CN111913534A - 控制装置以及模块间通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制装置以及模块间通信方法。作为控制装置的可编程序控制器具有沿着规定的排列方向配置的多个模块，多个模块具有主站模块、和多个从属站模块。可编程序控制器具有在主站模块与多个从属站模块之间进行通信的主线路、以及在相邻的两个模块间进行通信的多个副线路。可编程序控制器进行的模块间通信方法在通过经由多个副线路的通信设定多个从属站模块各自的站号之后，使用该设定后的站号来进行经由主线路的通信。

Description

控制装置以及模块间通信方法
技术领域
本发明涉及具有多个模块的控制装置、以及在多个模块间进行通信的模块间通信方法。
背景技术
具有多个模块的现有的控制装置，通过将多个模块中的一个模块作为主站，将其它模块作为从属站来进行模块间的通信的主从通信，进行模块间的信息交换。在日本特开2011-123688号公报中记载的可编程序控制器是控制机床等的可编程序控制器。该可编程序控制器具有多个模块，多个模块的每一个具有对本模块设定站号的站号开关。该可编程序控制器使用该站号进行模块间的通信。然而，由于作业者等用户进行站号开关的设定，所以存在工时增加并且产生站号开关的设定错误的可能性。站号开关的设定错误导致模块间的通信错误。
发明内容
本发明的实施方式涉及自动设定多个模块各自的站号的控制装置以及模块间通信方法。
根据本发明的实施方式，控制装置具备：多个模块，其是沿着规定的排列方向配置的多个模块，包含主站模块、以及能够相对于上述主站模块装卸的多个从属站模块；主线路，其在上述主站模块与上述多个从属站模块之间进行通信；以及多个副线路，其在上述多个模块中的在上述排列方向相邻的两个模块之间进行通信。该控制装置在通过经由上述多个副线路的通信设定上述多个从属站模块各自的站号之后，使用该已设定的站号进行经由上述主线路的通信。
另外，根据本发明的实施方式，模块间通信方法在包含主站模块以及多个从属站模块的多个模块间进行通信。该模块间通信方法经由多个副线路在上述多个模块间进行一对一的通信，设定上述多个从属站模块各自的站号，使用该已设定的站号，经由上述主线路在上述主站模块与上述多个从属站模块之间进行通信。
附图说明
图1A是作为本发明的实施方式的控制装置的可编程序控制器的主视图。
图1B是可编程序控制器的后视图。
图2是可编程序控制器的分解立体图。
图3A是将用于模块间通信的主站模块以及第一从属站模块至第四从属站模块的结构与背板内的布线一起表示的电路图。
图3B是放大表示图3A所示的电路的一部分的放大图。
具体实施方式
参照图1至图3对本发明的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式是作为实施本发明的优选的具体例来表示的实施方式，虽也是具体地例示出了技术上优选的各种技术性事项的部分，但本发明的技术范围并不限于该具体的实施方式。
图1A是作为本发明的实施方式的控制装置的可编程序控制器的主视图，图1B是可编程序控制器的后视图。图2是可编程序控制器的分解立体图。
该可编程序控制器1是基于设定的顺序程序控制机床等设备的控制装置，取得被安装于控制对象的设备的各部的各种传感器的信号，并且使多个促动器动作，上述多个促动器使设备动作。
可编程序控制器1具有：多个模块10～14、电源单元15、作为连结多个模块10～14与电源单元15的连结部件的多个背板16。多个模块10～14的每一个是具有个别的功能的动作单位。电源单元15向多个模块10～14供给动作电源。电源单元15具有例如输入100V的交流电压的端子台150，将输入的交流电压转换为直流电压，从后述的背面侧连接器20输出直流电压。
多个模块10～14经由多个背板16进行通信。多个模块10～14中的、模块10是通信的主站，模块11～14是从属站。以下，将模块10称为主站模块10，将模块11～14称为第一从属站模块11～第四从属站模块14。另外，有时统称主站模块10以及第一从属站模块11～第四从属站模块14，而称为模块M。
主站模块10与电源单元15相邻地配置。第一从属站模块11～第四从属站模块14能够相对于主站模块10装卸，沿着规定的排列方向而配置。在本实施方式中，该排列方向是从主站模块10朝向与电源单元15相反的一侧远离的方向。
如图1A所示，在从正面观察可编程序控制器1的情况下，在主站模块10的右侧相邻地配置有第一从属站模块11，进一步在第一从属站模块11的右侧配置有第二从属站模块12。第三从属站模块13配置于第二从属站模块12的右侧，第四从属站模块14配置于第三从属站模块13的右侧。
在本实施方式中，主站模块10具有通过执行顺序程序而对控制对象的设备进行控制的中央处理单元(Central Processing Unit(CPU))功能。主站模块10具有供编辑顺序程序的编辑装置、监视可编程序控制器1的动作状态的监视装置等连接的连接器101。
