JP5246504B2 - 機器及びネットワークシステム - Google Patents

Description

この発明は、ネットワークを構成する機器並びにネットワークシステムに関するもので、より具体的には、当該機器に対するネットワーク経由での電力供給に関する技術の改良である。

ＰｏＥ（Power over Ethernet（登録商標））は、イーサネット（登録商標）ケーブルを利用して電力供給をする技術である。このＰｏＥを用いることで、直接電源を供給しにくい場所に設置した機器に対しても容易に電源供給を行うことができる。また、このＰｏＥは、ケーブル上でデータと電力の両方を伝送することができるので、データ通信のためのケーブルと、電力供給のためのケーブルを別々に配線する必要が無く、現場にてネットワークシステムを構成する各機器を設置するに際し、配線処理が簡単に行える。

また、このＰｏＥのように給電機能を持ったネットワークシステムにおいて、ネットワークに接続されている機器が当該ネットワークを介して受け取った電力のうちの一部を更に別の機器にネットワーク経由で供給する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−２６８９０

しかし、上記のようにネットワークを介して受け取った電力の一部を別の機器に供給する機能を備えた機器の場合、受電に使用する通信ポートと、給電に使用する通信ポートを予め決めて使用していた。このように予め機能を決めるため、その設定が煩雑であるばかりでなく、仮に受電用の通信ポートあるいはその通信ポートが接続されているネットワークケーブルに故障が生じた場合に、給電用に設定された通信ポートがあいていてもその給電用の通信ポートを利用して電力供給を受けることはできないといった課題がある。さらに、特許文献１に開示されたように、各機器の接続形態は、直列構成，ハブ・アンド・スポーク構成あるいはそれらの組み合わせのように、上流から下流へ電力供給するようなネットワーク構成のものに限られており、たとえばリング型のネットワーク構成のように、複数の通信ポートのうち、いずれからも受電される可能性があるようなネットワークシステムには適用しにくいという課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明は、（１）ネットワークに接続される機器であって、複数の電力用ポートと、受電前の初期状態では、その複数の電力用ポートのすべてを受電可能状態にし、その複数の電力用ポートのいずれから電力の供給を受けると、複数の電力用ポートのうち電力の供給を受けていない残りの電力用ポートを受電不可状態に切り替える制御手段と、を備えた。

初期状態では受電可能な複数の電力用ポートを備えているので、いずれの電力ポートから受電されたとしても、電源をＯＮにすることができる。そして、一旦電源がＯＮになると、他の電力用ポートを受電不可状態に切り替えるので、複数の電力用ポートから電力供給されることもない。そして、予め受電する電力用ポートを決めないでよいので、ネットワークの状況に応じて柔軟かつ自動的に電力供給経路が決められる。

（２）供給を受けた電力の一部を、ネットワークに接続される他の機器への供給電力にする電力供給手段と、電力供給手段から出力される電力を、受電不可状態に切り替えられたいずれかの電力用ポートから他の機器に向けて出力する手段と、を備えるとよい。このようにすると、ネットワークを介して電力供給を受けている機器が、他の機器に対する給電を行うことができる。そして、電力の供給を受けていない受電不可状態となっている電力ポートを利用して他の機器への給電を行うので、複数の電力用ポートに対して予め受電ポートや給電ポートの割り付けを行う必要がなく、そのときのネットワークの状態に合わせて柔軟に対応できる。特に、リング型のネットワーク構成の場合、複数の電力用ポートのうち、どこから受電されるかが不定であるとともに、実際に受電された電力用ポートに応じて自己が電力供給しなければならない機器も変わるが、本発明によれば、受電ポートと給電ポートが適宜に切り替わるので問題なく対応できる。

（３）他の機器で必要とする電力を検出すると共に、自己が必要とする電力と、供給を受けた電力から、他の機器に対して給電可能か否かを判断し、給電可能な場合には、そのまま他の機器に向けて電力供給手段から出力される電力を出力し、給電不可能な場合には、電力供給を受けている設備・機器に対して給電量の増加を依頼する機能とを備えるとよい。このようにすると、電力不足で他の機器に対する給電が行えない場合でも、自己に対する給電量を増大させることで、給電可能となる。

（４）電力用ポートは、データ通信するための通信ポートであり、ネットワークは、データと電力を伝送できるものとするとよい。これは、たとえばＰｏＥなどにより実現できる。

