CN106054691B - 控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制系统,将控制装置和多个输入输出装置进行雏菊链连接,输入输出装置检测接收到的串行数据的相位和基准时钟的相位之间的差,如果该差超过了阈值则输出判定信号,并记录判定信号的输出次数。并且,控制装置取得由各输入输出装置记录的判定信号的次数,并根据该取得的次数来确定噪音的混入路径。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统,特别涉及一种能够确定针对进行了雏菊链连接的输入输出装置的噪音混入路径的控制系统。
背景技术
在通过串行通信将控制装置和输入输出装置进行雏菊链连接的控制系统中,作为产生装置间的通信错误的要因有外部噪音。特别在工厂等FA环境所使用的控制系统中,有很多由于外部噪音的原因而产生通信错误的情况,于是寻求其对策。由于外部噪音造成的通信错误难以确定噪音的混入路径,所以大多不能够确定其原因或需要长时间来查明原因,为了尽早解决问题判别噪音的混入路径是很重要的。
目前,在日本特开2011-103545号公报中公开以下技术,即对有可能混入外部噪音的多个电路的每一个连接外部噪音检测部,并且将这些通过外部噪音检测部检测出的数据保存在记录单元中,通过将该保存了的数据和正常时的数据进行比较,来确定噪音的种类和混入路径。
但是,为了导入上述技术,需要将检测电路与所有外部噪音混入路径连接,所以一般电路规模变大,其结果会有导致成本升高的问题。
另外,日本特开2010-004144号公报中公开一种具备串行通信功能的控制设备,该控制设备具有将由于外部噪音等而产生的串行数据的上升沿或下降沿的相位和基准时钟相位之间的差作为相位数据输出的相位检测电路。
但是,在上述控制设备中,虽然能够通过检测由于外部噪音而产生的上述相位差来检测有无外部噪音的侵入,但是不能够确定该外部噪音混入路径。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而发明的,其目的为提供一种控制系统,在该控制系统中应用上述日本特开2010-004144号公报所公开的发明,通过串行通信将控制装置和输入输出装置进行雏菊链连接,能够确定成为产生通信错误的原因的外部噪音的混入路径。
本发明的控制系统中,对具有串行通信功能的控制装置和具有时钟重整功能的多个输入输出装置进行雏菊链连接,上述输入输出装置具备:相位检测电路,其检测通过串行通信接收到的串行数据的上升沿或下降沿的相位,并将上述串行数据的上升沿或下降沿的相位和基准时钟相位之间的相位差作为相位差数据而输出;相位判定电路,其判定从上述相位检测电路输出的上述相位差数据是否超过了预先设定的范围,并在判定为上述相位差数据超过了预先设定的范围的情况下输出判定信号;以及第一记录单元,其记录上述相位判定电路所输出的上述判定信号的次数。另一方面,上述控制装置具备:取得单元,其通过上述串行通信功能取得上述输入输出装置的第一记录单元所记录的各输入输出装置的上述判定信号的次数;噪音确定单元,其根据通过上述取得单元取得的上述各输入输出装置的上述判定信号的次数来确定噪音的混入路径;以及通知单元,其通知通过上述噪音确定单元确定的噪音的混入路径。
上述控制装置还具备:输入单元,其输入与上述多个输入输出装置连接的电源装置的连接方式;以及第二记录单元,其记录通过上述输入单元输入的上述电源装置的连接方式,另外,上述噪音确定单元可以构成为,根据通过上述串行通信功能取得的上述各输入输出装置的上述判定信号的次数、通过上述第二记录单元记录的上述电源装置的连接方式来确定噪音的混入路径。
根据本发明,能够不准备外部噪音检测部等特别的结构而确定噪音的混入路径,另外,能够判别噪音的混入路径是串行通信的信号线还是与输入输出装置连接的电源线,进一步能够判别来自电源线的噪音是由于电源装置引起的还是从连接输入输出装置和电源装置的电缆混入的。
附图说明
参照附图说明以下的实施例,能够更加明确本发明的上述以及其他目的和特征。
图1是说明本发明一个实施方式的控制系统的图。