第一从属站模块11具有：设置有电接地的公共端子111以及多个输入端子112的端子台113，第二从属站模块12具有：设置有公共端子121以及多个输入端子122的端子台123。多个输入端子112、122分别与各种传感器的信号线连接。第一从属站模块11以及第二从属站模块12将向多个输入端子112、122输入的信号的通断状态向主站模块10发送。
第三从属站模块13具有：设置有电接地的公共端子131以及多个输出端子132的端子台133，第四从属站模块14具有：设置有公共端子141以及多个输出端子142的端子台134。多个输出端子132、142分别与促动器连接。第三从属站模块13以及第四从属站模块14具有能够切换用于使促动器动作的使电流流动的导通状态和切断电流的切断状态的输出功能，接收从主站模块10发送的信号，将多个输出端子132、142的各个切换为导通状态或者切断状态。
此外，第一从属站模块11～第四从属站模块14并不限于上述例示的功能，也可以具有各种功能。另外，关于从属站模块的数量也没有被特别地限制。
电源单元15与主站模块10、主站模块10与第一从属站模块11、第一从属站模块11与第二从属站模块12、第二从属站模块12与第三从属站模块13、以及第三从属站模块13与第四从属站模块14分别通过背板16而连接。如图2所示，背板16具有平板状的基座部160、从基座部160突出的第一连接器161以及第二连接器162。
基座部160收纳未图示的印刷电路基板，形成于该印刷电路基板的布线图案连接第一连接器161的端子和第二连接器162的端子。此外，在图2中，第一～第四从属站模块11～14的端子台113、123、133、143、主站模块10的连接器101等的图示被省略。
在图1B中，背板16的一部分被剖视，剖视后的部分的基座部160的轮廓由假想线(双点划线)表示。如图1B所示，电源单元15在背面具有背面侧连接器20。该背面侧连接器20与连接电源单元15与主站模块10的背板16的第一连接器161嵌合。电源单元15从背面侧连接器20经由多个背板16向多个模块10～14供给动作电源。
主站模块10以及第一从属站模块11～第四从属站模块14的各个在背面具有第一背面侧连接器21以及第二背面侧连接器22。在图1B中，示出了其中的第四从属站模块14的第一背面侧连接器21以及第二背面侧连接器22。背板16的第一连接器161与在上述排列方向相邻的一对模块M中、位于电源单元15侧的一方的模块M的第一背面侧连接器21嵌合，背板16的第二连接器162与另一方的模块M的第二背面侧连接器22嵌合。
接下来，参照图3A以及图3B对用于主站模块10与第一从属站模块11～第四从属站模块14之间的模块间通信方法以及模块间通信的结构进行说明。图3A是将用于模块间通信的主站模块10以及第一从属站模块11～第四从属站模块14的结构与背板16内的布线一起表示的电路图。图3B是放大表示图3A的电路的一部分的放大图。以下，为了便于说明，将模块间通信的主站模块10侧称为上游侧，将第四从属站模块14侧称为下游侧。
可编程序控制器1具有：在主站模块10与第一从属站模块11～第四从属站模块14之间的通信中使用的主线路3、以及在上述排列方向相邻的两个模块M之间的一对一的通信中使用的多个副线路4。可编程序控制器1通过经由多个副线路4的通信来设定主站模块10以及第一从属站模块10～第四从属站模块14各自的站号，使用该设定的站号进行经由主线路3的通信。
在本实施方式中，可编程序控制器1作为经由主线路3的通信，例如进行基于RS485的通信协议的四线式全双工多点方式的通信。主线路3作为用于主站模块10向第一从属站模块11～第四从属站模块14发送信号的发送线路3S具有一对差动信号线31、32，作为用于主站模块10从第一从属站模块11～第四从属站模块14接收信号的接收线路3R具有一对差动信号线33、34。
上述差动信号线31～34从位于始端站的主站模块10经由多个背板16以及第一从属站模块11～第三从属站模块13而到达位于终端站的第四从属站模块14。更具体而言，第一从属站模块11～第四从属站模块14的各个具有模块侧的分线31a、32a、33a以及34a，多个背板16的各个具有背板侧的分线31b、32b、33b以及34b。而且，模块侧的分线31a、32a、33a以及34a、以及背板侧31b、32b、33b以及34b通过第一连接器161以及第二连接器162而相互连接，由此形成了差动信号线31～34。
这样构成的主线路3例如在主站模块10与第四从属站模块14之间进行通信的情况下，提供主站模块10与第四从属站模块14之间的直接的收发而不需要第一～第三从属站模块11～13的处理部110、120、130的中继处理。这带来通信的高速化。
多个副线路4的各个具有用于从上游侧的模块M向下游侧的模块M发送信号的下行侧的信号线41、以及从下游侧的模块M向上游侧的模块M发送信号的上行侧的信号线42。多个副线路4分别夹着背板16。
