特開 2024-121588 制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121588

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】制御システム

(51)【国際特許分類】

   H04L 43/10 20220101AFI20240830BHJP

   H05B 47/16 20200101ALI20240830BHJP

   H05B 47/11 20200101ALI20240830BHJP

   H05B 47/125 20200101ALI20240830BHJP

   H05B 47/25 20200101ALI20240830BHJP

   H05B 47/195 20200101ALI20240830BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20240830BHJP

   H04L 41/0853 20220101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H04L43/10

H05B47/16

H05B47/11

H05B47/125

H05B47/25

H05B47/195

H04Q9/00 311K

H04L41/0853

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028765

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩坪 幸喜

【テーマコード（参考）】

3K273

5K048

【Ｆターム（参考）】

3K273PA10

3K273QA36

3K273QA38

3K273RA13

3K273SA02

3K273SA04

3K273SA17

3K273SA21

3K273SA34

3K273SA36

3K273SA37

3K273SA50

3K273SA52

3K273SA57

3K273SA60

3K273TA03

3K273TA15

3K273TA22

3K273TA27

3K273TA28

3K273TA29

3K273TA30

3K273TA51

3K273TA55

3K273TA62

3K273TA66

3K273UA16

3K273UA17

3K273UA19

3K273UA27

5K048AA06

5K048BA07

5K048BA34

5K048EB08

5K048EB12

5K048EB13

5K048GB03

(57)【要約】

【課題】本開示はシステム機器のコントローラへの配線状態を診断する技術に関し、増幅器が直列、並列どちらで接続されているかに関わらず、システム機器のコントローラへの配線状態を診断できる制御システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本開示の制御システムは、システム機器と、中継増幅器と、コントローラとを備える。コントローラは、システム機器の通信用アドレスに宛てた下りヘルスチェックコマンドを送信する。システム機器は、下りヘルスチェックコマンドを上りヘルスチェックコマンドとし、上りヘルスチェックコマンドをコントローラに返送する。中継増幅器は、下りヘルスチェックコマンドまたは上りヘルスチェックコマンドに自己を特定するための増幅器情報を付加したうえで中継する。増幅器情報は、中継増幅器がコントローラに直列に接続される場合と並列に接続される場合とで、値が異なる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

システム機器と、
複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のうちコントローラから前記システム機器までを中継する中継増幅器を介し、前記システム機器に対して下りヘルスチェックコマンドを送信する前記コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記システム機器の通信用アドレスに宛てた前記下りヘルスチェックコマンドを送信するコマンド送信処理を実行するように構成され、
前記下りヘルスチェックコマンドを受け付けた前記システム機器は、
前記下りヘルスチェックコマンドを上りヘルスチェックコマンドとする処理と、
前記上りヘルスチェックコマンドを前記コントローラに返送する返送処理と、
を実行するように構成され、
前記中継増幅器は、
前記下りヘルスチェックコマンドまたは前記上りヘルスチェックコマンドに自己を特定するための増幅器情報を付加する付加処理と、
前記付加処理が施された前記下りヘルスチェックコマンドまたは前記上りヘルスチェックコマンドを中継する中継処理と、
を実行するように構成され、
前記増幅器情報は、前記中継増幅器が前記コントローラに直列に接続される場合と並列に接続される場合とで、値が異なる、制御システム。

【請求項2】

前記通信用アドレスを前記コントローラに通知する設定器をさらに備える、請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

前記設定器は、前記システム機器の前記コントローラへの配線状態を示す配線情報をさらに備え、
前記コントローラは、
前記付加処理が施された前記下りヘルスチェックコマンドを受け付ける処理と、
前記増幅器情報から、前記配線情報を診断する処理と、
前記診断の結果に基づき、前記配線情報を更新する更新処理と、
をさらに実行するように構成される、請求項２に記載の制御システム。

【請求項4】

前記下りヘルスチェックコマンドは、前記システム機器に発生した異常情報を要求するコマンドをさらに含み、
前記システム機器は、
前記返送処理においては、前記上りヘルスチェックコマンドに自身の異常情報を付加して返送する処理を更に含み、
前記コマンド送信処理は一定の間隔で実行され、
前記返送処理は前記コマンド送信処理に応じて一定の間隔で実行され、
前記コントローラは、前記異常情報を監視する処理を更に実行する、請求項１に記載の制御システム。

【請求項5】

前記システム機器は前記増幅器であり、
前記返送処理においては、
前記上りヘルスチェックコマンドに自身の前記増幅器情報を付加して返送する処理を更に実行する、請求項１または４に記載の制御システム。

【請求項6】

前記増幅器および前記コントローラは、
下り信号期間の電流波形を定常時消費電流として測定する短絡漏電検知回路をさらに備え、
測定値が基準値を超えた場合に、短絡異常と判断する処理を更に実行するように構成され、
前記システム機器は前記増幅器であり、
前記異常情報は、前記短絡異常の情報である、請求項４に記載の制御システム。

【請求項7】

前記増幅器および前記コントローラは、
通信線を介して、他の増幅器、または前記システム機器に送信する信号の電流と、該信号に対して返送される信号の電流の電流差を測定する短絡漏電検知回路をさらに備え、
測定値が基準値を超えた場合に、漏電異常と判断する処理を更に実行するように構成され、
前記異常情報は、前記漏電異常の情報である、請求項４に記載の制御システム。

【請求項8】

前記システム機器を複数備え、
監視部をさらに備え、
前記監視部は、
前記定常時消費電流の測定結果に基づき、前記増幅器に接続可能なシステム機器の最大接続数を計算する処理と、
前記最大接続数に基づき、前記増幅器への前記システム機器の接続数を監視する処理と、
を実行するように構成される、請求項６に記載の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、システム機器のコントローラへの配線状態を診断する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

コントローラに直接、または増幅器を介して間接的に接続される複数のシステム機器に対して、アドレス情報とコントローラへの配線情報を設定器により手動で設定する技術が知られる（たとえば、特許文献１参照）。そこでは、設定ミスにより、コントローラへの配線情報が実態と一致しないことが問題となっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１５０６１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