（５）給電が無くなった場合には、複数の電力用ポートのすべてを受電可能状態に切り替える機能を備えるとよい。このようにすると、給電されなくなりＯＦＦになったとしても別の機器から電力供給を受けて電源をＯＮにすることができる。これにより、たとえばリング型のネットワークにおいて、電力供給を受けていたケーブルが断線等の障害が発生して給電されなくなったとしても、別の電力供給経路を構成し、動作し続けることができる。

（６）本発明のネットワークシステムは、複数の機器がネットワークで接続されたネットワークシステムであって、複数の機器のうちの少なくとも１つは、外部電源から電力の供給を受けるとともに、その供給された電力の一部をネットワークに接続された他の機器へ供給する機能を備え、当該他の機器が、上記の（１）から（５）のいずれかに記載の機器とすることかできる。この場合において、特に他の機器は、（２）または（３）に記載された機器とすると、ネットワークを構成する機器が順次別の機器に対して電力供給することができるので好ましい。

（７）複数の機器がリング型に接続されたネットワークシステムであって、複数の機器のうちの少なくとも１つは、外部電源から電力の供給を受けるとともに、その供給された電力の一部をネットワークに接続された他の機器へ供給する機能を備え、他の機器が、（２）または（３）に記載された機器とするとよい。外部電源から電力供給を受ける機器は、複数あっても妨げない。特に外部電源から電力供給を受ける機器が複数あると、外部電源から電力供給を受けているある機器自体あるいはその外部電源がダウンしても、別の外部電源から電力供給を受けているある機器からネットワークシステムを構成する機器に対する電力供給の経路が確保されるので好ましい。リング型のネットワークシステムでは、実施形態で説明しているとおり、他の機器に着目した場合、複数のポートのいずれかのポートから電力供給を受けるか不定である。そこで、（１）の発明のように、他の機器は、まずは、どのポートから受電されても良いようにする。そして、一旦あるポートから受電されると、他のポートからの受電を禁止する。そして、（２），（３）の機器は、受電されていない他のポートから、さらに別の機器に対して給電を行うことで、複数の機器に対し、順次電力供給をするとともに、両方から電力供給を受けるのを阻止することができる。さらに、他の機器は、この（２），（３）の発明を前提とした（４），（５）の発明の機器にするとなお良い。

本発明は、複数の電力用ポートのうち、いずれも電力供給を受ける受電ポートとして機能することができると共に、一旦ある電力用ポートが受電ポートとなった場合には他の電力用ポートからの電力の供給を受けないので、各種のネットワーク構成のものに適切に対応できる。

ネットワークシステムの一例を示す図である。 本発明に係る機器の好適な一実施形態の内部構成を示す図である。 機器の給電経路切替機能を説明する図である。 機器の給電経路切替機能を説明する図である。 機器の給電経路切替機能を説明する図である。 機器の給電経路切替機能を説明する図である。 機器の給電経路切替機能を説明する図である。

図１は、ネットワークシステムの一例を示している。このネットワークシステムは、複数の通信ポート（本実施形態では、第１通信ポート１０ａと第２通信ポート１０ｂ）を持つ機器１０が、ネットワークケーブル２０によりリング型に配線された構成を採っている。つまり、隣接する機器１０の通信ポート同士をネットワークケーブル２０で接続する。この機器１０は、産業用ネットワーク規格の一つであるＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標 Ethernet for Control Automation Technology）に準拠している。ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ベースの高速なフィールドバスシステムである。

このリング型の接続形態は、たとえば図１（ｂ）に示すように、１箇所（図では地点Ｘ）のネットワークケーブル２０が切断した場合も、他方の経路を使ってのデータ通信の継続が可能となる。したがって、機器１０は、ネットワークケーブル２０の断線の有無を監視し、断線時には瞬時にデータ通信経路を切替える機能を備えている。

そして、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ベースであり、対応するネットワークケーブル２０を利用し、ＰｏＥの機能、つまり、データと共に電力の伝送も行える。そこで、本実施形態では、ＰｏＥの機能を利用し、ネットワークケーブル２０経由で電力供給も行うようにしている。すなわち、ネットワークシステムを構成する複数の機器１０のうち、少なくとも１つが、外部の給電設備に接続され、その給電設備から電力を受ける。図１では、ノード（６）の機器１０が、外部の給電設備から電力供給を受けている。そして、ノード（１）から（５）の機器１０は、ネットワークケーブル２０経由で電力供給を受ける。

