JP4851766B2 - 制御システム及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部機器を遠隔監視制御する制御システム及び制御装置に関する。

プラント制御装置などの大規模な制御装置では、一般に補機と呼ばれるプロセス機器が使用され、このプロセス機器には制御性や信頼性の向上のために、操作端の制御・保護機能を追加することが多い。これに伴い、コントローラの入出力点が増加し、配線数が益々増加する問題点が発生する。この問題点を回避するために、主制御装置と複数の入出力装置とをマルチドロップ（デイジーチェーン）によりシリアル接続し、遠隔制御を行う技術が開示されている（特許文献１）。なお、同文献には、シリアル信号は１本のケーブルを用いて非同期で伝送される旨も記載されている。
また、排気装置には、ファンを回転させるためにインバータ制御装置が使用され、このインバータ制御装置は、通常、ＰＷＭパルス発生回路、速度検出回路を備え、複数のディジタル入出力回路、アナログ入出力回路を介して電動機を制御している。
特開平１０−３０７６０６号公報 （図１，図７，図８，段落番号０００９，００３４，００３７，００４４，００４６，００５４）

ところが、特許文献１の技術は、１本のケーブルでマルチドロップ接続する必要から、双方向のシリアル伝送線を用いている。このため、スリーステートバッファが必要になり、ハードウェア構成及び制御プログラムが煩雑になる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で入出力装置を増加させることができる制御システム及び制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の制御システムは、外部機器を監視制御する制御装置と、複数の入出力ポートを介して前記制御装置を遠隔制御する入出力装置とを有する制御システムであって、前記外部機器を監視する監視情報を、前記入出力ポートに予め指定された順番で、前記制御装置から前記入出力装置まで一方向に伝送する第１のシリアル伝送路と、前記外部機器を制御する制御情報を、前記入出力ポートに予め指定された順番で、前記入出力装置から前記制御装置まで一方向に伝送する第２のシリアル伝送路とを備えることを特徴とする。

制御装置と入出力装置との間を、第１のシリアル伝送路及び第２のシリアル伝送路を介して監視情報及び制御情報が一方向にシリアル伝送される。一方向に伝送するので、スリーステートバッファが不要となり、ハードウェア構成が簡単になる。また、入出力ポートに予め指定された順番で情報が伝送されるので、伝送された情報が何れの入出力ポートに関する情報であるかを特定できる。入出力装置を増加する場合は、複数の入出力装置の間を接続する単数あるいは複数の第３のシリアル伝送路と前記第１のシリアル伝送路と第２のシリアル伝送路とを介して制御装置と複数の入出力装置とを環状に接続すればよい。なお、第１のシリアル伝送路、第２のシリアル伝送路及び第３のシリアル伝送路は、同期信号、ストローブ信号、アクノリッジ信号等の制御信号を使用しないで伝送する往復電線あるいは光ファイバを意味する。

本発明によれば、簡易な構成で入出力装置を増加させることができる。

（制御装置）
以下、本発明の一実施形態である制御システムについて図１〜図６を参照して説明する。
図１において、制御システムである制御装置５００は、主制御装置１００と、入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃと、各装置を接続するシリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄと、を備えている。

主制御装置１００は、ＣＰＵ１０と、シリアル送信手段２０と、シリアル受信手段３０と、ＩＯ点数設定４０と、入出力データを保持するバッファメモリであるＩＯデータ５０と、図示しない外部機器を監視制御する制御回路６０とを備え、バスライン９０によって各部が接続されている。

ＣＰＵ１０は、内蔵するメモリに格納されたプログラムを実行して制御を行う。シリアル送信手段２０は、後記する調歩同期式により、外部機器を監視する監視情報を所定の伝送速度でシリアル送信する。シリアル受信手段３０は、相手側のシリアル送信手段と同一の伝送速度で調歩同期式により、外部機器を制御する制御情報をシリアル受信する。シリアル送信手段２０及びシリアル受信手段３０は、調歩同期シリアルインターフェース（ＵＡＲＴ:Universal Asynchronous Receiver Transmitter）を用いて、ハードウェアにより実現される。ＩＯ点数設定４０は、主制御装置１００に接続される入出力装置の数量（入出力点数）を設定するメモリである。ＩＯデータ５０は、シリアル送信手段２０が送信する送信データ（監視情報）と、シリアル受信手段３０が受信する受信データ（制御情報）を一次記憶するメモリである。制御回路６０は、外部機器を接続するインターフェースである。