图2是在构成图1的控制系统输入输出装置内分别设置的噪音检测电路的结构图。
图3是构成图1的控制系统的输入输出装置的主要部分框图。
图4A和图4B是用于说明本发明第一实施方式的确定混入到控制系统的电源部中的外部噪音的混入路径的方法的图。
图5是本发明第一实施方式的通知混入到控制系统的电源部中的外部噪音的混入路径的例子。
图6A和图6B是用于说明本发明第一实施方式的确定混入到控制系统的通信线中的外部噪音的混入路径的方法的图。
图7是本发明第一实施方式的通知混入到控制系统的通信线中的外部噪音的混入路径的例子。
图8是本发明第二实施方式的输入控制系统的电源装置的连接方式的画面例。
图9A图9B是用于说明本发明第二实施方式的确定混入到控制系统的电源部中的外部噪音的混入路径的方法的图。
图10是本发明第二实施方式的通知混入到控制系统的电源部中的外部噪音的混入路径的例子。
具体实施方式
<第一实施方式>
首先,参照图1说明本发明一个实施方式的控制系统。
控制系统1构成为,将多个输入输出装置21~25与具有串行通信功能的控制装置10进行雏菊链连接。各输入输出装置21~25的结构为,在接收来自上游装置的通信数据的电路和接收来自下游装置的通信数据的电路中分别设置噪音检测电路(后述)。另外,各输入输出装置21~25从多个电源装置31~33接收电力供给。
图2是在图1所示的输入输出装置21~25内分别设置的噪音检测电路50的结构图。
如图2所示,噪音检测电路50由相位检测电路51和相位判定电路54构成,但是这些相位检测电路51和相位判定电路54与上述日本特开2010-004144号公报中分别公开的内容相同。
相位检测电路51检测通过设备所具备的串行通信功能而接收到的串行数据的上升沿或下降沿的相位,并将该检测出的相位和来自基准时钟电路53的基准时钟的相位之间的差异(相位差)作为相位数据而输出。
如果在噪音环境下外部噪音混入串行数据中,则该串行数据会产生波形失真。如果串行数据产生波形失真,则接收到该串行数据的相位检测电路51检测出比平常大的相位差,并将该检测出的相位作为相位数据输出给相位判定电路54。相位判定电路54判定从相位检测电路51输出的相位数据是否超过预先设定的范围,如果判定为上述相位数据超过了预先设定的范围则输出判定信号。
噪音检测电路50被内置在控制输入输出装置21~25的通信的LSI中。噪音检测电路50被内置在控制输入输出装置的串行通信的LSI中,由此有不需要在外部设置检测电路等而能够节省成本和节省空间、简化电路的优点。
另外,输入输出装置21~25具备记录噪音检测电路50(相位判定电路54)在一定时间内输出的判定信号的输出次数的记录单元55。该记录单元55可以为上述通信控制LSI的内部存储器(计数器)。此时,将合并了噪音检测电路50和记录单元55的装置称为噪音计数器40。
如图3所示,控制装置10可经由串行通信线与各输入输出装置21、22、……通信,通过串行通信功能取得与控制装置10连接的各输入输出装置的通信LSI内部所记录的判定信号的次数。各输入输出装置21、22、……具备接收来自上游装置(控制装置10或输入输出装置21、22、……)的通信数据的第一噪音计数器、接收来自下游的输入输出装置22、23、……的通信数据的第二噪音计数器。例如,在图3中,输入输出装置21具备接收来自上游的控制装置10的通信数据的上游侧噪音计数器41a、接收来自下游的输入输出装置22的通信数据的下游侧噪音计数器41b。
关于控制装置10从各输入输出装置21、22、……取得计数器值的定时有每隔某固定周期或传输周期将起始位设为触发等方法。并且,根据所取得的各输入输出装置的判定信号的次数来确定噪音的混入路径,并且将确定的噪音混入路径显示在控制装置10的画面上。
在上述控制系统1中,当混入了外部噪音时,如下述那样噪音计数器的值有上升的倾向。利用这些倾向来确定噪音的混入路径。
情况1:当外部噪音混入输入输出装置21、22、……的电源部(电源装置31、32、……以及电源线)时:
只有外部噪音混入了电源部的输入输出装置内部的上游以及下游侧双方的噪音计数器、上述输入输出装置的下游侧的输入输出装置的内部的上游侧噪音计数器、上述输入输出装置的上游侧的输入输出装置的内部的下游侧噪音计数器的计数器值上升。
情况2:当外部噪音混入连接输入输出装置和输入输出装置的通信线时:
只有从混入了外部噪音的通信线来看上游侧输入输出装置内部的下游侧噪音计数器、从上述通信线来看下游侧的输入输出装置内部的上游侧噪音计数器的计数器值上升。另外,因为噪音在上游方向和下游方向以相同条件混入到串行通信信号中,所以2个上述噪音计数器的值相等。因此通过比较噪音计数器的值,能够与外部噪音混入电源部的情况分开。
以下,详细描述上述情况1和情况2。
<情况1>
首先,考虑当外部噪音混入了特定的输入输出装置的电源部(电源装置以及电源线)时的噪音混入路径的确定方法。
例如,如图4A所示,当外部噪音混入到输入输出装置23的电源装置31时噪音混入路径的确定如下所述。另外,以下如图4B所示,输入输出装置22具备上游侧噪音计数器42a和下游侧噪音计数器42b,输入输出装置23具备上游侧噪音计数器43a和下游侧噪音计数器43b,输入输出装置24具备上游侧噪音计数器44a和下游侧噪音计数器44b。
[图4A中从控制装置10到输入输出装置22的路径]
在上述路径上串行通信信号为了不受外部噪音的影响,输入输出装置21所具备的上游侧噪音计数器41a以及输入输出装置22所具备的上游侧噪音计数器42b的计数器值不上升。
[从输入输出装置22到输入输出装置23的路径]
从输入输出装置22发送到输入输出装置23的串行通信信号是正常的通信信号。但是,如图4A所示,由于外部噪音混入到输入输出装置23的电源装置31中,所以在输入输出装置23内部的电路中串行通信信号的波形失真。因此,在输入输出装置23所具备的上游侧噪音计数器43a中计数器值上升。
[从输入输出装置23到输入输出装置24的路径]
由于外部噪音混入到输入输出装置23的电源装置31中,所以从输入输出装置23发送到输入输出装置24的通信信号为异常的通信信号。此时,在输入输出装置24所具备的上游侧噪音计数器44a中计数器值上升。
[从输入输出装置24开始后段的路径]
在具有时钟重整功能的输入输出装置中,如果将串行信号输入到该输入输出装置的内部,则该串行信号在该输入输出装置内部的控制用LSI内的电路中暂时作为位流数据而被缓冲,然后根据该输入输出装置的内部动作时钟作为串行信号而被输出。
因此,虽然被输入到输入输出装置24中的通信信号成为异常信号,但是从该输入输出装置24输出的通信信号成为不包括噪音造成的失真的正常波形。因此在输入输出装置24以后的输入输出装置内部的噪音计数器中计数器值不上升。
[从输入输出装置24到输入输出装置23的路径]
从输入输出装置24发送来的通信信号由于在输入输出装置23中的电源装置31中混入了外部噪音,所以输入输出装置23中接收到异常的通信信号。因此,在输入输出装置23所具备的下游侧噪音计数器43b中计数器值上升。
[从输入输出装置23到输入输出装置22的路径]
由于外部噪音混入到输入输出装置23的电源装置31中,所以从输入输出装置23发送到输入输出装置22的通信信号成为异常的通信信号。此时,在输入输出装置22所具备的下游侧噪音计数器42b中计数器值上升。
[从输入输出装置22开始前段的路径]
从输入输出装置22输出到上游方向的通信信号是正常的通信信号。因此,在输入输出装置22上游方向的噪音计数器中计数器值不上升。
控制装置10取得在上述各个阶段得到的噪音计数器的值,将所取得的噪音计数器的值保存在控制装置10内的存储装置中。如果观察保存在存储装置中的数据,则知道在输入输出装置22所具备的下游侧噪音计数器42b、输入输出装置23所具备的上游侧以及下游侧的噪音计数器43a,43b、输入输出装置24所具备的上游侧噪音计数器44a中计数器值上升。
在得到以上的计数器值时,确定为输入输出装置23的电源部(电源线以及电源装置)中有外部噪音的混入。并且,将这样确定的地点例如如图5所示那样显示在控制装置10的画面上并通知给操作员。通知的方法可以不是画面而是LED或灯。
<情况2>