たとえば、ノード（６）の機器１０は、第２通信ポート１０ｂからネットワークケーブル２０経由でノード（１）の機器１０に対して給電した場合、ノード（１）の機器１０は、受け取った電力のうちの一部を第２通信ポート１０ｂからネットワークケーブル２０経由でノード（２）の機器１０に対して給電することができる。この場合、ノード（１）の機器１０は、第１通信ポート１０ａが受電ポートとして機能し、第２通信ポート１０ｂが給電ポートとして機能する。また、このように各機器が、受け取った電力の一部を隣接する他の機器に給電するようにすると、リング型のネットワーク構成のため、いずれかの機器は、隣接する両方の機器から電力供給を受け得る事態が発生する。また、ネットワークケーブル２０で接続された隣接する機器１０同士が、互いに相手に給電しようと事態が発生することもある。本実施形態の機器１０は、これらの事態が発生した場合、その状態が解消するように制御する機能も備えている。また、ネットワークケーブル２０の切断にともない給電経路を切替えることで、切断後も各機器１０は動作することができる。これにより、省配線で信頼性の高いネットワークが実現できる。

図２は、上記の機能を実現するための機器１０の内部構成を示している。まず、第１通信ポート１１ａには、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１を介してＰｏＥ検出抵抗１１ａが接続される。同様に、第２通信ポート１１ｂには、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２を介してＰｏＥ検出抵抗１１ｂが接続される。ＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂは、接続された通信ポートが受電可能状態か否かを隣接ノードの機器に示す抵抗である。ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１を閉じてＰｏＥ検出抵抗１１ａが第１通信ポート１０ａに接続されると、受電可能状態を示す。つまり、第１通信ポート１０ａに接続された隣接する機器は、ＰｏＥ検出抵抗１１ａが接続されていることを認識すると、受電可能状態であると判断する。従って、当該隣接する機器は、給電を開始し、本装置の機器は、第１通信ポート１０ａから受電し、電源をＯＮすることができる。一方、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１を開いてＰｏＥ検出抵抗１１ａが第１通信ポート１０ａから非接続になると、受電不可状態を示す。つまり、第１通信ポート１０ａに接続された隣接する機器は、ＰｏＥ検出抵抗１１ａが接続されていないことを認識すると、受電不可状態であると判断するので、給電を開始しない。

さらに、ＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂは、その抵抗値により自身が起動できる最も少ない電力を示す機能も有する。つまり、隣接する機器は、ＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂが接続されていることを認識するとともに、その抵抗値から、その機器の消費電力も認識することができる。具体的には、ＰｏＥの規格では、以下の４つのクラスのいずれかに分けられる。そして、ＰｏＥでは、「クラス１：０．４４〜３．８４Ｗ」として起動すれば、隣接する機器が「クラス２： ３．８４〜６．４９Ｗ」として起動している場合、受電が可能となる。
クラス０：０．４４〜１２．９５［Ｗ］
クラス１：０．４４〜 ３．８４［Ｗ］
クラス２：３．８４〜 ６．４９［Ｗ］
クラス３：６．４９〜１２．９５［Ｗ］

これらは、第２通信ポート１１ｂ側に接続されるＰｏＥ検出抵抗１１ｂ並びにＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２においても同様である。そして、このＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替は、コントローラ１５からの制御信号に基づいて動作する。電源ＯＦＦの初期状態では、全てのＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２が閉じられており、すべての通信ポート１０ａ，１０ｂが受電可能状態になっている。そして、コントローラ１５は、一方の通信ポートからの受電を確認すると、他方の通信ポートに接続されたＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチを開き、当該他方の通信ポートを受電不可状態にする。後述するように、受電不可状態になると、相手の機器は、給電をしないように制御する。これにより、両方の通信ポートから受電される事態の発生を抑制する。

なお、後述するように、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を開いておくと、仮に、接続される通信ポートに隣接する機器から電力が与えられたとしても、内部の電源回路１６には供給されない。よって、起動後は、２つのＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうち、いずれか１つを閉じ、他方を開く制御を行うことで、２つの信号ポートのうちの一方のみから電力供給を受けることができる。つまり、両方の信号ポートから電力供給を受けてしまうことを抑制できる。