入出力装置２００ａは、ＣＰＵ１０ａと、シリアル送信手段２０ａと、シリアル受信手段３０ａと、受信データのアドレスを設定するアドレス設定８０ａと、８ｂｉｔのパラレルデータＤＯ０〜ＤＯ７を出力する出力ポート７０ａと、８ｂｉｔのパラレルデータＤＩ０〜ＤＩ７を入力する入力ポート７５ａとを備えている。なお、入出力装置２００ｂ，２００ｃは、入出力装置２００ａと同一の構成を備えているので説明を省略する。入出力装置が３個備えられるので、入力点数及び出力点数は各２４ｂｉｔである。

本実施形態では３個の入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃをシリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃを用いて接続している。シリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃは、ツイストペア線、シールド線等の１回線の往復電線であり、両端にコネクタが設けられており、シリアル送信手段２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及びシリアル受信手段３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃのコネクタに接続される。

主制御装置１００のシリアル送信手段２０の送信信号は、シリアル伝送路３００ａを介して、入出力装置２００ａのシリアル受信手段３０ａで受信される。入出力装置２００ａのシリアル送信手段２０ａの送信信号は、シリアル伝送路３００ｂを介して入出力装置２００ｂのシリアル受信手段３０ｂで受信される。シリアル送信手段２０ｂの送信信号は、シリアル伝送路３００ｃを介して入出力装置２００ｃのシリアル受信手段３０ｃで受信される。入出力装置２００ｃのシリアル送信手段２０ｃの送信信号は、シリアル伝送路３００ｄを介して主制御装置１００のシリアル受信手段３０で受信される。すなわち、主制御装置１００と、入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃとは、シリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄを介して、環状に接続され、一方向に信号が伝送されている。

図２（ａ）を参照して、シリアル送信手段２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃが送信するデータの構造を説明する。主制御装置１００のシリアル送信手段２０は、アイドル状態を経て、ＩＯデータ５０に一次記憶されたデータＤＯＤａ，ＤＯＤｂ，ＤＯＤｃを順次送信し、再びアイドル状態に戻る。

入出力装置２００ａは、アイドル状態を経て、主制御装置１００のシリアル送信手段２０の送信したディジタルデータを受信して１バイト目のＤＯＤａを出力ポート７０ａに出力し、更に、入力ポート７５ａより入力したデータＤＩＤａを入出力装置２００ｂに送信する。また、シリアル送信手段２０が送信した２，３バイト目のデータＤＯＤｂ，ＤＯＤｃを、そのまま入出力装置２００ｂに送信し、再びアイドル状態に戻る。図２（ａ）において、網掛けは、受信したデータを出力ポートに出力し、入力ポートから入力したデータを送信することにより、データが入れ替わることを示している。

入出力装置２００ｂは、アイドル状態を経て、入出力装置２００ａの送信したディジタルデータを受信して２バイト目のＤＯＤｂを出力ポート７０ｂに出力し、入力ポート７５ｂが入力したディジタルデータＤＩＤｂを入出力装置２００ｃに送信する。１，３バイト目のデータは、シリアル送信手段２０ａが送信したデータＤＩＤａ，ＤＯＤｃを受信し、そのデータを入出力装置２００ｃにそのまま送信し、再びアイドル状態に戻る。

入出力装置２００ｃは、アイドル状態を経て、入出力装置２００ｂの送信したデータを受信して３バイト目のＤＯＤｃを出力ポート７０ｃに出力し、入力ポート７５ｃが入力したディジタルデータＤＩＤｃを主制御装置１００に送信する。１，２バイト目のデータはシリアル送信手段２０ｂが送信してきたデータＤＩＤａ，ＤＩＤｂをそのまま主制御装置１００に送信し、再びアイドル状態に戻る。

これらの処理により、出力ポート７０ａには、データＤＯＤａが出力され、出力ポート７０ｂにはデータＤＯＤｂが出力され、出力ポート７０ｃにはディジタルデータＤＯＤｃが出力される。また、シリアル送信手段２０ｃが送信し、主制御装置１００が受信するデータは、入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃの入力ポート７５ａ，７５ｂ，７５ｃの入力データとなっている。つまり、主制御装置１００は、ＩＯデータ５０に格納されているデータを入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃの出力ポート７０ａ，７０ｂ，７０ｃに出力でき、入力ポート７５ａ，７５ｂ，７５ｃの入力データをＩＯデータ５０に格納することができる。