システム機器の配線状態を診断する技術は従来においても存在したが、増幅器がコントローラに対して並列に接続されている場合しか診断できず、直列接続には対応できなかった。

【0005】

本開示は上述の問題を解決するため、増幅器が直列、並列どちらで接続されているかに関わらず、システム機器のコントローラへの配線状態を診断できる制御システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の態様は、
システム機器と、
複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のうちコントローラから前記システム機器までを中継する中継増幅器を介し、前記システム機器に対して下りヘルスチェックコマンドを送信する前記コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記システム機器の通信用アドレスに宛てた前記下りヘルスチェックコマンドを送信するコマンド送信処理を実行するように構成され、
前記下りヘルスチェックコマンドを受け付けた前記システム機器は、
前記下りヘルスチェックコマンドを上りヘルスチェックコマンドとする処理と、
前記上りヘルスチェックコマンドを前記コントローラに返送する返送処理と、
を実行するように構成され、
前記中継増幅器は、
前記下りヘルスチェックコマンドまたは前記上りヘルスチェックコマンドに自己を特定するための増幅器情報を付加する付加処理と、
前記付加処理が施された前記下りヘルスチェックコマンドまたは前記上りヘルスチェックコマンドを中継する中継処理と、
を実行するように構成され、
前記増幅器情報は、前記中継増幅器が前記コントローラに直列に接続される場合と並列に接続される場合とで、値が異なる、制御システム。
であることが好ましい。

【発明の効果】

【0007】

本開示の態様によれば、増幅器が直列、並列どちらで接続されているかに関わらず、システム機器のコントローラへの配線状態を診断できる制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態１に係る、制御システムの構成例を示す図である。

【図2】本開示の実施の形態１に係る、コントローラの詳細な構成例を示すブロック図である。

【図3】本開示の実施の形態１に係る、増幅器の詳細な構成例を示すブロック図である。

【図4】本開示の実施の形態１に係る、コントローラが送信する通信フレーム、およびシステム機器が送信する応答データのフレーム構成を表す図である。

【図5】本開示の実施の形態１に係る、通信フレームに含まれるコマンド識別子、コマンドのコード、およびコマンドデータの詳細な仕様である。

【図6】本開示の実施の形態１に係る（ａ）下り方向の信号の信号波形９０と（ｂ）上り方向の信号の信号波形を示す図である。

【図7】本開示の実施の形態１に係る、信号波形の詳細を示す図である。

【図8】本開示の実施の形態１に係る、コントローラで検知される信号の電流波形を説明する図である。

【図9】本開示の実施の形態１に係る、制御システムにおけるヘルスチェックのフローチャートである。

【図10】本開示の実施の形態１に係る、制御システムにおける短絡、漏電異常検知のシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態１
図１は、本開示の実施の形態１に係る、制御システム１００の構成例を示す図である。制御システム１００は、コントローラ１１０を備える。コントローラ１１０は、システム機器１７に対して、通信線１６を介して給電および制御を行う。コントローラ１１０による給電電圧は例えば２４Ｖ、電流容量は５００ｍＡである。また、通信線１６の配線長は例えば５００ｍである。

【0010】

コントローラ１１０は、各システム機器１７に対して後述するヘルスチェックコマンドを送信し、各システム機器１７の配線状態および異常を診断する。さらに、コントローラ１１０は、診断結果を照明監視装置１５に通知する。

【0011】

増幅器１２０は、システム機器１７の接続台数が多い場合など、コントローラ１１０からの給電電流が不足する場合に、給電容量を追加する。追加できる給電容量は、例えば５００ｍＡである。また、システム機器１７の設置場所がコントローラ１１０から遠い場合にも、増幅器１２０を追加することで、配線を５００ｍ延ばすことができる。増幅器１２０は直列に５台まで接続可能であるが、台数はこれに限定しない。

【0012】

コントローラ１１０には、複数の増幅器１２０を介して、複数のセンサ機器、および出力機器が接続される。なお、本開示ではセンサ機器と出力機器、および増幅器１２０を総称してシステム機器１７と呼ぶことにする。

【0013】

センサ機器は、画像センサ３、照度センサ４、人感センサ５などである。これら複数のセンサ機器からの情報は、通信線１６を介してコントローラ１１０に出力される。

【0014】

出力機器は、調光コントローラ６、制御端末器８、照明器具９、リレー端末器１０、壁スイッチ１２を含む。調光コントローラ６（１）は、調光信号線７を介して照明器具９（１）から照明器具９（３）の調光制御を行う。調光コントローラ６は、照明器具９を最大７２台接続可能であるが、その分多くの電力を消費するため、商用電源から電源供給される。

【0015】

調光コントローラ６は、照度センサ４または画像センサ３にて測定された照度値が、予め設定された照度値になる様に照明器具９を調光制御する。同様に、人感センサ５、または画像センサ３にて検知された人の検知情報に基づいて、予め設定された調光率になる様に照明器具９を調光制御する。

【0016】

制御端末器８は、照明器具９に内蔵され、当該照明器具９を制御する。制御端末器８は、コントローラ１１０からの照明制御に基づき照明器具９の光源状態を変更する。制御端末器８は、コントローラ１１０から電源供給されているため、照明器具９への商用電源の供給がＯＦＦになっても動作可能である。さらに、制御端末器８は、照明器具９へ接続された商用電源のＯＦＦ／ＯＮを検出することも可能である。

【0017】

リレー端末器１０はリモコンリレー１１を介して照明器具９（６）、照明器具９（７）を一括制御する。リレー端末器１０の出力は、１回路出力用と４回路出力用の２タイプが知られるが、本開示においてはどちらを用いても良い。リレー端末器１０は消費電力の小さい６０ｍｓのパルス信号によりリモコンリレー１１を制御する。