また、第１通信ポート１０ａには、ＰｏＥ受電可否調査実行スイッチＳＷ５を介してＰｏＥ検出信号発生＆検知器１２ａが接続される。同様に、第２通信ポート１１ｂには、ＰｏＥ受電可否調査実行スイッチＳＷ６を介してＰｏＥ検出信号発生＆検知器１２ｂが接続される。ＰｏＥ検出信号発生＆検知器１２ａ，１２ｂは、ネットワークケーブル２０を介して接続される隣接する機器のＰｏＥ検出抵抗を調査する回路であり、当該ＰｏＥ検出抵抗の接続の有無（受電可能／受電不可）並びに、接続されている場合にはその抵抗値を検出する回路である。そして、ＰｏＥ受電可否調査実行スイッチＳＷ５，ＳＷ６がＯＮの時に、当該回路１２ａ，１２ｂが動作し、調査を行う。この受電可否調査実行スイッチＳＷ５，ＳＷ６の切替は、コントローラ１５からの制御信号に基づいて行う。そして、上記の調査は、隣接する機器に対して給電する場合に行うので、少なくとも、自己の信号ポートが受信不可状態になっている必要がある。そこで、コントローラ１５は、“ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１と受電可否調査実行スイッチＳＷ５”、並びに“ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２と受電可否調査実行スイッチＳＷ６”は、それぞれの組で両方ともＯＮにならないようにＯＮ／ＯＦＦを制御する（両方ともＯＦＦにすることはある）。

ＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂの通信ポート１０ａ，１０ｂと反対側の端子には、それぞれ電流計１３ａ，１３ｂを接続する。この電流計１３ａ，１３ｂは、通信ポート１０ａ，１０ｂから受電した電力の電流値を測定する。この電流計１３ａ，１３ｂの測定結果は、コントローラ１５に与えられる。

また、ＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂの通信ポート１０ａ，１０ｂの接続側の端子は、信号監視回路１４ａ，１４ｂが接続される。この信号監視回路１４ａ，１４ｂは、通信ポート１０ａ，１０ｂからのＰｏＥ検出信号が継続しているか否かを監視する回路である。この信号監視回路１４ａ，１４ｂの検出出力は、コントローラ１５に与えられる。

コントローラ１５は、第１通信ポート１０ａに接続される通信インタフェース１５ａと、第２通信ポート１０ｂに接続される通信インタフェース１５ｂと、与えられた情報に基づいて機器全体のコントロールを行うための各種の処理を実行するＭＰＵ１５ｃと、ＭＰＵ１５ｃの実行中にワークメモリとして使用するＲＡＭ１５ｄと、上記の処理を実行するためのプログラムやパラメータ等を格納するＲＯＭ１５ｅと、を備えている。通信インタフェース１５ａ，１５ｂは、イーサネット（登録商標）に対応するものであり、この通信インタフェース１５ａ，１５が通信ポート１０，１０ｂを介してネットワークに接続された他の機器１０との間でデータの送受を行う。

各電流計１３ａ，１３ｂのＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂの非接続側は、逆流防止ダイオードを介して電源回路１６に接続される。この電源回路１６は、装置内の各所への給電を司るもので、その一部の電力は、電力供給回路１７に与えられる。

電力供給回路１７は、他ノードの機器への給電のためのＰｏＥ用電力を出力するもので、給電制御スイッチＳＷ３，ＳＷ４を介して各通信ポート１０ａ，１０ｂに与えられる。つまり、コントローラ１５が、給電制御スイッチＳＷ３を閉じた場合、電力供給回路１７から出力されたＰｏＥ用電力は、その給電制御スイッチＳＷ３，第１通信ポート１０ａを経由してネットワークケーブル２０に接続された隣接する機器の通信ポートに伝送可能となる。つまり、第１通信ポート１０ａが給電ポートとなる。同様に、コントローラ１５が、給電制御スイッチＳＷ４を閉じた場合、第２通信ポート１０ｂにＰｏＥ用電力が出力される。よって、第２通信ポート１０ｂが給電ポートとなる。

従って、たとえば、第１通信ポート１０ａが受電ポートとなり、隣接する他の機器から電力供給を受けた場合、コントローラ１５は、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１と給電制御スイッチＳＷ４を閉じる（ＯＮにする）とともに、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２と給電制御スイッチＳＷ３を開く（ＯＦＦにする）制御を行う。これにより、第１通信ポート１０ａから給電された電力は電源回路１６に至り、本機器１０の各所に電力供給をすると共に、その給電された電力の一部が電力供給回路１７に送られ、第２通信ポート１０ｂから他の機器に対して給電可能になる。

