CN105807722B - 具备内部寄存器自复位功能的数值控制系统 - Google Patents

具备内部寄存器自复位功能的数值控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具备基于监视串行通信信号的内部寄存器自复位功能的数值控制系统，在由数值控制装置和多个I/O单元构成的数值控制系统中，在该I/O单元内部设置有串行通信信号监视电路，监视串行通信信号(数据和空闲信号)。当检测到预定时间以上的串行通信信号为高电平或低电平的状态时，被视为串行通信信号断线，生成复位脉冲信号而使I/O单元的内部寄存器复位。因此，在使数值控制装置的电源断开/接通时，不需要使I/O单元的电源断开/接通。

Description

具备内部寄存器自复位功能的数值控制系统
技术领域
本发明涉及一种数值控制系统，为了在数值控制装置与机床之间进行输入信号/输出信号(DI/DO信号)的输入输出而连接了多个外部信号输入输出用单元(I/O单元)。
背景技术
在为了在数值控制装置与机床之间进行输入信号/输出信号(DI/DO信号)的输入输出而连接多个外部信号输入输出用单元(I/O单元)的结构(串级链连接)中，与数值控制装置进行交换的DI/DO信号根据系统结构而发生变化，在取入DI/DO信号时，需要对该DI/DO信号自由地分配数值控制装置内部地址。因此，使用以下方法。
<将外部信号(DI/DO信号)自由地分配到数值控制装置内部地址的方法>
图1是说明在由数值控制装置和与该数值控制装置相连接的多个I/O单元构成的系统中将外部信号(DI/DO信号)自由地分配到数值控制装置内部地址的方法的图。
在为了在数值控制装置与机床(未图示)之间进行输入信号/输出信号(DI/DO信号)的输入输出而连接多个外部信号输入输出用单元(I/O单元)的结构中，与数值控制装置进行交换的DI/DO信号根据系统结构而发生变化，在取入DI/DO信号时需要对该DI/DO信号自由地分配数值控制装置内部地址。因此，使用以下方法。
在以后说明中的各图中使用的1、2、3…表示组ID。组ID是以接近数值控制装置的顺序被分配给各I/O单元的编号。
另外，A、B、C…表示例如“A为输入32点/输出24点的单元、B为模拟输入单元”这样表示以信号的分数或功能进行分类的单元种类的信息。另外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、…实际中不会使用，但是作为用于自然地识别各单元的符号，便于说明本案而分配的数字。
在图1中，I/O单元1、2、3、4、5经由信号线7以串级链方式相对于数值控制装置6进行连接。说明以下方法：为了对DI/DO信号自由地分配数值控制装置6内部地址，在接通电源时数值控制装置6对各I/O单元1、2、3、4、5分配组ID。
在接通数值控制装置6的电源时，首先数值控制装置6发送包含组ID的设定用信号。在接收到的各单元自己没有取得组ID的情况下，取得发送来的组ID并对数值控制装置6回信表示I/O单元种类的信息(A、B、C…)。在已经取得到的情况下，对与下位相连结的I/O单元传送信号。图1表示设定从I/O单元Ⅰ至Ⅲ(1～3)为止的组ID、接着设定Ⅳ的组ID时的例子。
结束上述所有步骤，数值控制装置识别所连接的I/O单元的结构。在每次接通电源时进行该识别。由此，能够对DI/DO信号自由地分配数值控制装置内部地址(参照日本特开2008-191989号公报)。
此外，在日本特开2009-53734号公报中公开了前级I/O单元或数值控制装置检测后级I/O单元的断线的方法。
数值控制装置为了每次对I/O单元分配组ID，保存有组ID等信息的I/O单元的内部寄存器也需要每次复位。在现有的方法中，在接通电源时输入将I/O单元的内部寄存器复位的信号，因此在断开/接通数值控制装置的电源时，I/O单元的电源也需要断开/接通。如果不断开/接通I/O单元的电源而不复位内部寄存器，则无法正确分配组ID，从而数值控制系统无法正常进行动作(参照图2)。
<不复位I/O单元的内部寄存器的情况下的动作>
如上述方法那样，数值控制装置为了每次对I/O单元分配组ID，需要每次将保存有组ID等信息的I/O单元的内部寄存器进行复位。
在此，说明以下情况：在仅断开/接通数值控制装置的电源时，I/O单元的内部寄存器不会复位，从而数值控制系统无法正常进行动作的情况下的动作。图3是说明在由数值控制装置和与该数值控制装置相连接的多个I/O单元构成的系统中不复位I/O单元的内部寄存器的情况下的动作的图。