【0018】

壁スイッチ１２は照明器具９の光源状態を釦操作する。壁スイッチ１２は、各照明器具９のアドレス情報および運用情報を、各釦に紐づけて記憶している。ただし、アドレス情報および運用情報は、後述する赤外線設定器１３が各照明器具９に対して設定したものである。

【0019】

照明器具９の運用情報とは、例えば、照明器具９を個別に操作するための情報である。または、複数の照明器具９をグループ単位で一括操作するためのグループ情報、もしくは、同一範囲に存在する複数の照明器具９を一括操作するためのゾーン情報、もしくは、利用者がよく利用する照明制御のパターン情報などである。なお、壁スイッチ１２には、１つ釦タイプ、２つ釦タイプ、３つ釦タイプ、４つ釦タイプ、８つ釦タイプなどの種類が知られる。

【0020】

赤外線設定器１３は、例えばリモコンである。赤外線設定器１３は各システム機器１７に対して、アドレス情報および運用情報を設定する。アドレス情報とは、各システム機器１７のＩＰアドレスおよび通信先アドレスの情報である。さらに、赤外線設定器１３は、これらの情報をコントローラ１１０に通知する。また、赤外線設定器１３は、コントローラ１１０に対してもアドレス情報を設定できる。

【0021】

各々のシステム機器１７は、コントローラ１１０からヘルスチェックコマンドを受信すると、これに応答し、自身の配線状態および自身に発生した異常の情報を返送する。なお、システム機器１７に発生する異常とは、他のシステム機器１７とのアドレス重複、インタフェース異常、メモリ異常、入力回路異常、短絡異常、波形遅延、波形ひずみなどである。

【0022】

照明監視装置１５は、コントローラ１１０からＬＡＮ１４を介して入力されたシステム機器１７のアドレス情報、コントローラ１１０への配線情報、および運用情報を集中管理する。照明監視装置１５は、監視画面上に各々のシステム機器１７を示すアイコンを表示することができる。なお、アイコンは、各々のシステム機器１７が配置された部屋のレイアウト図上に配置することも可能である。また、照明監視装置１５には、予め設定された時刻に自動でシステム機器１７を操作するスケジュール機能などが搭載されている。

【0023】

〈変形例〉
なお、図１のシステム機器１７の種類と台数は一例であって、制御システム１００が配備される環境に応じて好適になるように決めればよい。

【0024】

なお、照明監視装置１５の機能はクラウドサーバに構築してもよい。その場合も上述と同様の効果を得ることができる。また、クラウドのデータベースを使用する事で、制御システム１００が配備された建物を含む複数の建物に対する群管理が可能となる。また、クラウドサーバ内の機械学習部と連携させることで、制御システム１００における異常状態の詳細な解析が可能となる。

【0025】

図２は、本開示の実施の形態１に係る、コントローラ１１０の詳細な構成例を示すブロック図である。コントローラ１１０のマイクロコンピュータ３４は、メイン処理部３５を備える。メイン処理部３５は、システム機器１７に対して上述のヘルスチェックコマンドを含むデータ（以下、ヘルスチェックデータと称する）または増幅器１２０に中継させる中継データを作成し、フィールドバス通信処理部３６に通知する。フィールドバス通信処理部３６は、受け付けたデータをフィールドバス送受信バッファ４４に一時的に格納したうえで１ビット毎にフィールドバス通信回路３２に出力する。さらに、フィールドバス通信回路３２が、データを変調変換し、後述する通信フレーム７０の信号形式に変換する。通信フレーム７０の信号は、通信線１６を介して対象のシステム機器１７に出力される。

【0026】

一方、後述する応答データ７１を含む信号がシステム機器１７から送信された場合は、フィールドバス通信回路３２が当該信号をマイクロコンピュータ３４で処理可能な５Ｖの信号に変換する。さらにフィールドバス通信処理部３６がデータ構造を変換する。さらに、メイン処理部３５が、構造変換されたデータから、信号の送信元であるシステム機器１７を特定し、データの内容を解析する。

【0027】

例えば、当該データの送信元が人感センサ５であり、データの内容が、人の在／不在の状態に変化があったことを示すものである場合、メイン処理部３５は、設備ＬＡＮ通信処理部３７に当該データを通知する。設備ＬＡＮ通信処理部３７は、受け付けたデータをＬＡＮ送受信バッファ４５に一時的に格納したうえで、ＰＨＹ回路３３に出力する。ＰＨＹ回路３３は受け付けたデータをＵＤＰ／ＩＰのプロトコルに変換し、照明監視装置１５に通知する。これにより、人感センサ５が検出した人の在／不在の情報を照明監視装置１５に通知することができる。

【0028】

一方、照明監視装置１５からシステム機器１７に対する制御指令信号が入力された場合は、ＰＨＹ回路３３がＵＤＰ／ＩＰのプロトコルを解析する。さらに、設備ＬＡＮ通信処理部３７にてデータ構造が変換され、メイン処理部３５で処理される。

【0029】

さらに、メイン処理部３５は、不揮発メモリ４２にアドレス情報、グループ情報、パターン情報、ゾーン情報、スケジュール情報などを保存する。一方、バックアップ電源によるデータの保持が可能なＲＡＭ４３にはシステム機器１７の運転状態を保存する。

【0030】

また、メイン処理部３５は、コントローラ１１０の動作状態、ＬＡＮ１４の配線状態、通信線１６の異常などをＬＥＤ表示部４６に点灯または点滅表示する。コントローラ１１０の動作状態とは、停止、起動、正常、メモリ異常などの状態である。また、ＬＡＮ１４の配線状態とは、ＬＩＮＫ、ＡＣＴ、トラフィック異常などの状態である。通信線１６の異常とは、電流オーバー、短絡異常、通信エラー等の状態である。

【0031】

スケジュール管理部４０は、不揮発メモリ４２に設定されたスケジュール情報を読み出し、実行すべきスケジュールの時間をＲＴＣ４１に設定する。ＲＴＣ４１は設定された時間になると、スケジュール管理部４０にアラームを通知する。アラーム時間になるとスケジュール管理部４０が所定のスケジュールを実行する。