本実施形態のシリアル送信手段２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及びシリアル受信手段３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、調歩同期式（非同期式）によりデータ伝送を行っており、同期信号、ストローブ信号、アクノリッジ信号等の制御信号を用いていない。以下、所定の伝送速度でシリアル伝送を行う周知の調歩同期式について図２（ｂ）を参照して説明する。８ｂｉｔのシリアルデータの先頭には、「０」レベル、１ビットのスタートビット（開始情報）が付加され、そのデータの最後部には「１」レベル、１ビットのストップビット（終了情報）が付加されている。アイドル状態の「１」レベルからスタートビットの「０」レベルに変化する立ち下がり信号を検出して同期をとり、データの各ビットの位置を伝送速度から割り出して、そのデータを検出する。更に、ストップビットとストップビットとの変化を用いることによって、次のデータの開始を検出することができる。なお、ストップビットの手前にパリティビットを設けてもよい。

図３を参照して、ＩＯデータ５０のメモリ構造を説明する。ＩＯデータ５０は、送信データバッファと、受信データバッファとから構成され、送信データバッファはアドレス順に出力ポート７０ａ，７０ｂ，７０ｃに出力するディジタルデータＤＯＤａ，ＤＯＤｂ，ＤＯＤｃを一次記憶し、受信データバッファはアドレス順に入力ポート７５ａ，７５ｂ，７５ｃから入力されるディジタルデータＤＩＤａ，ＤＩＤｂ，ＤＩＤｃを一次記憶する。

次に、図４（ａ），（ｂ）のフローチャートを参照して、主制御装置１００が行う送信処理、受信処理を説明する。これらの処理を行うプログラムは図示していないタイマにより周期的に起動される。ここで、入出力装置は２００ａから２００ｃの計３台あるので、アドレス設定８０ａには「０」、アドレス設定８０ｂには「１」、アドレス設定８０ｃには「２」の自アドレスが設定され、ＩＯ点数設定４０には「３」が設定されている。なお、この設定は、入出力装置に設けられたショートバーを設定することにより行われる。また、入出力装置２００ｂ，２００ｃの動作は、入出力装置２００ａの動作と同一であるので説明を省略し、以下、入出力装置２００ａの動作を説明する。

送信処理のルーチン（図４（ａ））では、Ｓ１０において、ＩＯ点数をＩＯ点数設定４０から読み出し、Ｓ１２で送信カウンタを「０」にリセットする。ここで、ＩＯ点数は、入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃの数量であり、入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃに一つずつ設けられている入力ポート及び出力ポートの数量でもある。Ｓ１４では、送信カウンタが指し示す送信データを送信する。すなわち、ＣＰＵ１０は、送信カウンタの値をアドレスとして送信データバッファを読み出し、その読み出したパラレルデータをシリアル送信手段２０がシリアルデータに変換して送信する。このとき、各データにスタートビット及びストップビットが付加される。Ｓ１６では、送信カウンタを「１」増加する。Ｓ１８では、送信カウンタとＩＯ点数とが比較判定される。送信カウンタの方がＩＯ点数よりも小さい値のとき、すなわち、ＩＯ点数分の送信がまだ終了していない場合は、「Ｙｅｓ」と判定され、Ｓ１４の処理を繰り返す。一方、送信カウンタの方がＩＯ点数よりも小さい値でないとき、すなわち、送信が終了している場合は、「Ｎｏ」と判定され、このルーチンは終了する。

受信処理のルーチン（図４（ｂ））では、Ｓ２０において、受信データを特定する受信カウンタを「０」にリセットする。Ｓ２２では、受信データが有るか否かが判定される。このときにシリアル受信手段３０がスタートビットを検出し、８ｂｉｔのシリアルデータをパラレルデータに変換する。受信データがなければ、「Ｎｏ」と判定され、Ｓ２２の処理が繰り返される。すなわち、シリアル受信手段３０が受信データを受け取るのを待ち続ける。一方、受信データがあれば、「Ｙｅｓ」と判定され、処理はＳ２４に進む。