在将DI/DO信号自由地分配到数值控制装置内部地址的上述现有方法中，在发送来组ID设定用信号时，I/O单元取得自己的组ID之后，向后级I/O单元传送信号。在此，在内部寄存器未复位而具有复位前的组ID的I/O单元中，不取得自己的组ID而向后级I/O单元发送组ID设定用信号。因此，在数值控制装置和I/O单元中组ID的设定产生偏离，引起以下两个情况。
(1)具有分配错误的组ID的I/O单元引起错误动作(参照图4)。
(2)从具有同一组ID的多个I/O单元向数值控制装置发送信号，系统不会正常进行动作(参照图5)。
为了避免发生上述(1)、(2)的问题，I/O单元的内部寄存器必须要复位。在现有方法中，在接通电源时输入将I/O单元的内部寄存器复位的信号，因此在断开/接通数值控制装置的电源的情况下，也需要断开/接通I/O单元的电源。并且，数值控制装置与I/O单元相互分离，在必须分开设置电源的情况下，需要使用继电器等使电源接通的定时一致，因此费工夫(图6)。
作为将I/O单元的内部寄存器复位的其它方法，考虑同时发送复位指令的方法，但是该方法也有缺点。首先，在FA环境下产生很多噪声，因此信号被叠加噪声而有可能无法正确地传送。在同时发送复位指令的方法中，存在以下问题：在复位指令被叠加噪声的情况下，内部寄存器无法正确地进行复位，从而系统无法正常进行动作。
发明内容
因此，鉴于上述现有技术的问题点，本发明的目的在于，提供一种没有I/O单元的电源断开/接通而能够将I/O单元的内部寄存器进行复位的、具备基于监视串行通信信号的内部寄存器自复位功能的数值控制系统。
本发明的数值控制系统具有数值控制装置以及与该数值控制装置相连接的一个或多个I/O单元，在上述数值控制装置与上述I/O单元之间通过串行通信进行输入输出信号的收发。在该数值控制系统中，上述I/O单元具备监视部，该监视部监视从上述数值控制装置发送的串行通信信号。上述监视部具备：判定部，其根据上述串行信号停止预定时间以上这一情况，判定为上述数值控制装置的电源已停止；以及复位信号输出部，其在上述判定部判定为上述数值控制装置的电源已停止的情况下，向上述I/O单元内部的寄存器输出复位信号。
也可以是在上述判定部中能够设定上述预定时间。
也可以是上述复位信号输出部能够设定上述复位信号的输出时间长度。
上述I/O单元具备：发送接收部，其从上述数值控制装置或前级I/O单元接收上述串行信号，向后级I/O单元发送上述串行信号；以及停止部，其在上述判定部判定为数值控制装置的电源已停止的情况下，停止向后级I/O单元发送的上述串行信号。
另外，在本发明所涉及的通过串行通信与数值控制装置进行连接的I/O单元中，上述I/O单元具备监视部，该监视部监视从上述数值控制装置发送的串行通信信号。另外，上述监视部具备：判定部，其根据上述串行信号停止预定时间以上这一情况，判定为上述数值控制装置的电源已停止；以及复位信号输出部，其在上述判定部判定为上述数值控制装置的电源已停止的情况下，向上述I/O单元内部的寄存器输出复位信号。
根据本发明，能够提供一种没有I/O单元的电源断开/接通而能够将I/O单元的内部寄存器进行复位的、具备基于监视串行通信信号的内部寄存器自复位功能的数值控制系统。
附图说明
本发明的上述和其它目的以及特征根据参照附图的以下实施例的说明会变得更清楚。在这些图中：
图1是说明在由数值控制装置和与该数值控制装置相连接的多个I/O单元构成的系统中，将外部信号(DI/DO信号)自由地分配到数值控制装置内部地址的方法的图。
图2是表示现有的内部寄存器的复位方法的流程的图。
图3是说明在由数值控制装置和与该数值控制装置相连接的多个I/O单元构成的系统中，没有将I/O单元的内部寄存器进行复位的情况下的动作的图。
图4是说明在没有将I/O单元的内部寄存器进行复位的情况下产生的问题的图。
图5是说明在没有将I/O单元的内部寄存器进行复位的情况下产生的其它问题的图。
图6是说明现有的复位方法的图。
图7是说明在本发明所涉及的串行通信信号监视电路中监视串行通信信号并生成复位信号的方法的图。
图8是说明在本发明所涉及的串行通信信号监视电路中监视串行通信信号并生成复位信号的方法的图。
图9是说明在本发明所涉及的串行通信信号监视电路中监视串行通信信号并生成复位信号的方法的图。
图10是说明在多级I/O单元与数值控制装置相连接的情况下从数值控制装置向多级I/O单元的信号的流动的图。
图11是说明在数值控制装置的电源已停止的情况下停止向后级I/O单元发送的串行信号的图。