【0032】

発光／受光素子３９は、赤外線設定器１３から赤外線信号を受信する。赤外線信号には、各システム機器１７のアドレス情報および運用情報が含まれる。発光／受光素子３９は、受信した赤外線信号を５Ｖの電気信号に変換し、赤外線通信部３８へと伝送する。赤外線通信部３８は、マイクロコンピュータ３４で解析できる形式にデータ構造を変換する。メイン処理部３５は当該データを解析し、各システム機器１７のアドレス情報および運用情報を不揮発メモリ４２に保存する。

【0033】

一方、赤外線設定器１３からの赤外線信号に、アドレス情報を要求する信号が含まれていた場合、メイン処理部３５は、不揮発メモリ４２に保存されているアドレス情報を読込んで、赤外線通信部３８に通知する。赤外線通信部３８は、アドレス情報を５Ｖの電気信号として発光／受光素子３９に出力する。発光／受光素子３９は、当該電気信号を赤外線信号に変換し、赤外線設定器１３に送信する。

【0034】

電源回路３１は、電源線３０にて商用電源２９に接続され、マイクロコンピュータ３４、および周辺回路に対して、５ＶおよびＤＣ２４ＶのＤＣ電源を給電する。

【0035】

短絡漏電検知回路４７はフィールドバス通信回路３２の信号波形を監視する。波形に異常がある場合、短絡漏電検知回路４７は異常内容をメイン処理部３５に通知する。メイン処理部３５は異常情報と発生時刻を不揮発メモリ４２に保存する。

【0036】

〈変形例〉
なお、図２では、ＣＰＵとメモリを備え、メモリにプログラムを記憶したマイクロコンピュータ３４を用いて、コントローラ１１０が処理を実行する場合を説明した。しかしながら、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの集積回路を用いて、プログラムで実行するようにしてもよい。なお、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。なお、この点は増幅器１２０についても同様である。

【0037】

図３は、本開示の実施の形態１に係る、増幅器１２０の詳細な構成例を示すブロック図である。コントローラ１１０から通信フレーム７０の信号が送信された場合は、第一フィールドバス通信回路５２が当該信号をマイクロコンピュータ５４で処理可能な信号に変換する。さらにフィールドバス通信処理部５６がデータを解析する。メイン処理部５５は、データの解析結果に基づき、受信データが、中継データか、ヘルスチェックデータかを判断する。

【0038】

受信データが中継データの場合、メイン処理部５５は、受信データが中継データであることを示した上で当該中継データをフィールドバス通信処理部５６に通知する。フィールドバス通信処理部５６は、通知されたデータを第二フィールドバス通信回路５７に出力する。第二フィールドバス通信回路５７は、出力されたデータを再度通信フレーム７０の信号形式になるように変調変換する。変換された信号は、通信線１６を介して中継相手のシステム機器１７に出力される。これにより、コントローラ１１０から通信フレーム７０の信号をシステム機器１７に中継することができる。

【0039】

一方、受信データがヘルスチェックデータの場合、メイン処理部５５は、受信データがヘルスチェックデータであることを示した上で当該ヘルスチェックデータをフィールドバス通信処理部５６に通知する。フィールドバス通信処理部５６は、増幅器１２０を示す情報をヘルスチェックコマンドに付加する処理（以下、付加処理と称する）を実行する。付加処理においては、フィールドバス通信処理部５６は増幅器１２０に割り当てられた番号の情報（以下、増幅器情報とする）を付加する。たとえば増幅器１２０（１）の増幅器情報は１６進数表記で０ｘ０１となる。増幅器１２０（２）の増幅器情報は０ｘ３２となる。増幅器１２０（３）の増幅器情報は０ｘ３３となる。このように１６進数で表示することで、増幅器１２０を１５台まで区別して表示することが可能である。なお、初期値０ｘ００は増幅器が接続されていないことを示す。なお、増幅器情報は増幅器１２０に割り当てられた番号に限定せずともよく、各々の増幅器１２０を区別できる値であればよい。

【0040】

さらにフィールドバス通信処理部５６は、付加処理を施したヘルスチェックデータを第二フィールドバス通信回路５７に出力する。第二フィールドバス通信回路５７は、中継データの場合と同様に、受け付けたヘルスチェックデータをシステム機器１７に出力する。これにより、ヘルスチェックデータをシステム機器１７に中継することができる。

【0041】

なお、第一フィールドバス通信回路５２の信号波形は波形検知回路５３により監視されている。後述する波形ひずみ１０１など、波形に異常がある場合、波形検知回路５３は異常内容をメイン処理部５５に通知する。メイン処理部５５は異常情報と発生時刻を不揮発メモリ５９に保存する。同様に、第二フィールドバス通信回路５７の信号波形についても、短絡漏電検知回路５８により監視されている。短絡漏電検知回路５８の機能については図２と同様であるため説明は省略する。

【0042】

なお、増幅器１２０の通信線１６の入力と出力、および電源回路５１は、第一フィールドバス通信回路５２のフォトカプラにより互いに絶縁され、入力側の通信線１６のノイズが出力側の通信線１６に影響を与えない回路構成が望ましい。

【0043】

また、メイン処理部５５は、増幅器１２０の動作状態、または通信線１６の異常をＬＥＤ表示部６２に点灯または点滅表示させる。なお、増幅器１２０の動作状態とは、停止、起動、正常、メモリ異常などの状態である。また通信線１６の異常とは、電流オーバー、短絡、通信エラーなどである。

【0044】

発光／受光素子６１は、赤外線設定器１３から赤外線信号を受信する。赤外線信号には、増幅器１２０のアドレス情報が含まれる。発光／受光素子６１は、受信した赤外線信号を５Ｖの電気信号に変換し、赤外線通信部６０へと伝送する。赤外線通信部６０は、マイクロコンピュータ５４で解析できる形式にデータ構造を変換する。メイン処理部５５は当該データを解析し、各システム機器１７に対するＩＰアドレスおよび通信先アドレスを不揮発メモリ５９に保存する。