主站模块10具有进行作为CPU功能的顺序程序的执行等的处理的处理部100、以及通信电路5。通信电路5具有：用于向发送线路3S发送信号的差动收发器51；用于接收由接收线路3R发送的信号的差动接收器52；连接在发送线路3S的一对差动信号线31、32之间的第一终端电阻531；连接在接收线路3R的一对差动信号线33、34之间的第二终端电阻532；用于向下行侧的信号线41发送信号的驱动器54；以及用于接收由上行侧的信号线42发送的信号的接收器55。
第一从属站模块11具有处理部110，第二从属站模块12具有处理部120。处理部110、120判定向多个输入端子112、122输入的信号的通断状态而进行向主站模块10发送的处理。第三从属站模块13具有处理部130，第四从属站模块14具有处理部140。处理部130、140基于从主站模块10发送的信号，进行将多个输出端子132、142以及公共端子131、141的状态切换为导通状态或者切断状态的输出功能的处理。另外，第一从属站模块11～第四从属站模块14分别具有通信电路6。
图3B作为一个例子示出了第一从属站模块11的通信电路6。此外，第二从属站模块12～第四从属站模块14的通信电路6也同样地构成。
通信电路6具有：用于向接收线路3R发送信号的差动收发器61；用于接收由发送线路3S发送的信号的差动接收器62；第一终端电阻631以及第二终端电阻632；与第一终端电阻631串联连接的第一开关元件633；与第二终端电阻632串联连接的第二开关元件634；用于与副线路4的上游侧的模块M的通信的驱动器64以及接收器65；用于与副线路4的下游侧的模块M的通信的驱动器66以及接收器67。
第一开关元件633能够切换第一终端电阻631被连接在发送线路3S的差动信号线31、32之间的连接状态、和该连接被切断的切断状态。第二开关元件634能够切换第二终端电阻632被连接在接收线路3R的差动信号线33、34之间的连接状态、和该连接被切断的切断状态。第一开关元件633以及第二开关元件634例如是场效应晶体管(Field EffectTransistor(FET))开关，但只要是能够电切换连接状态和切断状态的部件即可，例如也可以是继电器。
主站模块10与第一从属站模块11～第四从属站模块14通过在发送线路3S的一对差动信号线31、32以及接收线路3R的一对差动信号线33、34中传播的差动信号来进行通信。通过一对差动信号线31、32以及一对差动信号线33、34传送的帧在报头包含发送源的站号以及发送目的地的站号的信息。接下来，对用于使用主线路3的通信的站号的设定进行说明。
在本实施方式中，在主站模块10与第一从属站模块11～第四从属站模块14通过多个背板16而连结之后的设置时，这些各模块M的站号被自动设定，而作业者等用户不用通过手作业来进行站号的设定。具体而言，将主站模块10的站号设为0(零)，从与主站模块10相邻的第一从属站模块11沿着上述排列方向依次加法运算地设定站号。即第一从属站模块11的站号被设定为1，第二从属站模块12的站号被设定为2，第三从属站模块13的站号被设定为3，第四从属站模块14的站号被设定为4。
在该站号的设定时，主站模块10经由副线路4向第一从属站模块11发送本站(主站模块10)的站号(本站号)是0的信息。接收到该信息的第一从属站模块11将对接收到的站号(0)加上1而得到的站号(1)设定为本站号，并且经由副线路4向一个下游侧的第二从属站模块12发送本站号是1的信息。这样，第一从属站模块11～第四从属站模块14的各个从与上游侧相邻的模块M接收该模块M的站号的信息而设定本站号，并且将设定后的本站号的信息向下游侧相邻的模块M发送。
配置于最远离主站模块10的位置的第四从属站模块14由于不存在其下游侧相邻的其它模块，所以即使由驱动器66发送本站号的信息也没有来自对象的回复。由此，第四从属站模块14判定为本站是终端站。而且，第四从属站模块14将第一从属站模块11～第四从属站模块14的全部的站号的设定已结束的情况经由副线路4通知给位于上游侧的第三从属站模块13。
该通知分别经由副线路4向第三从属站模块13、第二从属站模块12以及第一从属站模块11依次转送。然后，主站模块10经由副线路4从第一从属站模块11接收该通知。接收到该通知的主站模块10经由主线路3开始与第一从属站模块11～第四从属站模块14的通信。第一从属站模块11～第四从属站模块14将已设定的本站号存储于非易失性存储器。由此，分别对主站模块10以及第一从属站模块11～第四从属站模块14自动设定不同的站号。
可编程序控制器1可以在可编程序控制器1的设置时仅进行一次上述顺序的站号的自动设定，也可以例如在电源接通时的可编程序控制器1的起动时再次进行与上述相同的顺序的站号的自动设定。在该再次设定时设定的站号与存储于非易失性存储器的站号不同的情况下，例如存在产生在维护作业时改变了模块M的连接顺序等的异常的担忧，所以可编程序控制器1通过警告音、显示发出警报来提醒作业者等注意，在异常状态的解除之前使由主站模块10进行的顺序程序的执行中止。