Ｓ２４では、直前のデータ受信から今回のデータ受信までに一定時間が経過しているか否かが判定される。一定時間が経過していない場合は、「Ｎｏ」と判定され、Ｓ２８に進み、受信カウンタが指し示す位置の受信データバッファに、シリアル受信手段３０が受信した受信データを格納する。一方、一定時間が経過している場合は、アイドル状態であり、「Ｙｅｓ」と判定され、Ｓ２６において、受信カウンタが「０」にリセットされる。そして、処理はＳ２８に進み、ＣＰＵ１０は、受信データを受信カウンタが指し示す位置に格納する。すなわち、受信データバッファに受信データが格納される。Ｓ３０で、受信カウンタを１つ増加し、Ｓ２２に戻り、Ｓ２２からＳ３０までの処理が繰り返される。なお、他の割り込み処理によって、これらの受信処理が中断される。

次に、図５のフローチャートを参照して、入出力装置の動作を説明する。
Ｓ３１では、アドレス設定８０ａに設定された自アドレスを読み出す。Ｓ３２では、受信カウンタを「０」にリセットする。Ｓ３３では、受信データが有るか否かが判定される。受信データが無ければ、「Ｎｏ」と判定され、この判定が繰り返される。受信データが有れば、「Ｙｅｓ」と判定され、Ｓ３４に進む。

Ｓ３４では、直前のデータ受信から今回のデータ受信までに、一定時間が経過しているか否かが判定される。一定時間が経過している場合には、「Ｙｅｓ」と判定され、Ｓ３５に進み、受信カウンタが「０」にリセットされ、Ｓ３６に進む。一方、一定時間が経過していない場合には、「Ｎｏ」と判定され、Ｓ３６に進む。

Ｓ３６では、自アドレスと受信カウンタとが一致しているか否かが判定される。一致している場合は、「Ｙｅｓ」と判定され、Ｓ３７に進み、Ｓ３３で受信した受信データを出力ポート７０ａに出力する。そして、Ｓ３８に進み、入力ポート７５ａのデータを送信後、Ｓ３９に進む。一方、Ｓ３６において、一致していない場合には、「Ｎｏ」と判定され、Ｓ４０に進み、Ｓ３３で受信した受信データがシリアル送信手段２０から送信される。そして、Ｓ３９に進む。Ｓ３９においては、受信カウンタを「１」増加し、処理はＳ３３に戻る。

ここで、入出力点数について、ディジタル出力点数１６ｂｉｔの２ポート、ディジタル入力点数１６ｂｉｔの２ポートに変更する場合を説明する。この場合には、入出力装置２００ｃを取り除き、シリアル伝送路３００ｃを主制御装置１００のシリアル受信手段３０に接続し、ＩＯ点数設定４０の設定を「２」に変更するだけでよい。同様に、入出力点数を増加する場合には、入出力装置２００、シリアル伝送路３００を追加するとともに、ＩＯ点数設定４０の設定を増加させ、各入出力装置２００のアドレス設定８０の値を設定すればよい。

更に、入出力装置の数を減少させて、入出力装置２００ａのみとした場合の制御装置を図６に示す。図６においては、主制御装置１００のシリアル送信手段２０と入出力装置２００ａのシリアル受信手段３０ａとの間がシリアル伝送路３００ａで接続され、主制御装置１００のシリアル受信手段３０と入出力装置２００ａのシリアル送信手段２０ａとの間がシリアル伝送路３００ｂで接続されている。これによっても、環状に一方向に情報がシリアル伝送される。このとき、シリアル送信手段２０のコネクタとシリアル受信手段３０のコネクタとは互いに独立であり、シリアル伝送路３００ａとシリアル伝送路３００ｂとの双方が１つのコネクタで接続されることはない。これにより、入出力装置の増加に対応することができる。

以上説明したように、本実施形態の制御装置５００によれば、入出力点数を入出力装置を単位として任意に変更出来る。主制御装置１００と入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃとの間をシリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄを用いて接続しているので、入力ポート７５ａ，７５ｂ，７５ｃ及び出力ポート７０ａ，７０ｂ，７０ｃのそれぞれを主制御装置１００に接続するのに比べて、現場の配線数が低減する。さらに、シリアル伝送が一方向、１対１通信であるのでシリアル送信手段２０，シリアル受信手段３０が、スリーステートバッファを用いることなく簡単な回路構成で済ませられる。このため、ＣＰＵ１０と、シリアル送信手段２０と、シリアル受信手段３０と、ディジタル入力機能と、ディジタル出力機能と、メモリとを内蔵した１チップのマイクロコンピュータを使用することができる。