【0045】

一方、赤外線設定器１３からの赤外線信号に、システム機器１７の故障情報を要求する信号が含まれていた場合、メイン処理部５５は、不揮発メモリ５９に保存されている故障情報を読込んで、赤外線通信部に通知する。赤外線通信部６０は、故障情報を５Ｖの電気信号として発光／受光素子６１に出力する。発光／受光素子６１は、当該電気信号を赤外線信号に変換し、赤外線設定器１３に送信する。

【0046】

電源回路５１は、電源線５０にて商用電源２９に接続され、マイクロコンピュータ５４、および周辺回路に対して、５ＶおよびＤＣ２４ＶのＤＣ電源を給電する。

【0047】

〈変形例〉
なお、上記の説明では増幅器１２０がコントローラ１１０からの信号を処理する場合を主に説明した。しかしながら、他の増幅器１２０からの信号であってもよい。さらに、増幅器１２０は、下り方向の信号にかぎらず、上り方向の信号を処理することも可能である。なお、下り方向とは、コントローラ１１０を起点とし、増幅器１２０を介して各システム機器１７に向かう方向であり、上り方向はその逆である。

【0048】

図４は、本開示の実施の形態１に係る、コントローラ１１０が送信する通信フレーム７０、およびシステム機器１７が送信する応答データ７１のフレーム構成を表す図である。通信フレーム７０は、データの開始位置を示すスタートビット７２、信号が衝突した際の優先順位を示す優先度７３、システム機器１７に応答を要求しヘルスチェックコマンドであることを表す応答判別７４、送信先の機種を示すアドレス種別７５、送信先のアドレスを表すアドレス７６、データ部７７、およびＳＵＭ８１を含む。

【0049】

アドレス種別７５は、画像センサ３、人感センサ５、照度センサ４、調光コントローラ６、制御端末器８、リレー端末器１０、および壁スイッチ１２の７機種に分類される。アドレス７６は、各システム機器１７に対して割り当てられる。

【0050】

データ部７７は、データ部７７の長さを表すデータ長７８、コマンドの種類を表すコマンド識別子７９、およびコマンドの値を表すコマンドデータ８０から構成される。

【0051】

ＳＵＭ８１は、優先度７３からコマンドデータ８０までのデータ列の和であり、通信フレーム７０の誤りをチェックし、補修するために用いられる。

【0052】

コントローラ１１０から通信フレーム７０が送信されると、ウエイト時間８２の後、システム機器１７から応答データ７１が格納され、コントローラ１１０に返送される。

【0053】

図５は、本開示の実施の形態１に係る、通信フレーム７０に含まれるコマンド識別子７９、コマンドのコード８３、およびコマンドデータ８０の詳細な仕様である。ここでは主にヘルスチェックコマンドについて説明する。

【0054】

ヘルスチェックコマンドのコマンドデータ８０は、増幅器情報Ｄ１を含む。応答データ８１は、増幅器情報Ｄ１、状態情報Ｄ２、異常コードＤ３、を含む。状態情報Ｄ２は、各システム機器１７の状態を示す。例えば、増幅器１２０に対するヘルスチェックコマンドの場合、状態情報Ｄ２には、操作コマンドが送受信されない通常運転時におけるの消費電流の値が格納される。異常コードＤ３には、システム機器１７が検知した上述のアドレス重複、インタフェース異常、メモリ異常、入力回路異常、短絡異常、波形遅延、波形ひずみなどを示すコードが格納される。増幅器情報Ｄ１、状態情報Ｄ２、異常コードＤ３の値は、ヘルスチェックコマンドを受け付けたシステム機器１７において、コマンドデータ８０の増幅器情報Ｄ１を応答データ８１の増幅器情報Ｄ１に上書きし、状態情報Ｄ２、異常コードＤ３の値はシステム機器１７が検知した状態を格納し、コントローラ１１０に返送される。

【0055】

一方、コマンドデータ８０の増幅器情報Ｄ１は、各々のシステム機器１７への増幅器１２０の配線状態を示す。増幅器情報Ｄ１は、通信フレーム７０の送信先であるシステム機器１７までを中継する増幅器１２０が実行する上述の付加処理により値が格納される。

【0056】

各システム機器１７に対して接続された増幅器１２０を階層構造として格納できる構造になっている。例えば、図１の増幅器１２０（３）に接続されている制御端末器８（３）が通信フレーム７０を受信した時のコマンドデータ８０の増幅器情報Ｄ１は、０ｘ３２、０ｘ３３、０ｘ００となる。はじめの０ｘ３２は、コントローラ１１０に増幅器１２０（２）が接続されていることを示す。次の０ｘ３３は、増幅器１２０（２）の下流に増幅器１２０（３）が直列接続さていることを示す。最後の０ｘ００は、増幅器１２０が無い事を表し、制御端末器８（３）が増幅器１２０（３）に接続されることを示す。つまり、通信フレーム７０のコマンドデータ８０の増幅器情報Ｄ１は、コントローラが送信した際は、０ｘ００、０ｘ００、０ｘ００となり、増幅器１２０（２）が中継した際は、０ｘ３２、０ｘ００、０ｘ００となり、増幅器１２０（３）が中継した際は、０ｘ３２、０ｘ３３、０ｘ００となる。

【0057】

一方、ヘルスチェックコマンド以外のコマンド識別子７９におけるコマンドデータ８０は、増幅器１２０の増幅器情報Ｄ１を含まないシンプルなデータ構造であり、通信トラフィックに負荷をかけない仕様になっている。

【0058】

このように、本開示の制御システム１００においては、コントローラ１１０が各システム機器１７に対して送信したヘルスチェックコマンドに対して、当該ヘルスチェックコマンドを中継する増幅器１２０が増幅器情報Ｄ１を返送する。これにより、コントローラ１１０は、各システム機器１７への増幅器１２０の配線状態を把握することができる。