图12是表示本发明所涉及的内部寄存器的复位方法的流程的图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。此外，对与现有技术类似的结构或相同结构附加相同附图标记而进行说明。本发明不是监视某个图案的输出，而是监视串行通信信号的预定时间以上的停止，因此在数值控制装置被关闭时，内部寄存器必须复位。另外，不会由于被叠加噪声而被固定为高电平或低电平，因此也不会随意地将内部寄存器进行复位。本发明涉及一种后级I/O单元利用该空闲信号而检测前级I/O单元或数值控制装置的断线(串行通信信号的固定时间以上的停止)的数值控制系统。
1.在串行通信信号监视电路中监视串行通信信号并生成复位信号的方法：
在本发明所涉及的系统中，在串行通信信号监视电路中监视串行通信信号，生成复位信号，由此解决本发明的问题，与之前说明的图1表示的系统同样，多个I/O单元经由信号线7串级链式地与数值控制装置6连接。
数值控制装置6和I/O单元1、2、3、4、5每隔某一固定周期对DI/DO信号进行发送接收。在没有进行DI/DO信号的发送接收时，在某一周期输入输出重复进行调制/解调的信号(空闲信号)。因此，作为数据而发送的预定时间以上，DI/DO信号不会被固定为高电平或低电平。
如图7所示，用于本发明的系统的I/O单元具备电源11和LSI12。在各I/O单元1、2、3、4、5内部具有串行通信信号监视电路15，监视数据和空闲信号、即串行通信信号。
如果通过判定单元16检测到预定时间以上的串行通信信号为高电平或低电平的状态时，则串行通信信号监视电路15视为串行通信信号断线，复位信号输出单元17生成复位脉冲信号并将I/O单元的内部寄存器14进行复位。因此，在断开/接通数值控制装置6的电源时，不需要断开/接通I/O单元的电源。
而且，串行通信信号监视电路15的复位信号输出单元17能够设定输出复位信号的输出时间的长度(参照图8)。
并且，I/O单元具备AND电路13，该AND电路13将来自I/O单元1的电源11的复位信号或来自串行通信信号监视电路15的复位信号作为复位信号而输入到内部寄存器14。
由此，在断开/接通数值控制装置系统的数值控制装置6的电源时，能够与在断开电源时复位内部寄存器14而在接通电源时再次设定内部寄存器14为止所需要的时间一致地变更输出复位信号的输出时间长度。
在短时间内进行构成数值控制装置系统的从数值控制装置6的电源断开到接通的情况下，通过缩短输出复位信号的输出时间长度能够进行对应。另外，考虑例如由于从外部流入的噪声等而也有可能无法传送复位信号这一情况，但是噪声为短时间叠加的噪声，因此通过延长输出复位信号的输出时间，能够使内部寄存器确切地复位。
另外，在串行通信信号监视电路15中，能够设定被视为串行通信信号断线的预定时间(参照图9)。由此，在从数值控制装置6发送的数据的、预定时间以上的高电平或低电平的固定时间变更的情况下也能够进行应对。
在现有的方法中，如上所述，在接通I/O单元1的电源时输入复位信号，将内部寄存器14进行复位，之后被解除，因此在使数值控制装置6的电源断开/接通时，需要使I/O单元1的电源断开/接通。因此，在数值控制装置6与I/O单元1相互分离且必须使电源分开的情况下，需要使用继电器等使接通电源的定时一致(参照图6)。与此相对，如果使用本发明所涉及的系统，则在断开/接通数值控制装置6的电源的情况下，不需要断开/接通I/O单元1的电源，因此不需要用于使接通电源的定时一致的继电器等。
2.I/O单元从前级I/O单元向后级I/O单元发送串行信号的方法、监视来自前级I/O单元的串行信号的停止并向I/O单元内部的寄存器输出复位信号的方法：
图10是说明在多级I/O单元与数值控制装置连接的情况下从数值控制装置向多级I/O单元的串行信号的流程的图。图11是说明在数值控制装置的电源已停止的情况下停止向后级I/O单元发送的串行信号的图。
如图10所示，在多级I/O单元1、2、3、4、5经由信号线7与数值控制装置6连接的情况下，从数值控制装置6向I/O单元1发送的串行信号被进一步发送到与该I/O单元1的后级连接的I/O单元2。
I/O单元1具备以下单元：从数值控制装置6(或如果是前级I/O单元则从该前级I/O单元)接收串行信号，向后级I/O单元2发送上述串行信号，另外，判定单元16具备以下单元：在判定为数值控制装置6的电源已停止的情况下，停止向后级I/O单元发送上述串行信号。
在判定单元16通过监视由数值控制装置6发送来的串行信号的监视单元(串行通信信号监视电路15)所具备串行信号停止了预定时间以上的情况来判定为数值控制装置6的电源已停止，从而判定数值控制装置6的电源已停止的情况下，各I/O单元停止向后级I/O单元的串行信号的发送。后级I/O单元根据从前级I/O单元发送的串行信号停止，向I/O单元内部的寄存器输出复位信号。