（排気装置）
次に、制御装置５００を用いた排気装置について説明する。排気装置は、ファンを回転させる電動機と、前記電動機の回転速度を制御するインバータ制御装置とが用いられる。インバータ制御装置は、排気量を調整する上位制御装置が決定したファン回転数指令（速度指令）に従って電動機回転速度を制御する。また、制御装置５００は、例えば電動機過熱などの異常が生じた場合には、運転を停止し、電動機過熱により運転を停止したことを表示し、その異常を上位制御装置に通知する。

図７を参照して、排気装置に使用される主制御装置１１０の構成を説明する。ここで、主制御装置１１０は、図１，図６の主制御装置１００に相当する。
主制御装置１１０は、前記しているＣＰＵ１０，シリアル送信手段２０，シリアル受信手段３０，ＩＯ点数設定４０，ＩＯデータ５０及びバスライン９０と、制御回路６０とから構成され、制御回路６０は、ＰＷＭパルス発生手段６２，速度検出手段６４，入力ポート６６及びアナログ入力回路６８から構成されている。

ＰＷＭパルス発生手段６２は、インバータ主回路を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などスイッチング素子を動作させるＰＷＭパルスを発生する。ＰＷＭパルスは、パルス幅が変化するようになっており、ＣＰＵ１０はインバータのデューティ比、周波数を調整する。

電動機１５０は、電動機本体のみならずインバータ主回路及び各種センサが含まれている。インバータ主回路は、ＰＷＭパルス発生手段６２が発生したＰＷＭパルスに従ってスイッチング素子がオン、オフ動作を行いインバータ出力電圧。出力周波数が決定される。電動機本体はインバータ主回路の出力電圧、出力周波数により発生トルク、回転速度が変化して、連結されたファンの回転速度を変化させる。また、各種センサには、回転速度を検出するエンコーダと、電動機電流を検出する電流センサと、設定温度と電動機実際温度との大小関係によりオン・オフする温度検出器とが含まれている。

速度検出手段６４は、電動機１５０の回転速度に比例したパルスを発生するエンコーダからの信号を取り込んでいる。電動機１５０に印加される電圧の周波数を制御することにより、電動機１５０の回転速度が一定になるように制御することができる。また、電動機１５０に印加される電圧の周波数と電動機１５０の回転速度とを比較することにより、電動機１５０のすべりを算出することもできる。入力ポート６６は、温度検出器の状態を取り込んでいる。入出力装置２００の出力ポート７０の各ビットは、例えば、警報ランプに接続され、このランプを点燈、消燈する。また、アナログ入力回路６８は、Ａ／Ｄ変換器を用いて、電流センサが検出する電動機電流を取り込んでいる。また、入出力装置の出力ポートにＤ／Ａ変換器を接続し、ディジタルデータをアナログ信号に変換して、例えばメータを振らせることができる。

以上説明したように、本実施形態の排気装置によれば、入出力装置２００を一つ以上備えて、インバータ制御装置を遠隔制御することができる。そのため、主制御装置１１０と電動機１５０との間隔が離れている場合であっても、電動機１５０の近傍に入出力装置２００を設置することができる。

ところで、排気装置であってもその用途によって、異常要因の入力点数、警報表示点数などが増減することがある。通常のインバータ制御装置は、入力ポート、出力ポート、アナログ入力、アナログ出力の各入出力回路は必要と予想される十分な数量を備えている。しかし、通常の使用状況では用意した入出力回路をすべて使用することはほとんどないため、この余分となった入出力回路の部品が制御装置のコストアップ、小型化阻害の原因となることがあった。また、用途によってはインバータ制御装置に備えている入出力回路を超えた数量が必要とされることがあった。このような場合、シーケンサなどの入出力回路の増減が可能な汎用制御装置で入出力信号を処理し、入出力回路を縮減してインバータ制御装置と接続するなどの手法を取っていた。そのため、シーケンサなどの汎用制御装置が必要となりコストアップなどが問題となることがあった。

しかし、本実施形態の排気装置によれば、入出力装置を適宜増減することができるので、入出力回路のほとんどを使用することができ、あるいは、シーケンサ等を使用して入出力回路を縮減する必要もない。

（第２実施形態）
シリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃの断線、他の入出力装置の故障などによりシリアル受信手段３０に受信データが届かなくなり、出力ポート７０には正常時に出力された状態を保持し続けることがある。この場合、出力ポートに接続された操作回路を異常時には不動作にし、警報回路は警報表示を行うことができる。
図８のフローチャートを参照して、第２実施形態の入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃの動作を説明する。
図８のＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５４乃至Ｓ６０は、図５のＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３４乃至Ｓ４０と同一であるので説明を省略し、Ｓ５３，Ｓ６２，Ｓ６４について説明を行う。