【0059】

ここで、従来技術においては、増幅器１２０の配線状態は、増幅器１２０がコントローラ１１０に対して並列に接続されている場合しか表現できず、直列接続には対応できなかった。一方、本開示においては、増幅器がコントローラ１１０に直列に接続される場合と並列に接続される場合とで、増幅器情報には異なる値が格納される。これにより、直列接続であるか並列接続であるかを識別することができる。本開示では、直列接続の場合にも対応している点で、あらゆる接続様態に対応でき、従来技術に比べて優れた効果を発揮する。

【0060】

図６は、本開示の実施の形態１に係る（ａ）下り方向の信号の信号波形９０と（ｂ）上り方向の信号の信号波形９１を示す図である。まず、図６（ａ）は、一時的な大きな電流変化が無い、下り方向の信号の信号波形９０である。当該信号は、ダミー信号９３および通信フレーム７０を含む信号であり、ウエイト時間８２は含めない。当該信号は、例えばコントローラ１１０のフィールドバス通信回路３２および増幅器１２０の第一フィールドバス通信回路５２から出力される。以降では、下り方向の信号を下り信号と称する。

【0061】

図６（ａ）に示すように、下り信号の信号波形９０は、±２４Ｖの電圧で変化する。電圧が＋２４Ｖで、パルス幅が１００μＳの場合に、論理レベル０と定義され、電圧が－２４Ｖで、パルス幅が３００μＳの場合に、論理レベル１と定義される。

【0062】

一方、図６（ｂ）は、上り方向の信号の信号波形９１である。当該信号は、応答データ７１を含み、下り信号に応答したシステム機器１７により送信される。以降では、上り方向の信号を上り信号と称する。上り信号の信号波形９１は、下り信号と同様に、±２４Ｖの電圧で変化する。しかしながら、応答データ７１の区間においては、パルス幅４００μＳのうち前半２００μＳの期間に５０μＳのパルス信号が重畳された場合に、論理レベル０と判定され、後半２００μＳの期間に５０μＳのパルス信号が重畳された場合に、論理レベル１と判定される。これにより、上り方向の信号を受け付けたコントローラ１１０において、応答の有無を判別することができる。具体的には、システム機器１７から返送された通信フレーム７０の応答判別７４が論理レベル１の場合は、応答有りとなり、１ｍｓのウエイト時間８２の時間後に応答データ７１のタイミングとなる。

【0063】

また、コントローラ１１０からの通信フレーム７０が無い状態でシステム機器１７が上り信号を送信する場合は、±２４Ｖの電圧でパルス幅が９００μＳのダミー信号９３が送信される。

【0064】

図７は、本開示の実施の形態１に係る、信号波形の詳細を示す図である。なお、ここでの信号は、上述の下り信号もしくは上り信号のことである。図７（ａ）は、波形ひずみ１０１を説明する図である。通信線１６の長さ、分岐数、システム機器１７の接続により、信号の立上りと立下り時に波形ひずみ１０１が発生する。波形ひずみ１０１が大きい場合は、受信時に通信エラーが発生する。波形ひずみ１０１の電圧値ＲＶと幅Ｗはシステム機器１７の波形検知回路により検知され、基準値以上であれば波形異常として発生時間と累積頻度とともに不揮発メモリに記録される。

【0065】

図７（ｂ）は、波形遅延１０２を説明する図である。増幅器１２０の通信線１６の入力と出力がフォトカプラで絶縁されていることにより、増幅器１２０を直列接続した場合に、５から１０μＳの波形遅延１０２が発生する。例えば、増幅器１２０を５段接続した場合は図７（ｂ）のようにＷ＝５０μＳの波形遅延１０２となる。また、通信線１６の端子接続にゆるみがあると接触抵抗が大きくなり、通信線の静電容量に影響を与えることから、信号の立上りに波形遅延１０２が発生する。このような波形遅延１０２を含む信号についても、波形ひずみ１０１の場合と同様に、それを受け付けたシステム機器１７の波形検知回路において検知され、記録される。なお、波形遅延１０２を異常と判断する基準値は、例えば１００μＳである。

【0066】

図８は、本開示の実施の形態１に係る、コントローラ１１０で検知される信号の電流波形を説明する図である。なお、ここでの信号は、上述の上り信号を指す。定常時消費電流ＢＩは、上り信号を受け付けたコントローラ１１０の短絡漏電検知回路４７において検知される。これにより、上り信号を送信したシステム機器１７が消費する定常時消費電流ＢＩを測定することができ、コントローラ１１０と当該システム機器１７における通信状態の異常を検知することができる。図８（ａ）のように定常時消費電流ＢＩが基準値５００ｍＡ以下の場合、コントローラ１１０は、正常の通信状態であると判断する。

【0067】

一方、定常時消費電流ＢＩが５００ｍＡをオーバーした場合、コントローラ１１０は、当該電流値が８００ｍＡを超えるか否かをさらに判定する。定常時消費電流ＢＩが８００ｍＡを超えない場合、コントローラ１１０は、自身が備えるフィールドバス通信回路３２の部品温度に異常があると判断する。一方、図８（ｂ）のように定常時消費電流ＢＩが８００ｍＡを超える場合、コントローラ１１０は、短絡異常と判断する。短絡異常を検知した場合、コントローラ１１０は、他のシステム機器１７への出力を停止し、短絡異常の発生時間と累積頻度を不揮発メモリ４２に記録する。なお、ここで説明した定常時消費電流ＢＩの値、および異常を判断するための基準値は一例である。

【0068】

さらに、図８（ｃ）のように定常時消費電流ＢＩのバランス異常がみられることもあり得る。バランス異常が発生した場合、コントローラ１１０は短絡異常と同様に処理する。

【0069】

以上説明したように、本開示においては、上り信号の電流波形から定常時消費電流と瞬時の消費電流を計測・診断することができ、短絡異常を検知することができる。この定常時消費電流の測定機能を利用することで、システム機器１７の最大接続数を把握することができる。例えば、増幅器１２０の定常時消費電流が３５０ｍＡで定格電流が５００ｍＡの場合、当該増幅器１２０に増設できる壁スイッチ１２の台数は、壁スイッチ１台当たりの消費電流を８ｍＡとすると、最大１８台までと計算できる。