さらに、ノード（１）の機器のように、商用（ＡＣ１００Ｖ）等の外部の給電設備２５からの電力供給を受ける機能を備えた機器の場合、給電設備２５からの電力供給ポート１０ｃと電源回路１６との間に、直列に電源回路１８，電流計１９，逆流防止ダイオードを接続する。電源回路１８は、当該給電設備２５から供給される電力からＰｏＥと同等の電圧に変換する回路である。この電流計１９は、電源回路１８から出力される電力の電流を測定するものである。この電流計１９の検出出力は、コントローラ１５に与えられる。なお、外部の給電設備２５に接続されない機器は、これらの給電ポート１０ｃ，電源回路１８並びに電流計１９等は、備えていない構成を採ってもよい。もちろん、機器１０は、これらの機能を備えながら、給電設備２５に接続せずにいずれかの通信ポートからＰｏＥによる電力供給を受けるようにしてもよい。

コントローラ１５は、ネットワークケーブル２０で接続される隣接する機器の状態に合わせ、２つの通信ポート１０ａ，１０ｂの状態（受電可否／受電と給電の切替）を制御する。以下、動作の具体例を示しながら、コントローラ１５の機能を説明する。なお、図では中央のノードＡの機器を基準に説明しているため、左右に記載した２つの機器（給電ノードとノードＢ）の通信ポートは、ノードＡに接続する１つのみ記載しているが、図１に示すようにリング型のネットワーク構成を採るためには、図示省略した２つめの通信ポートももちろん備えている。

図３は、起動時の手順を示している。この図示の例では、外部電源である給電設備２５に接続されたノードを給電ノードと称し、図１で言うと、ノード（１）の機器が該当する。図２で言うと、給電ポート１０ｃ，電源回路１８並びに電流計１９を備えると共に、その給電設備２５からの電力供給を受ける機器１０が該当する。この給電ノードとなる機器１０は、外部の給電設備から給電を受け、電源がＯＮになる。このときは、他の機器１０（ノードＡ，Ｂ）は給電されていないので電源はＯＦＦの状態となっている。また、ＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂはともにＯＮにし、両通信ポート１０ａ，１０ｂは共に受電可能状態に設定する。なお、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、常閉接点のスイッチを用いて構成する。これにより、電源がＯＦＦの状態でも両通信ポート１０ａ，１０ｂを受電可能状態に設定できる。

次に、図３（ｂ）に示すように、給電ノードの機器１０のコントローラは、第２通信ポート１０ｂを給電可能状態にして、隣接するノードＡの機器１０の第１通信ポート１０ａに接続されるＰｏＥ検出抵抗を調査する。つまり、給電ノードの機器１０のコントローラ１５は、ＰｏＥ受電可否調査実行スイッチＳＷ６を閉じる制御を行い、ＰｏＥ検出信号発生＆検知器１２ｂがノードＡの機器のＰｏＥ検出抵抗のＯＮ／ＯＦＦと、ＯＮの場合にはＰｏＥ検出抵抗の抵抗値を調査する。

図３（ｃ）に示すように、隣接するノードＡの機器の第１通信ポート１０ａが受電可能な場合、給電ノードの機器１０は、ＰｏＥによる給電を開始する。これを受けて、ノードＡの機器１０は、第１通信ポート１０ａからの給電を受けると、電源回路１６が装置内の各所に電力供給を行う（電源ＯＮ）とともに、第２通信ポート１０ｂ側のＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２を開き、第２通信ポート１０ｂを受電不可（ＰｏＥ検出抵抗１１ｂをＯＦＦ：無効）にする。この状態では、ノードＡの機器１０からノードＢの機器１０への電力供給はされていないので、ノードＢの機器１０の電源は、ＯＦＦのままとなる。

図３（ｄ）に示すように、図３（ｂ）における給電ノードの機器と同様に、ノードＡのコントローラは、第２通信ポート１０ｂを給電可能状態にして、隣接するノードＢの機器１０の第１通信ポート１０ａに接続されるＰｏＥ検出抵抗を調査する。図示の場合、ノードＢの第１通信ポート１０ａは、受電可能状態となっているので、ノードＡのコントローラ１５は、そのことを認識する。さらにノードＡのコントローラ１５は、ノードＢのＰｏＥ検出抵抗の抵抗値から必要な電力を求める。具体的には、コントローラ１５は、相手がどのクラスに属する機器かを判断し、自己よりも低いクラス（等級）の機器の場合は、自己（ノードＡ）が受電した電力（電流計１３で計測した電流値から算出できる）から自己が消費する分の電力を差し引いた分でノードＢへの給電が賄えるかどうかを判断する。