Ｓ５３では、受信データが有るか否かを判定する。受信データが有れば、ＣＰＵ１０は「Ｙｅｓ」と判定し、Ｓ５４に進む。一方、受信データが無ければ、「Ｎｏ」と判定し、処理はＳ６２に進む。Ｓ６２では、新しい受信データが来ない状態があらかじめ設定した許容時間が経過しているか否かが判定される。許容時間が経過していなければ、「Ｎｏ」と判定され、処理はＳ５３に戻り、受信データが有るか否かが判定される。一方、許容時間が経過していれば、「Ｙｅｓ」と判定され、Ｓ６４に進む。

Ｓ６４においては、出力ポート７０に予め規定されたデータを書き込み、Ｓ５３に戻る。これにより、許容時間以上受信データが来ない状態、すなわち異常状態に出力ポートから規定の状態を出力できる。

以上説明したように、本実施形態によればシリアル線の断線、他の入出力回路故障などによる異常状態でも出力ポート７０の出力データを規定の状態にすることができる。これにより、警報表示を行うことができる。

（第３実施形態）
前記各実施形態は、シリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃとして１回線の往復電線を用いたが、シリアル伝送路として光ファイバを用いることができる。
図９を参照して、本実施形態の制御装置５２０の構成を説明する。図９で図１と同一の符号を付したものは説明を省略する。図１と異なるものは、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器２５、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器３５が追加され、シリアル伝送路３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄが光ファイバ３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，３５０ｄに変更されて、主制御装置１２０と入出力装置２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃとが接続された点である。なお、本実施形態では、シリアル伝送は一方向にのみ行われるため、光ファイバ３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，３５０ｄで接続してもＥ／Ｏ変換器２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ、Ｏ／Ｅ変換器３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの追加のみの簡単な回路で済ませることができる。なお、動作は第１実施形態と全く同一である。

本実施形態によれば、光ファイバ３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，３５０ｄはノイズの影響を受けないために高い信頼性でディジタルデータを入出力することができる。また、絶縁も行われるので主制御装置１２０、入出力装置２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄの各装置間に電位差があっても問題とならない。

（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、８ｂｉｔのデータの直前にスタートビットを設け、そのデータの直後にストップビットを設けた調歩同期式により、シリアル伝送を行ったが、複数のデータから構成されるメッセージの直前に開始情報を設け、そのメッセージの直後に終了情報を設けて伝送することもできる。
（２）前記実施形態は、シリアル受信手段及びシリアル送信手段に専用チップ（UARTチップ）を用いて、パラレル−シリアル変換を行ったが、ＩＯポートを介して受信したシリアルデータをソフトウェアでパラレル変換することができ、パラレルデータをソフトウェアでシリアル変換し、ＩＯポートを介して送信することもできる。
（３）前記各実施形態は、入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃに出力ポート７０ａ，７０ｂ，７０ｃ及び入力ポート７５ａ，７５ｂ，７５ｃを各一つずつ設けたが、出力ポート及び入力ポートを複数設けてもよく、１つの入出力装置に設けられる入力ポートと出力ポートとの数量が異なってもよい。要するに、すべての入力ポート及び出力ポートを特定するアドレスが規定されればよい。これにより、入出力ポートを指定する順番でシリアル伝送することができる。
（４）前記各実施形態の入出力装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃは、デジタル信号を入出力するために出力ポート７０ａ，７０ｂ，７０ｃ及び入力ポート７５ａ，７５ｂ，７５ｃを設けたが、アナログ信号を入出力するためにＡ／Ｄ変換器あるいはＤ／Ａ変換器を設けることができ、これらも入出力ポートに含まれる。

