CN117063135A - I/o单元、主单元以及通信系统 - Google Patents

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CN117063135A CN202280021359.XA CN202280021359A CN117063135A CN 117063135 A CN117063135 A CN 117063135A CN 202280021359 A CN202280021359 A CN 202280021359A CN 117063135 A CN117063135 A CN 117063135A
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Abstract

I/O单元(16)具备：与前级的主单元(12、14)连接的前级侧主流端子(34)和前级侧支流端子(36)、与前级侧支流端子(36)连接从而与其他的I/O单元(16)连接的后级侧支流端子(38)、与前级侧支流端子(36)和后级侧支流端子(38)连接的从处理电路(30)、以及与前级侧主流端子(34)连接从而与后级的主单元(14)连接的后级侧主流端子(40)。

Description

I/O单元、主单元以及通信系统
技术领域
本发明涉及I/O单元、经由I/O单元与设备传输信号的主单元、具有该I/O单元和主单元的通信系统。
背景技术
在日本特开2016-110460号公报中公开了可编程逻辑控制器系统。该可编程逻辑控制器系统具有基本单元(主机)和多个扩展单元(从机)。基本单元与多个扩展单元以主单元为开头进行菊花链连接。多个扩展单元分别例如是I/O单元。基本单元经由多个扩展单元与被控制装置收发信号。被控制装置例如是传感器或致动器。
发明内容
主单元和多个I/O单元以主单元为开头沿着预定的设置方向排列。将相邻的主单元的端子与I/O单元的端子连接。另外，将相邻的I/O单元彼此的端子相互连接。由此，不另外需要电缆等，主单元与多个I/O单元可通信地连接。以下，将可通信地连接的主单元和多个I/O单元构成的块也记载为“工作站”。
能够在一个主单元的后级连接(能够通信)的I/O单元的数量存在限制。因此，在操作者想要使用超过了限制数量的I/O单元的情况下，必须另行准备工作站，使用电缆等来连接各工作站的主单元。
因此，以往难以将超过限制数量的I/O单元设为一个工作站。
本发明的目的在于解决上述课题。
本发明的第一方式是一种I/O单元，其将主单元与设备连接，在所述主单元与所述设备之间传输信号，所述I/O单元具备：前级侧主流端子及前级侧支流端子，其用于与设置在前级的主单元或设置在前级的其他I/O单元连接；后级侧支流端子，其用于与所述前级侧支流端子连接，从而与设置在后级的其他I/O单元连接；从处理电路，其与所述前级侧支流端子和所述后级侧支流端子连接，进行信号处理；以及后级侧主流端子，其用于与所述前级侧主流端子连接，从而与设置在后级的其他所述I/O单元或者设置在后级的主单元连接。
本发明的第二方式是一种主单元，其具有主处理电路，经由I/O单元与和所述I/O单元连接的设备传输信号，所述主单元具备：第一主流端子，其用于将所述主处理电路与经由设置在前级的所述I/O单元而位于前级侧的主处理电路连接；第二主流端子，其用于将所述主处理电路与经由设置在后级的I/O单元而位于后级侧的主处理电路连接；以及支流端子，其用于与设置在后级的所述I/O单元连接。
本发明的第三方式是一种通信系统，其具有主单元以及在所述主单元与设备之间传输信号的I/O单元，其中，所述I/O单元具备：前级侧主流端子以及前级侧支流端子，其用于与设置在前级的所述主单元或者设置在前级的其他I/O单元连接；后级侧支流端子，其用于与所述前级侧支流端子连接，从而与设置在后级的其他I/O单元连接；从处理电路，其与所述前级侧支流端子和所述后级侧支流端子连接，进行信号处理；以及后级侧主流端子，其用于与所述前级侧主流端子连接，从而与设置在后级的其他所述I/O单元或者设置在后级的主单元连接，所述主单元具备：第一主流端子，其与设置在前级的所述I/O单元的所述后级侧主流端子连接；第二主流端子，其与设置在后级的所述I/O单元的所述前级侧主流端子连接；支流端子，其与设置在后级的所述I/O单元的所述前级侧支流端子连接；以及主处理电路，其与所述第一主流端子、所述第二主流端子以及所述支流端子连接，进行信号处理。