第四从属站模块14在判定为本站是终端站时，将第一开关元件633以及第二开关元件634设为连接状态。使第一终端电阻631的一端与差动信号线31连接，使第一开关元件633连接在第一终端电阻631的另一端与差动信号线32之间。第一开关元件633成为连接状态，由此第一终端电阻631被连接在发送线路3S的一对差动信号线31、32之间。同样，使第二终端电阻632的一端与差动信号线33连接，使第二开关元件634连接在第二终端电阻632的另一端与差动信号线34之间。然后，第二开关元件634成为连接状态，由此第二终端电阻632被连接在接收线路3R的一对差动信号线33、34之间。经由第一终端电阻631连接一对差动信号线31、32、以及经由第二终端电阻632连接一对差动信号线33、34的情况抑制差动信号线31～34的电压的下冲、过冲，提供稳定的通信。
此外，判定为本站是非终端站的模块M(在上述例中第一从属站模块11～第三从属站模块13)，将第一开关元件633以及第二开关元件633设为切断状态。
根据以上说明的实施方式，可编程序控制器1自动进行多个模块M的站号的设定，由此消减作业者的工时，防止站号的设定错误的产生。另外，终端站的第四从属站模块14使第一终端电阻631自动地连接在发送线路3S的一对差动信号线31、32之间，使第二终端电阻632自动地连接在接收线路3R的一对差动信号线33、34之间，由此进一步消减作业者的工时，并且还防止忘记终端电阻的连接作业，或者在终端电阻的连接作业时产生作业错误等的通信的不稳定化。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但上述实施方式并不限定技术方案所涉及的发明。另外，应该注意的点是在实施方式中说明的特征的组合的全部不一定是用于解决发明的课题的手段所必须的。
另外，本发明在不脱离其宗旨的范围内能够适当地变形来实施。例如在上述实施方式中，虽对可编程序控制器1进行了说明，但也能够将本发明应用于可编程序控制器以外的各种控制装置。
另外，在上述实施方式中，作为经由主线路3的通信，虽说明了四线式全双工多点方式通信，但作为通信方式并不限于此，例如也可以是双线式半双工多点方式。另外，作为经由主线路3的通信的规格并不限于RS485，也可以是其它串行通信的规格。

Claims (6)

1.一种控制装置，其特征在于，具备：
多个模块，其是沿着规定的排列方向配置的多个模块，包含主站模块、以及能够相对于上述主站模块装卸的多个从属站模块；
主线路，其提供上述主站模块与上述多个从属站模块之间的通信；以及
多个副线路，其提供上述多个模块中的在上述排列方向相邻的两个模块之间的通信，
上述多个从属站模块通过经由上述多个副线路的通信来设定上述多个从属站模块各自的站号，
上述主站模块与上述多个从属站模块使用上述站号来进行经由上述主线路的通信。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
从上述多个从属站模块中的与上述主站模块相邻的从属站模块沿着上述排列方向，依次设定上述多个从属站模块各自的站号。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
上述多个从属站模块的各个，从上述多个模块中的沿着上述排列方向与接近于上述主站模块的第一侧相邻的模块接收该模块的站号的信息而设定本站号，并且将已设定的本站号的信息向与远离上述主站模块的第二侧相邻的模块发送。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
上述多个从属站模块中的配置于最远离上述主站模块的位置的从属站模块，通过无法进行与上述第二侧的模块的通信而判定为本站是终端站，通过经由上述多个副线路的通信将上述多个从属站模块的站号的设定已结束的情况向上述主站模块通知。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，
上述主线路具有一对差动信号线，
上述主站模块与上述多个从属站模块通过在上述一对差动信号线中传播的差动信号来进行通信，
上述多个从属站模块的各个具有能够连接在上述一对差动信号线之间的终端电阻，
上述多个从属站模块中的位于上述终端站的从属站模块，将上述终端电阻连接在上述一对差动信号线之间。
6.一种模块间通信方法，其是在包含主站模块以及多个从属站模块的多个模块间进行通信的模块间通信方法，其特征在于，
经由多个副线路在上述多个模块间进行一对一的通信，设定上述多个从属站模块各自的站号，
使用该已设定的站号，经由主线路在上述主站模块与上述多个从属站模块之间进行通信。
CN202010380952.6A 2019-05-09 2020-05-08 控制装置以及模块间通信方法 Pending CN111913534A (zh)

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