本発明の一実施形態である制御装置の構成図である。 伝送するデータの構造を示す図である。 データバッファに記憶されたデータ構造を示す図である。 第１実施形態の主制御装置のフローチャートである。 第１実施形態の入出力装置のフローチャートである。 入出力装置を一つにした場合の制御装置の構成図である。 排気装置に使用される主制御装置の構成図である。 第２実施形態の入出力装置のフローチャートである。 第３実施形態の構成図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ＣＰＵ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ シリアル送信手段
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ Ｅ／Ｏ変換器
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ シリアル受信手段
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ Ｏ／Ｅ変換器
４０ ＩＯ点数設定
５０ ＩＯデータ
６０ 制御回路
６２ ＰＷＭパルス発生手段
６４ 速度検出手段
６６ 入力ポート
６８ アナログ入力回路
７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ 出力ポート（入出力ポート）
７５，７５ａ，７５ｂ，７５ｃ 入力ポート（入出力ポート）
８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ アドレス設定
９０ バスライン
１００，１１０，１２０ 主制御装置（制御装置）
１５０ 電動機
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ 入出力装置
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ シリアル伝送路
３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ，３５０ｄ 光ファイバ（シリアル伝送路）
５００，５２０ 制御装置（制御システム）

Claims (11)

1. 外部機器を監視制御する制御装置と、複数の入出力ポートを介して前記制御装置を遠隔制御する入出力装置とを有する制御システムであって、
   前記外部機器を監視する監視情報を、前記入出力ポートに予め指定された順番で、前記制御装置から前記入出力装置まで一方向に伝送する第１のシリアル伝送路と、
   前記外部機器を制御する制御情報を、前記入出力ポートに予め指定された順番で、前記入出力装置から前記制御装置まで一方向に伝送する第２のシリアル伝送路とを備えることを特徴とする制御システム。
2. 前記入出力装置が複数備えられ、
   複数の前記入出力装置の間を接続する単数あるいは複数の第３のシリアル伝送路と前記第１のシリアル伝送路と前記第２のシリアル伝送路とを介して前記制御装置と前記複数の入出力装置とが環状に接続されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 外部機器を監視制御する制御装置と、２つの入出力ポートを備えて前記制御装置を遠隔制御する複数の入出力装置とを有する制御システムであって、
   前記外部機器を監視する監視情報を、前記２つの入出力ポートの一方に予め指定された順番で、前記制御装置から一の前記入出力装置まで一方向に伝送する第１のシリアル伝送路と、
   前記外部機器を制御する制御情報を、前記２つの入出力ポートの他方に予め指定された順番で、他の前記入出力装置から前記制御装置まで一方向に伝送する第２のシリアル伝送路と、
   複数の前記各入出力装置の間を接続する単数あるいは複数の第３のシリアル伝送路と、
   を備えることを特徴とする制御システム。
4. 前記各入出力装置には、自装置を特定するアドレスが記憶され、
   前記制御装置は、前記各アドレスの順番で前記監視情報を送信し、前記各アドレスの順番で前記制御情報を受信し、
   前記各入出力装置は、前記アドレスに対応する位置の前記監視情報を前記入出力ポートに出力し、前記入出力ポートから入力した前記制御情報を前記アドレスに対応する位置に送信することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の制御システム。
5. 前記監視情報及び前記制御情報は、前記各入出力ポート毎に入出力される複数のデータであり、
   前記各データは、直前に開始情報が付加され、直後に終了情報が付加され、所定の伝送速度で伝送されることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の制御システム。
6. 前記開始情報は、スタートビットであり、前記終了情報は、ストップビットである調歩同期式により伝送することを特徴とする請求項５に記載の制御システム。
7. 前記第１のシリアル伝送路及び前記第２のシリアル伝送路は、光ファイバであることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の制御システム。
8. 規定時間以上前記監視情報が伝送されない場合は、前記入出力ポートから規定のデータを出力することを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れかに記載の制御システム。
9. 外部機器を遠隔監視する監視情報を出力し、前記外部機器を遠隔制御する制御情報を入力する２つの入出力ポートと、
   前記監視情報を前記２つの入出力ポートの一方に予め指定された順番で一方向に受信するシリアル受信手段と、
   前記制御情報を前記２つの入出力ポートの他方に予め指定された順番で一方向に送信するシリアル送信手段と、
   が備えられることを特徴とする制御装置。
10. 規定時間以上前記監視情報が伝送されない場合は、前記入出力ポートから規定のデータを出力することを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
11. 前記各入出力装置には、自装置を特定するアドレスが記憶され、
    前記制御装置は、前記各アドレスの順番で前記監視情報を送信し、前記各アドレスの順番で前記制御情報を受信し、
    前記各入出力装置は、前記アドレスに対応する位置の前記監視情報を前記入出力ポートに出力し、前記入出力ポートから入力した前記制御情報を前記アドレスに対応する位置に送信することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。

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