【0070】

この計算は、コントローラ１１０または照明監視装置１５において行うようにすればよい。そこでは、増幅器１２０へのシステム機器１７の接続数を監視し、最大接続数以上の台数のシステム機器が追加された場合に、アラームを表示するようにしてもよい。

【0071】

〈変形例〉
なお、コントローラ１１０の短絡漏電検知回路４７においては、通信線１６の出力電流と戻りの電流の電流差を監視することで、通信線１６の漏電異常を検知することも可能である。漏電異常と判断するための電流差の基準値は、例えば２００ｍＡである。このような漏電異常についても、短絡異常の場合と同様に、不揮発メモリ４２に記録される。

【0072】

なお、増幅器１２０も短絡漏電検知回路５８を備えることから、短絡・漏洩異常の検知は、コントローラ１１０だけでなく増幅器１２０においても行うことができる。この場合は、上り信号だけでなく、下り信号についても短絡・漏洩異常を検知することができる。

【0073】

図９は、本開示の実施の形態１に係る、制御システム１００におけるヘルスチェックのフローチャートである。まず、コントローラ１１０およびシステム機器１７に電源が投入される（ステップＳ０１）。次に、コントローラ１１０および増幅器１２０が短絡、漏電異常の有無を診断する（ステップＳ０２）。診断期間は例えば３秒間である。

【0074】

次に、コントローラ１１０が、当該アドレス宛にヘルスチェックコマンドを送信する（ステップＳ０３－１）。増幅器１２０（１）は、ヘルスチェックコマンドを受信すると、コマンドデータ８０に状態情報Ｄ２、異常コードＤ３および増幅器情報Ｄ１を格納したうえでコントローラ１１０に返送する（ステップＳ０３－２）。ここで、増幅器１２０（１）は、コントローラ１１０に直結されていることから、増幅器情報Ｄ１は００Ｈ、００Ｈ、００Ｈとなることに留意されたい。

【0075】

同様に、コントローラ１１０は、赤外線設定器１３により通知されたアドレス情報に基づき、増幅器１２０（２）のアドレスに宛てたヘルスチェックコマンドを送信する（ステップＳ０４）。さらに、増幅器１２０（３）のアドレスに宛てたヘルスチェックコマンドを送信する（ステップＳ０５）。ここで、増幅器１２０（３）は、増幅器１２０（２）に直列接続されていることから、増幅器情報Ｄ１は３２Ｈ、００Ｈ、００Ｈとなる。

【0076】

コントローラ１１０は、増幅器１２０のそれぞれから返信された増幅器情報Ｄ１に基づき、増幅器１２０のコントローラ１１０への配線状態が、赤外線設定器１３が保有する配線情報と一致しているかを診断する処理（以下、設定情報確認処理と称する）を実行する（ステップＳ０６－１）。設定情報確認処理の結果に応じ、赤外線設定器１３が保有する配線情報の修正が必要な場合は修正し、更新する。また、ヘルスチェックにより得られた配線情報、状態情報Ｄ２、異常コードＤ３、および増幅器情報Ｄ１を不揮発メモリ４２に保存する処理（以下、結果記憶処理と称する）を実行する（ステップＳ０６－２）。

【0077】

つぎに、コントローラ１１０は、赤外線設定器１３により通知されたアドレス情報に基づき、調光コントローラ６のアドレスに宛てたヘルスチェックコマンドを送信する（ステップＳ０７）。そこでは、調光コントローラ６までを中継する増幅器１２０により付加処理が実行され、増幅器情報Ｄ１が格納されることに留意されたい。

【0078】

同様に、コントローラ１１０は、赤外線設定器１３により通知されたアドレス情報に基づき、制御端末器８のアドレスに宛てたヘルスチェックコマンドを送信する（ステップＳ０８）。例えば、制御端末器８（１）の増幅器情報Ｄ１は０ｘ０１、０ｘ００、０ｘ００となる。最初の０ｘ０１が増幅器１２０（１）を示している。

【0079】

次に、増幅器１２０の場合と同様に、コントローラ１１０が、調光コントローラ６および制御端末器８に対する設定情報確認処理を実行する（ステップＳ０９－１）。さらに、コントローラ１１０が、結果記憶処理を実行する（ステップＳ０９－２）。なお、説明は省略するが、その他のシステム機器１７についても同様である。

【0080】

全てのシステム機器１７のヘルスチェックが終了すると、コントローラ１１０は、照明監視装置１５に接続機器通知を送信する（ステップＳ１０）。なお、接続機器通知は、設定情報確認処理により確認されたシステム機器１７の実際の配線状態の情報を含む。さらに、照明監視装置１５は、受け付けた接続機器通知に基づきシステム構成情報を作成し、当該情報の監視画面への表示と不揮発メモリへの保存を行う（ステップＳ１１）。なお、システム構成情報は、ＣＳＶ形式でファイル出力可能であることが望ましい。

【0081】

次にコントローラ１１０は、対象のシステム機器１７に同報通信で時刻同期を送信する（ステップＳ１２）。時刻同期送信後は、対象のシステム機器１７に対して一定の間隔でヘルスチェックを実施する（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。一定の間隔とはたとえば１秒である。

【0082】

図１０は、本開示の実施の形態１に係る、制御システム１００における短絡、漏電異常検知のシーケンス図である。以下では、増幅器１２０とコントローラ１１０に短絡が発生した場合を例に説明する。まず、増幅器１２０（３）の短絡漏電検知回路５８において８００ｍＡ以上の定常時消費電流ＢＩが検知され、短絡異常が発生する（ステップＳ２０）。次に、増幅器１２０（３）が出力を停止する（ステップＳ２０－１）。次に増幅器１２０（３）は、コントローラ１１０に短絡発生の通知を行う（ステップＳ２１）。なお、短絡の発生の通知は、ヘルスチェックコマンドに返送することで通知してもよく、そのほかの方法でもよい。