在现有的方法中，在数值控制装置与I/O单元相互分离而必须使电源分开的情况下，需要使用继电器等使接通电源的定时一致。并且，如上所述，在使用多个I/O单元的情况下等，特别使用很多继电器。继电器一般为消耗零件，因此根据可靠性的观点，不期望使用很多。另外，继电器个数的增加还导致设置空间增大、设置工时增加，因此还是不期望使用。根据本发明，能够不使用继电器，能够解决上述所有问题点。
图12是表示I/O单元的内部寄存器的复位流程的图。
在本发明中，串行通信信号监视电路检测串行通信信号向I/O单元的断线，输出复位信号，将内部寄存器复位，因此不需要断开/接通I/O单元的电源。在现有的方法中，在接通I/O单元的电源时输入复位信号，将内部寄存器复位，之后解除，因此需要断开/接通I/O单元的电源。
在此，以下说明看门狗功能与本发明的区别特征。
如果使用看门狗功能(参照日本特开2011-107845号公报)，则从数值控制装置定期地输出所决定的信号，在I/O单元侧检查该信号。在无法检查该信号的情况下，判定为无法正常进行动作。也就是说，看门狗功能需要定期地输出某一信号。但是，在本发明中，不需要为了监视串行通信信号是否发生变化而重新输出监视用信号。在预定时间以上没有接收看门狗数据的情况下，从属设备将其视为通信异常。此时，从属设备通过使自己复位，返回到接通电源时的状态。
与此相对，在本发明中，在预定时间以上没有接收DO数据的情况下，从属设备将其视为通信异常。此时，从属设备成为看门狗警报检测状态，但是不会使自己复位。另一方面，在固定时间以上没有接收空闲信号的情况下，从属设备将其视为主设备的电源停止。此时，从属设备通过使自己复位，返回至接通电源时的状态。
总之，在现有技术中，
“看门狗数据的停止”＝“通信异常或主设备的电源停止”，
与此相对，在本发明中具有以下差异：
“看门狗数据的停止”＝“通信异常”，
“空闲信号的停止”＝“主设备的电源停止”，
在本发明中区分通信异常与主设备的电源停止。根据该差异，得到现有技术所没有的以下效果。
·从属设备保持看门狗警报发生状态，能够通过LED等通知给使用者。在现有技术中，使自己复位，因此无法通过LED等显示警报状态。
·在发生看门狗警报之后，也能够根据需要进行警报搜索等通信，调查从属设备、DI的状态。在现有技术中，使自己复位，因此清除至警报搜索通信所需的从属设备的内部寄存器，无法进行警报探索通信。

Claims (4)

1.一种数值控制系统，其具有数值控制装置以及与该数值控制装置相连接的一个或多个I/O单元，在上述数值控制装置与上述I/O单元之间通过串行通信进行输入输出信号的收发，该数值控制系统的特征在于，
上述I/O单元具备监视单元，该监视单元监视从上述数值控制装置发送的串行通信信号，
上述监视单元具备：
发送接收单元，其从上述数值控制装置或前级的I/O单元接收上述串行通信信号，向后级I/O单元发送上述串行通信信号；
判定单元，其根据上述串行通信信号停止了预定时间以上的情况来判定为上述数值控制装置的电源已停止；
停止单元，其在通过上述判定单元判定为数值控制装置的电源已停止的情况下，停止向后级I/O单元发送的上述串行通信信号；以及
复位信号输出单元，其在通过上述判定单元判定为上述数值控制装置的电源已停止的情况下，向上述I/O单元内部的寄存器输出复位信号。
2.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
在上述判定单元中能够设定上述预定时间。
3.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
上述复位信号输出单元能够设定上述复位信号的输出时间的长度。
4.一种I/O单元，其通过串行通信与数值控制装置连接，其特征在于，
上述I/O单元具备监视单元，该监视单元监视从上述数值控制装置发送的串行通信信号，
上述监视单元具备：
发送接收单元，其从上述数值控制装置或前级的I/O单元接收上述串行通信信号，向后级I/O单元发送上述串行通信信号；
判定单元，其根据上述串行通信信号停止了预定时间以上的情况来判定为上述数值控制装置的电源已停止；
停止单元，其在通过上述判定单元判定为数值控制装置的电源已停止的情况下，停止向后级I/O单元发送的上述串行通信信号；以及
复位信号输出单元，其在通过上述判定单元判定为上述数值控制装置的电源已停止的情况下，向上述I/O单元内部的寄存器输出复位信号。
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