインターフェイス回路Ｂを経由し
て、シリアル通信回路Ｓに子機３０のアドレスと、子機
３０から出力機器６０に出力させるデータを出力する
と、親機２０のシリアル通信回路Ｓでは、出力された子
機３０のアドレスと子機３０から出力機器６０に出力さ
せるデータを、子向け信号線からシリアル信号として、
図２に「書込み子向け」で示すようにｄｂｘ〜ｄ０ｘ、
ａ５ｘ〜ａ０ｘの順番で送信し、同期信号を書込み同期
のタイミングでアサートする。

【００１８】子機３０のシリアル通信回路ｓでは、子向
き信号線で受信したアドレスデータと、子機識別データ
との比較が行なわれる。比較の結果、子向け信号線で受
信したアドレスデータと、子機識別データとが一致しな
い場合、子機３０は出力機器６０に対してデータを出力
せず、両者が一致した場合、子機３０は、出力機器６０
へ、出力回路Ｏを経由してデータを出力するとともに、
親向け信号線からシリアル信号として、図２に「書込み
親向け」で示すようにパリティ信号のみを送信する。

【００１９】子機３０から送信されたパリティ信号は、
途中の子機を経由して、親機２０のシリアル通信回路Ｓ
で受信される。そして、親機２０のシリアル通信回路Ｓ
は、子機３０からのパリティ信号を受信すると、パリテ
ィエラー結果をコンピュータＣへ出力する。

【００２０】親機２０のシリアル通信回路Ｓは、子機３
０がパリティデータを送信し終えたタイミングである書
込み同期のタイミングで、同期信号をアサートする。こ
のアサートにより子機３０のシリアル通信回路ｓは初期
状態に戻される。

【００２１】以上に説明した本発明のデージーチェーン
・データ入出力システムは、以下に説明する工場等の監
視システムとして好適な利用分野を有する。一般に、ボ
イラやポンプ等の周辺機器は、工場等の管理部門から離
れた場所に設置されていることが多く、工場内の管理部
門で、これらの周辺機器の動作を監視することは困難で
あった。このような場合には、本発明のデージーチェー
ン・データ入出力システムの親機を工場内の管理部門に
配置するとともに、周辺機器であるボイラやポンプ等を
子機の入力回路に接続しておき、各子機を通じて周辺機
器の状態を親機に伝達するようにしておけばよい。な
お、各子機の出力回路にサイレンやライト等の出力装置
を接続し、周辺機器で発せられた警報を、音やライトの
点滅で知らせるようにすることができる。

【００２２】上記のように、本発明のデージーチェーン
・データ入出力システムを使用すると、離れた場所にあ
る複数の周辺機器を、１つの場所で監視することができ
る。また、親機と子機、及び子機同士を接続する際に使
用できるツイストペアケーブルは安価であり、複雑な配
線作業も必要ないという利点がある。

【００２３】なお、上記で説明した同期信号は、周知の
とおり、必ずしも必須のものではなく、省略することが
できるものである。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明の構成によると、
シリアル通信であってもデータ通信速度を早くすること
ができるという効果を奏する。また、配線量も比較的少
なくすることができ、ケーブル分岐部を設置する必要も
ないので、配線作業が簡単である。

【００２５】また、信号線を介して信号を一方向に伝達
し、且つ、同期信号を発生させることにより、信号増幅
機能を含むシリアル通信回路が単純になるため、低コス
トなシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ入出力システムの概要を示す
図。

【図２】本発明のデータ入出力システムにおける各信
号の動作について示す図。

【符号の説明】

１０：データ入出力システム２０：親機３０（３０ａ，３０ｂ）：子機４０：ケーブル５０（５０ａ，５０ｂ）：周辺機器６０（６０ａ，６０ｂ）：出力機器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周辺機器からのデータ入力を受けるか、
出力機器にデータを出力するか、或いは、その双方の機
能を有する少なくとも１つの子機と、シリアル通信方式により前記子機と通信する１つの親機
とを有してなり、前記子機と親機がケーブルを介してデージーチェーン方
式で接続されていることを特徴とする、データ入出力システム。
【請求項２】前記子機と親機を接続するシリアル通信
方式のケーブルに、前記子機から親機に向かう信号線
と、前記親機から子機に向かう信号線と、クロック信号
線からなる、３種類の信号線が具えられている、請求項
１のデータ入出力システム。
【請求項３】前記子機と親機を接続するシリアル通信
方式のケーブルに、前記親機のみが同期信号を伝達する
第４の同期信号線をさらに含む、請求項２のデータ入出
力システム。
【請求項４】前記子機と親機を接続するシリアル通信
の方式として、すべての信号線の信号伝達方向が一方向
に固定されている、請求項１から３のいずれかのデータ
入出力システム。