接着,考虑外部噪音混入到将输入输出装置和输入输出装置之间进行连接的通信线时的噪音混入路径的确定方法。
例如,如图6A所示,如以下那样来确定当外部噪音混入到将输入输出装置22和输入输出装置23之间进行连接的通信线时的噪音混入路径。
[从数值控制装置10到输入输出装置22的路径]
在上述路径上串行通信信号为了不受外部噪音的影响,在输入输出装置21所具备的上游侧噪音计数器41a(未图示)和输入输出装置22所具备的上游侧噪音计数器42a中计数器值不上升。
[从输入输出装置22到输入输出装置23的路径]
因为从连接输入输出装置22和23的通信线混入外部噪音,所以认为输入到输入输出装置23中的串行通信信号的波形失真。因此,在输入输出装置23所具备的上游侧噪音计数器43a中计数器值上升。
[从输入输出装置23开始后段的路径]
如上所述,在具有时钟重整功能的输入输出装置中即使输入失真的通行波形也输出正常的通信信号。因此,即使对具备了时钟重整功能的输入输出装置23输入失真的通信波形,从该输入输出装置23输出的数据为正常的数据,其结果为,在输入输出装置24的下游侧输入输出装置25、……的内部的噪音计数器中计数器值不上升。
[从输入输出装置23到输入输出装置22的路径]
因为从连接输入输出装置22和23之间的通信线混入外部噪音,所以认为从输入输出装置23输入到输入输出装置22中的串行通信信号的波形失真。因此,在输入输出装置22所具备的下游侧噪音计数器42b中计数器值上升。
[从输入输出装置22开始前段的路径]
从输入输出装置22向上游方向输出的通信信号是正常的通信信号。因此,在输入输出装置21所具备的下游侧噪音计数器41b中(未图示)计数器值不上升。
控制装置10从各个输入输出装置取得上述得到的噪音计数器的值,并将该值保存到控制装置内的存储装置中。当根据保存的上述数据,在输入输出装置22所具备的下游侧噪音计数器42b和输入输出装置23所具备的上游侧噪音计数器43a中判定信号的数值正在上升时,判定为输入输出装置22和输入输出装置23之间的通信线中有外部噪音混入。并且,例如如图7所示那样,将该确定的地点显示控制装置的画面上,并通过LED等通知给操作员。
这样,在本实施方式的控制系统中,能够不准备外部噪音检测部等特别的结构而确定噪音的混入路径,另外,能够判别噪音的混入路径是串行通信的信号线还是与输入输出装置连接的电源线。
<第二实施方式>
在本实施方式的控制系统中,根据电源装置对多个输入输出装置的连接方式的信息,来确定混入电源部的电源装置和电源线中的外部噪音的混入路径。本实施方式的控制系统的基本结构与第一实施方式的相同。
这里由电源装置提供输入输出装置的动作电源。该电源装置不需要与输入输出装置1对1地连接。倒不如说是大多情况下以省空间和削减成本作为目的,而从一个电源装置对多个输入输出装置提供电源。
控制装置10的结构为,能够输入与上述那样连接的多个输入输出装置进行连接的电源装置的连接方式。图8的例子是,作为主装置的控制装置10与成为n个从装置(slave)的输入输出装置进行雏菊链连接,对此设电源装置有X个,将从哪个电源装置向分别成为从装置的输入输出装置提供电源输入到控制装置10的画面中。通过控制装置10所具有的记录单元(未图示)将已输入的电源连接方式保存到控制装置10的内部。
控制装置10根据通过串行通信功能而取得的各输入输出装置的判定信号的次数、通过控制装置10的记录单元记录的各输入输出装置的电源连接方式来确定噪音的混入路径。
如第一实施方式说明的那样,关于外部噪音混入到电源部(电源线以及电源装置)中的情况和外部噪音混入到通信线中的情况,能够根据通过串行通信功能而取得的各输入输出装置的判定信号的次数来进行判别。但是,当在机床内部配置多台输入输出装置时,输入到输入输出装置中的电源大多从某种程度共用的电源装置输入。这里,当上述电源装置中混入了外部噪音时,考虑外部噪音从上述电源装置混入到与该电源装置连接的输入输出装置所有的电源部中。
例如,如图9A所示,考虑由一个电源装置31对输入输出装置21、22的两个输入输出装置提供电源,另外由一个电源装置32对输入输出装置23~25的三个输入输出装置提供电源的连接方式的控制系统1。