そして、給電が可能と判断した場合、ノードＡのコントローラ１５は、給電制御スイッチＳＷ４を閉じて、電力供給回路１７から出力されるＰｏＥの電力を第２通信ポート１０ｂより出力する。これにより、図３（ｅ）に示すように、ノードＡの機器の第２通信ポートから、ノードＢの機器に対して給電が開始され、ノードＢの機器は、ノードＡの機器からの給電を受け、電源をＯＮにする。これにより、給電ノードの機器から、ノードＡの機器がＰｏＥによる給電を受け、その給電された電力の一部を別の機器（ノードＢ）に対して給電することができる。以後、この処理を繰り返すことで、ネットワークを構成するすべての機器に対して、ＰｏＥによる給電により、電力供給を行うことができる。

図４は、電力不足時の制御手順を示している。図４（ａ）では、上述した図３（ｄ）に示す場合と同様に、ノードＡの機器が、ノードＢの機器のＰｏＥ検出抵抗を調査し、供給可能か否かを判断する。そして、相手が要求する電力の供給不可が判明した場合、図４（ｂ）に示すように、ノードＡのコントローラ１５は、ＩＰパケットを用いて自己に給電を行っている給電ノードの機器に対して自己への給電電力を高めてもらうようネゴシエーションを行う。

図４（ｃ）に示すように、供給電力増要求を受けた給電ノードの機器が、電力を増やすことができる場合、ノードＡの機器は、自分自身の受電クラスを上げノードＢの機器への電力供給を開始する。これを受けて、ノードＢの機器は、電源をＯＮにする。なお、このように電力供給不足に陥る可能性があるので、一方の通信ポートから受電した場合に、他方の通信ポートに接続される給電制御スイッチをすぐに閉じて電力供給をすることなく、供給可能なことを確認した上で、電力供給するようにしたので、給電した結果、ノードＡ内の各所に供給する電力が不足して、自身が動作不能になることを抑制できる。なお、この電力不足時の供給電力の増大要求に対応するためには、電力のクラスわけは、ＰｏＥの区分よりも細かく刻むようにするとよい。

図５は、ＰｏＥ検出抵抗調査信号がバッティングされた場合の処理手順を示している。特にリング型のネットワーク構成の場合、各機器が、一方の通信ポートから受電した電力の一部を他方の通信ポートから給電する処理を順次行っていくと、図５（ａ）に示すように、ＰｏＥ検出抵抗調査信号が、隣り合う機器から互いに相手に向けて出力されることがある。

係る場合、各機器のコントローラは、自動的に一方のノードが検出信号を停止するように制御する。これは、コントローラ１５は、自己のＰｏＥ検出信号発生＆検知器１２ａ，１２ｂを用いて隣接する相手のＰｏＥ検出抵抗を検出する検出信号を出力したことはわかっており、同時に同一のネットワークケーブル２０に検出信号が出力されると衝突が生じ検査結果を検知することができないので、係る状態が続くと、双方から検出信号が出力されていることがわかる。この状態になった場合、各コントローラ１５は、乱数などにより適宜のタイミングで検出信号の出力を停止する。乱数等を用いることにより、双方の機器で検出信号の出力を停止するタイミングが異なる。ここでは、ノードＡの機器が先に停止したとする。

すると、図５（ｂ）に示すように、ノードＡの機器の第２通信ポート１０ｂ側は、給電制御スイッチＳＷ４は開いたままとし、給電不可状態に移行する。もちろん、このとき第２通信ポート１０ｂは、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２が開いた状態を保持し、受電不可状態のままとする。ただし、ノードＡの機器１０は、信号監視回路１４ｂにて、ノードＢからの検出信号が途絶えないかを監視する。

ノードＡの機器から検出信号が出力されなくなることから、双方から検出信号が出力される事態が解消されるため、ノードＢの機器から定期的に検出信号が出力される。ただし、ノードＡ側では、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ２が開いてＰｏＥ検出抵抗１１ｂはＯＦＦとなり、受電不可状態となっているので、ノードＢの機器からノードＡの機器への給電は行われない。よって、隣接する両方の機器は、双方間で給電はしないものの共に電源がＯＮの状態となる。

図５（ｃ）に示すように、ノードＢの機器が、何らかの障害により電源がＯＦＦとなると、ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２が閉じてＰｏＥ検出抵抗１１ａ，１１ｂはＯＮ（有効）になり、通信ポートが受電可能状態に切り替わる。そして、ノードＢの機器の電源がＯＦＦになると、検出信号も出力されない。よって、ノードＡの機器の信号監視回路１４ｂは、ノードＢからの検出信号が途絶えたことを検出し、そのことがコントローラ１５に伝えられる。