【0083】

次にコントローラ１１０が、増幅器１２０（３）における短絡発生と発生時刻の情報を照明監視装置１５に通知する（ステップＳ２２）。照明監視装置１５は、増幅器１２０（３）における短絡発生の情報を監視画面に表示し、発生時刻情報と合わせて不揮発メモリに保存する（ステップＳ２３）。一方増幅器１２０（３）は、定期的に点検用の電圧を出力し、短絡が復旧されたか否かを確認する（ステップＳ２４からステップＳ２５）。

【0084】

その後、増幅器１２０（３）が短絡の復旧を検出する（ステップＳ２６）。増幅器１２０（３）は、コントローラ１１０に短絡が復旧したことを通知する（ステップＳ２７）。コントローラ１１０は、照明監視装置１５に増幅器１２０（３）における短絡復旧の通知を行う（ステップＳ２８）。照明監視装置１５は、増幅器１２０（３）における短絡復旧の情報を監視画面に表示し、当該情報を復旧時刻情報と合わせて不揮発メモリに保存する（ステップＳ２９）。

【0085】

つぎに、コントローラ１１０は、ヘルスチェックにより得たシステム機器１７の実際の配線状態に従い、制御端末器８（３）に対して状態モニタのコマンドを送信する（ステップＳ３０）。これに伴い、制御端末器８（３）が、コントローラ１１０に自身の状態を通知する（ステップＳ３１）。コントローラ１１０は、制御端末器８（３）から受け付けた状態の情報を照明監視装置１５に通知する（ステップＳ３２）。照明監視装置１５は、受け付けた情報に基づき、監視画面に制御端末器８（３）の最新状態を表示する（ステップＳ３３）。これにより、短絡が発生した増幅器１２０（３）に接続される制御端末器８（３）に対しても異常の有無を確認することができる。

【0086】

続いて、コントローラ１１０に短絡異常が発生する（ステップＳ３４－１）。次に、コントローラ１１０が出力を停止する（ステップＳ３４－２）。次にコントローラ１１０は、照明監視装置１５に短絡発生の通知を行う（ステップＳ３５）。照明監視装置１５は、コントローラ１１０における短絡発生の情報を監視画面に表示し、発生時刻情報と合わせて不揮発メモリに保存する（ステップＳ３６）。一方コントローラ１１０は、定期的に点検用の電圧を出力し、短絡が復旧されたか否かを確認する（ステップＳ３７）。

【0087】

その後、コントローラ１１０が短絡の復旧を検出する（ステップＳ３８）。これに伴い、コントローラ１１０は、照明監視装置１５に短絡復旧の通知を行う（ステップＳ３９）。照明監視装置１５は、コントローラ１１０における短絡復旧の情報を監視画面に表示し、当該情報を復旧時刻情報と合わせて不揮発メモリに保存する（ステップＳ４０）。

【0088】

さらに、コントローラ１１０は、自身に接続される調光コントローラ６に対して異常の有無を確認する。ステップＳ４１以降はステップＳ３０からステップＳ３３までと同様であるので説明は省略する。

【0089】

以上説明したように、本開示によれば、増幅器１２０が直列、並列どちらで接続されているかに関わらず、システム機器１７のコントローラ１１０への配線状態を診断できる制御システム１００を提供することができる。

【0090】

〈変形例〉
システム機器１７およびコントローラ１１０へのアドレス情報の設定においては、必ずしも赤外線設定器１３を用いなくともよい。たとえば携帯端末機のアプリから設定、操作することで同じ効果が得られる。

【0091】

なお、増幅器１２０が行う付加処理は、必ずしもコントローラ１１０から送信されるヘルスチェックコマンドの下り信号に対して行う必要はなく、当該ヘルスチェックコマンドに対してシステム機器１７から返送される上り信号に対して行ってもよい。

【符号の説明】

【0092】

３ 画像センサ、４ 照度センサ、５ 人感センサ、６ 調光コントローラ、７ 調光信号線、８ 制御端末器、９ 照明器具、１０ リレー端末器、１１ リモコンリレー、１２ 壁スイッチ、１３ 赤外線設定器、１４ ＬＡＮ、１５ 照明監視装置、１６ 通信線、１７ システム機器、２９ 商用電源、３０ 電源線、３１ 電源回路、３２ フィールドバス通信回路、３３ ＰＨＹ回路、３４ マイクロコンピュータ、３５ メイン処理部、３６ フィールドバス通信処理部、３７ 設備ＬＡＮ通信処理部、３８ 赤外線通信部、３９ 発光／受光素子、４０ スケジュール管理部、４１ ＲＴＣ、４２ 不揮発メモリ、４３ ＲＡＭ、４４ フィールドバス送受信バッファ、４５ ＬＡＮ送受信バッファ、４６ ＬＥＤ表示部、４７ 短絡漏電検知回路、５０ 電源線、５１ 電源回路、５２ 第一フィールドバス通信回路、５３ 波形検知回路、５４ マイクロコンピュータ、５５ メイン処理部、５６ フィールドバス通信処理部、５７ 第二フィールドバス通信回路、５８ 短絡漏電検知回路、５９ 不揮発メモリ、６０ 赤外線通信部、６１ 発光／受光素子、６２ ＬＥＤ表示部、７０ 通信フレーム、７１ 応答データ、７２ スタートビット、７３ 優先度、７４ 応答判別、７５ アドレス種別、７６ アドレス、７７ データ部、７８ データ長、７９ コマンド識別子、８０ コマンドデータ、８１ ＳＵＭ、８２ ウエイト時間、８３ コマンドのコード、９０ 下り信号の信号波形、９１ 上り信号の信号波形、９３ ダミー信号、１００ 制御システム、１０１ 波形ひずみ、１０２ 波形遅延、１１０ コントローラ、１２０ 増幅器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】