根据本发明的方式，提供能够在一个工作站内增设的I/O单元。另外，提供一种能够增设一个工作站内的I/O单元的主单元。并且，提供一种具有这些I/O单元和主单元的通信系统。
附图说明
图1表示本发明的参考例的通信系统。
图2表示本发明的实施方式的通信系统。
图3表示变形例1的接口单元。
具体实施方式
以下，举出优选的实施方式，参照附图详细说明本发明的I/O单元、主单元以及通信系统。
(实施方式)
图表示本发明的参考例的通信系统100。
通信系统100是在控制装置102与设备104之间传输信号的系统。设备104设置在机械装置。机械装置例如是机床或机器人。设备104包含输出设备104a和输入设备104b。输出设备104a例如是开关等致动器。控制装置102在驱动输出设备104a的情况下，经由通信系统100向输出设备104a发送控制信号。输入设备104b例如是检测按压、电压或电流等的传感器。控制装置102经由通信系统100取得来自输入设备104b的检测信号。
通信系统100具有多个通信耦合器单元106(106a、106b)和多个I/O单元108。多个I/O单元108由多个I/O单元108a和多个I/O单元108b构成。
按照控制装置102、通信耦合器单元106a、通信耦合器单元106b的顺序将它们依次连接。由此，构成按照该顺序依次追溯控制装置102、通信耦合器单元106a、通信耦合器单元106b的通信路径(主流线La)。控制装置102与通信耦合器单元106a的连接使用电缆进行。另外，通信耦合器单元106a与通信耦合器单元106b的连接使用另外的电缆进行。电缆由操作员准备。
多个I/O单元108a依次连接在通信耦合器单元106a的后级。由此，通信耦合器单元106a和多个I/O单元108a构成一个工作站。另外，构成按顺序追溯通信耦合器单元106a和多个I/O单元108a的通信路径(支流线Lb1)。
多个I/O单元108b依次连接在通信耦合器单元106b的后级。由此，通信耦合器单元106b和多个I/O单元108b构成一个工作站。另外，构成按顺序追溯通信耦合器单元106b和多个I/O单元108b的通信路径(支流线Lb2)。
多个I/O单元108与多个设备104连接。图1的多个I/O单元108与互不相同的设备104连接。但是，也可以向一个I/O单元108连接多个设备104。
通信耦合器单元106a和通信耦合器单元106b分别具有主处理电路18。I/O单元108a和I/O单元108b分别具有从处理电路30和接口32。从处理电路30是与主处理电路18进行信号的输入输出的电路。主处理电路18和从处理电路30例如分别包含CPU(中央处理装置)。但是，主处理电路18和从处理电路30也可以分别包含例如ASIC(面向特定用途的集成电路)、PLD(可编程逻辑器件)或FPGA(现场可编程逻辑门阵列)等。接口32是在从处理电路30与设备104之间传输信号的硬件(电路、电子部件组)。接口32将从处理电路30与设备104连接，从处理电路30与设备104进行信号的输入输出。另外，接口32的具体结构根据设备104的种类而不同。
通信耦合器单元106a的主处理电路18和通信耦合器单元106b的主处理电路18通过主流线La，以控制装置102为开头进行菊花链连接。另外，多个I/O单元108a的从处理电路30通过支流线Lb1以通信耦合器单元106a的主处理电路18为开头进行菊花链连接。并且，多个I/O单元108b的从处理电路30通过支流线Lb2以通信耦合器单元106b的主处理电路18为开头进行菊花链连接。
在控制装置102向设备104发送控制信号的情况下，控制装置102向从自己来看初级(第一个)连接的通信耦合器单元106a输出控制信号。该控制信号包含与发送目的地的设备104连接的I/O单元108的地址信息等。通信耦合器单元106a的主处理电路18判断控制信号中包含的地址信息是否表示多个I/O单元108a中的任意一个。在地址信息不表示多个I/O单元108a中的任何一个的情况下，通信耦合器单元106a的主处理电路18向通信耦合器单元106b的主处理电路18输出控制信号。在地址信息表示多个I/O单元108a中的任意一个的情况下，通信耦合器单元106a的主处理电路18向自身后级的I/O单元108a输出控制信号。从前级输入了控制信号的I/O单元108a的从处理电路30判断所输入的控制信号中包含的地址信息是否表示自身。在此，I/O单元108a的从处理电路30在地址信息表示自身的情况下，向与自身连接的设备104输出控制信号。由此，设备104进行动作。另一方面，在输入的控制信号中包含的地址信息不表示自身的情况下，I/O单元108a向自身后级的I/O单元108a输出控制信号。此外，I/O单元108在控制信号中包含的地址信息表示自身的情况下，也可以向后级侧的I/O单元108输出控制信号。另外，通信耦合器单元106在控制信号中包含的地址信息表示与自身连接的I/O单元108的情况下，也可以向后级侧的通信耦合器单元106输出控制信号。