为了确定针对任意的输入输出装置是否连接了任意的电源装置,对控制装置10输入与各输入输出装置21~25连接的电源装置的略称。此时,例如当电源装置31中有外部噪音混入时,针对与电源装置31连接的输入输出装置21和输入输出装置22同样会混入外部噪音。因此,与第一实施方式同样地进行考虑时,如图9B所示,输入输出装置21所具备的上游侧以及下游侧噪音计数器41a、41b和输入输出装置22所具备的上游侧和下游侧噪音计数器42a、42b以及输入输出装置23所具备的上游侧噪音计数器43a的值上升。因此,如第一实施方式说明的那样,通过分析各噪音计数器的值,控制装置10能够确定在输入输出装置21和输入输出装置22的电源部有外部噪音混入。
进一步,根据输入到控制装置10中的电源装置的连接方式的信息可知输入输出装置21和输入输出装置22与同一个电源装置31连接,所以能够判定为在电源装置31中有外部噪音混入。并且,可以如图10所示那样将确定的地点显示在控制装置10的画面上,也可以通过LED等通知给操作员。
另外,假设在输入输出装置21所具备的下游侧噪音计数器41b、输入输出装置22所具备的上游侧和下游侧噪音计数器42a,42b以及输入输出装置23所具备的上游侧噪音计数器43a的值上升的情况下,如第一实施方式所说明的那样,控制装置10能够确定在输入输出装置22的电源部有外部噪音混入。
并且,根据输入到控制装置10中的电源装置的连接方式的信息可知输入输出装置21和输入输出装置22与同一个电源装置31连接。这里,如果噪音混入到电源装置31中,则输入输出装置21所具备的噪音计数器41a的值也应该上升,但是如上所述噪音计数器41a的值没有上升,因此控制装置10能够判定为电源装置31中没有外部噪音混入,而是在连接电源装置31和输入输出装置22之间的电缆中有外部噪音混入。
这样,在本实施方式的控制系统中,通过控制装置的记录单元记录各输入输出装置的电源连接方式的信息,根据该电源的连接方式的信息和在各输入输出装置的噪音计数器中被计数的判定信号的次数,能够判别来自电源线的噪音是在电源装置中引起的还是从连接输入输出装置和电源装置的电缆混入的。
以上说明了本发明的实施方式,但是本发明不仅限定于上述的实施方式的例子,而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如,在第二实施方式中,控制系统的电源装置的连接方式是通过手动输入,但是在使用具备能够取得电源装置相关的信息的结构的输入输出装置的情况下,也可以是自动取得关于电源装置的连接方式的信息的结构。
Claims (1)
1.一种控制系统,对具有串行通信功能的控制装置和具有时钟重整功能的多个输入输出装置进行雏菊链连接,其特征在于,
上述输入输出装置具备:
相位检测电路,其检测通过串行通信接收到的串行数据的上升沿或下降沿的相位,并将上述串行数据的上升沿或下降沿的相位与基准时钟相位之间的相位差作为相位差数据而进行输出;
相位判定电路,其判定从上述相位检测电路输出的上述相位差数据是否超过了预先设定的范围,并在判定为上述相位差数据超过了预先设定的范围的情况下输出判定信号;以及
第一记录单元,其记录上述相位判定电路所输出的上述判定信号的次数,
上述控制装置具备:
取得单元,其通过上述串行通信功能取得上述输入输出装置的第一记录单元所记录的各输入输出装置的上述判定信号的次数;
噪音确定单元,其根据通过上述取得单元取得的上述各输入输出装置的上述判定信号的次数来确定噪音的混入路径;
通知单元,其通知通过上述噪音确定单元确定的噪音的混入路径;
输入单元,其输入与上述多个输入输出装置连接的电源装置的连接方式;以及
第二记录单元,其记录通过上述输入单元输入的上述电源装置的连接方式,
上述噪音确定单元根据通过上述串行通信功能取得的上述各输入输出装置的上述判定信号的次数和通过上述第二记录单元记录的上述电源装置的连接方式来确定噪音的混入路径。
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