すると、図５（ｄ）に示すように、ノードＡのコントローラ１５は、ＰｏＥ受電可否調査実行スイッチＳＷ６を閉じて、ノードＢの機器に向けて検出信号の出力を再開する。そして、図５（ｅ）に示すように、ノードＢの機器の第１通信ポート１０ａが受電可能状態にあることを認識すると、ノードＡの機器は、給電制御スイッチＳＷ４を閉じて給電を開始する。すると、ノードＢの機器は、電源をＯＮにする。

なお、具体的な図示は省略するが、図５（ｂ）の状態において、ノードＡの機器の電源がＯＦＦになると、そのノードＡの機器の第２通信ポート１０ｂ側が受電可能状態となる。すると、ノードＢの機器は、定期的に出力する検出信号により、上記の受電可能状態になったことを検出し、ノードＢの機器からノードＡの機器に対して給電を開始することになる。

図６は、障害発生時の自動復旧処理機能を示している。以下の手順で、障害が発生しても、復旧時に自動で復旧できる。まず、図６（ａ）に示すように、給電ノードの機器１０からノードＡの機器１０に対する給電により、ノードＡの機器１０の電源はＯＮになると共に、その給電された電力の一部がノードＢの機器１０に給電されているものとする。

この状態で、図６（ｂ）に示すように、ノードＡとノードＢ間のネットワークケーブル２０が断線した場合、ノードＡの機器からノードＢの機器に対する給電が行えない。そこで、ノードＡの機器側では、供給電流が０となり、異常を検出することができる。このとき、ノードＢの機器は、受電されないので電源ＯＦＦとなる。ただし、第１通信ポート１０ａは、受電可能状態（ＰｏＥ検出抵抗がＯＮ）となる。

ついで、図６（ｃ）に示すように、ノードＡの機器は、第２通信ポート１０ｂを給電可能状態として、ＰｏＥ検出信号発生＆検知器１２ｂからの検出信号を第２通信ポート１０ｂから定期的に出力する。ネットワークケーブル２０が断線した状態（障害未復旧）のままであると、ＰｏＥ検出抵抗を検出できないので、給電再開できず検出信号を継続して定期的に出力する。

図６（ｄ）に示すように、障害が復旧したならば、ノードＡの機器は、検出信号に基づきノードＢの機器のＰｏＥ検出抵抗がＯＮであることを検出する。よって、図６（ｅ）に示すように、起動時と同様にノードＡの機器からノードＢの機器への給電を再開する。このように、障害復旧に伴い自動的に給電も再開できる。

図７は、障害発生時の自動復旧処理機能の別の形態を示している。以下の手順で、障害が発生しても、復旧時に自動で復旧できる。すなわち、図７（ａ）に示すように、ノードＡの機器１０は、隣接する両方の機器１０から受電可能であり、ここでは、図中左側のノードＣの機器１０から受電しているものとする。よって、第１通信ポート１０ａが受電ポートとなり、第２通信ポート１０ｂは受電不可状態となる。この場合において、ノードＤの機器１０は、継続して検出信号を出力するが、ノードＡの機器の第２通信ポート１０ｂが受電不可状態でＰｏＥ検出抵抗がＯＦＦとなっているので、実際に給電は行わない。なお、ノードＣ，Ｄは、それぞれ外部の電源設備から電力供給を受ける給電ノードでもよいし、さらに図示省略する他の機器からの給電を受けているものでもよい。

この状態で、図７（ｂ）に示すように、ノードＣの機器とノードＡの機器を結ぶネットワークケーブル２０が断線したとすると、ノードＣの機器からノードＡの機器に対する給電が行えない。そこで、ノードＣの機器側では、供給電流が０となり、異常を検出することができる。このとき、ノードＡの機器は、いずれからも受電されないので電源ＯＦＦとなる。これに伴い、ノードＡの機器の両通信ポート１０ａ，１０ｂは、受電可能状態（ＰｏＥ検出抵抗がＯＮ）となる。すると、ノードＤの機器は、その前から継続して検出信号を出力しているので、ノードＡの機器の第２通信ポート１０ｂが受電可能であることを認識する。

よって、図７（ｃ）に示すように、ノードＡの機器は、ノードＤの機器からの電力供給を受け、電源ＯＮになる。これに伴い、ノードＡの機器は、第１通信ポート１０ａを受電不可に切り替える。このように、受電ポートとなった通信ポートに接続される信号監視回路１４ａは、自身への電力供給が継続して行われていることを監視し、電力供給が停止したことを検出すると、その検出信号を受けたコントローラは、自動的に全ての通信ポートを、受電可能状態に切り替える制御を行う。よって、特に、リング型のネットワーク構成の場合、ネットワークケーブル２０の断線などで、それまで給電されていた経路が絶たれた場合、すべての通信ポートを受電可能状態にすることで、他の通信ポートからの受電が可能となる。

ついで、図７（ｄ）に示すように、第２通信ポート１０ｂから給電を受けたノードＡの機器は、第１通信ポート１０ａから隣接する他の機器に対して給電を行うべく、検出信号を出力する。すると、両者を接続するネットワークケーブル２０が断線したままであるので、ノードＡの機器は、ノードＣの機器の検出抵抗を検知することができず、給電も行わない。

そして、図７（ｅ）に示すように、ネットワークケーブル２０の障害が復旧したならば、ノードＣの機器とノードＡの機器は、双方から検出信号が出力されるので、図５（ａ）に示したのと同様の状態となり、一方のノード側からの検出信号の出力が停止する。

仮に、ノードＣの検出信号が停止したとすると、図７（ｆ）に示すように、ノードＣの機器の第２通信ポート１０ｂは、給電可能状態から給電不可状態にする。もちろん、受電不可状態でもある。そして、ノードＡの機器からノードＣの機器に対して、定期的に検出信号が出力される。

なお、上述した実施形態では、リング型のネットワーク構成に適用した例を示したが、適用するネットワーク構成は各種のものを用いることができる。また、図１では、外部電源である給電設備に接続される給電ノードの機器が１つの例を示したが、複数存在していても良い。この場合も、状況に応じて通信ポートの受電／給電を適宜切り替え制御することで、給電ノードでない機器も、ネットワーク経由で電力供給を受けることができ、障害発生時も給電経路を自動的に切り替えて供給を受けることができる。

上述した実施形態では、データ並びに電力を同じネットワークケーブルを用いて行うものとして、ＰｏＥを利用したが、本発明はこれに限ることはなく、さらには、データと電力を別のケーブルで送るようにしてもよい。

１０ 機器
１０ａ 第１通信ポート
１０ｂ 第２通信ポート
１５ コントローラ（制御手段）
ＳＷ１，ＳＷ２ ＰｏＥ検出抵抗有効無効切替スイッチ
ＳＷ３，ＳＷ４ 給電制御スイッチ
ＳＷ５，ＳＷ６ ＰｏＥ受電可否調査実行スイッチ

Claims (7)

1. ネットワークに接続される機器であって、
   複数の電力用ポートと、
   受電前の初期状態では、その複数の電力用ポートのすべてを受電可能状態にし、その複数の電力用ポートのいずれから電力の供給を受けると、前記複数の電力用ポートのうち前記電力の供給を受けていない残りの電力用ポートを受電不可状態に切り替える制御手段と、
   を備えた機器。
2. 前記供給を受けた電力の一部を、ネットワークに接続される他の機器への供給電力にする電力供給手段と、
   前記電力供給手段から出力される電力を、前記受電不可状態に切り替えられたいずれかの電力用ポートから前記他の機器に向けて出力する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の機器。
3. 前記他の機器で必要とする電力を検出すると共に、自己が必要とする電力と、前記供給を受けた電力から、前記他の機器に対して給電可能か否かを判断し、給電可能な場合には、そのまま前記他の機器に向けて前記電力供給手段から出力される電力を出力し、給電不可能な場合には、電力供給を受けている設備・機器に対して給電量の増加を依頼する機能とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の機器。
4. 前記電力用ポートは、データ通信するための通信ポートであり、前記ネットワークは、データと電力を伝送できるものである
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の機器。
5. 給電が無くなった場合には、前記複数の電力用ポートのすべてを受電可能状態に切り替える機能を備えた
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の機器。
6. 複数の機器がネットワークで接続されたネットワークシステムであって、
   前記複数の機器のうちの少なくとも１つは、外部電源から電力の供給を受けるとともに、その供給された電力の一部を前記ネットワークに接続された他の機器へ供給する機能を備え、
   前記他の機器が、請求項１から５のいずれかに記載の機器であることを特徴とするネットワークシステム。
7. 複数の機器がリング型に接続されたネットワークシステムであって、
   前記複数の機器のうちの少なくとも１つは、外部電源から電力の供給を受けるとともに、その供給された電力の一部を前記ネットワークに接続された他の機器へ供給する機能を備え、
   前記他の機器が、請求項２または３に記載された機器であることを特徴とするネットワークシステム。