有时设备104向控制装置102输出信号。在该情况下，设备104的信号被输入到与设备104连接的I/O单元108的从处理电路30。从处理电路30将从与自身连接的设备104输入的信号发送到控制装置102。在该情况下，从处理电路30向连接在自身前级的I/O单元108或通信耦合器单元106输出信号。在此，从处理电路30将设备104输出的内容和输出了信号的I/O单元108的地址信息包含在输出信号中。通信耦合器单元106与I/O单元108之间的信号的输入输出是公知技术，因此省略进一步的说明。
另外，在参考例中，如上所述，构成了以通信耦合器单元106a为开头的工作站和以通信耦合器单元106b为开头的工作站。从操作员来看，有时希望将所需的通信耦合器单元106和所需的I/O单元108全部集中设置在一个工作站。
然而，如已经说明的那样，在1个通信耦合器单元106能够并行通信的I/O单元(从属处理电路30)108的数量中决定了限制数量。更详细而言，关于主处理电路18，在考虑其性能的同时，基于设计者所允许的通信的品质来决定该限制数量。在至少I/O单元108的数量超过了主处理电路18的限制数量的情况下，操作员不得不设置多个工作站。
基于以上内容，以下说明实施方式。此外，对于与参考例中说明的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记并省略其说明，主要说明与参考例不同的部分。
图2表示本发明的实施方式的通信系统10。在图2中，对于从处理电路30，根据从处理电路30属于支流线Lb1和支流线Lb2中的哪一个，还记载为从处理电路30a或从处理电路30b。同样地，对于接口32，根据接口32属于支流线Lb1和支流线Lb2中的哪一个，还记载为接口32a或接口32b。
如图2所示，通信系统10具有多个主单元和作为多个主单元的从属的多个从属单元。更具体而言，通信系统10具有通信耦合器单元12、接口单元14以及多个I/O单元16。
通信耦合器单元12和接口单元14分别是通信系统10中的主单元。另一方面，多个I/O单元16分别是通信系统10中的从属单元。在图2中，成为通信耦合器单元12的从属单元的I/O单元16是I/O单元16a。另外，在图2中，成为接口单元14的从属单元的I/O单元16是I/O单元16b。
通信耦合器单元12具有主处理电路18(18a)、电源20、连接器22、端子24(24a)、端子26(26a)以及壳体28。主处理电路18a、电源20、连接器22、端子24a和端子26a收纳在壳体28中。
电源20向主处理电路18a供给电力。但是，电源20也可以向通信耦合器单元12的后级侧连接的接口单元14或I/O单元16供给电力。
连接器22用于与控制装置102、其他的通信耦合器单元12或通信耦合器单元106(图1)连接。在图2的例子中，连接器22与控制装置102连接。连接器22与主处理电路18a连接。因此，在图2的例子中，主处理电路18a通过连接器22与控制装置102连接。
端子24a和端子(支流端子)26a分别是用于与设置在后级的I/O单元16连接的端子。端子24a和端子26a分别与主处理电路18a连接。因此，主处理电路18a介于连接器22与端子24a之间。同样地，主处理电路18a介于连接器22与端子26a之间。
接口单元14具有主处理电路18(18b)、端子24(24b)、端子26(26b)、端子44以及壳体46。主处理电路18b、端子24b、端子26b以及端子44收纳在壳体46中。
端子24b和端子26b分别是用于与设置在后级的I/O单元16连接的端子。端子44是用于与设置在接口单元14前级的I/O单元16连接的端子。端子24b和端子26b分别与主处理电路18b连接。另外，端子(第一主流端子)44与主处理电路18b连接。因此，主处理电路18b介于端子44与端子24b之间。同样地，主处理电路18b介于端子44与端子26b之间。
I/O单元16具有从处理电路30、接口32、端子(前级侧主流端子)34、端子(前级侧支流端子)36、端子(后级侧支流端子)38、端子(后级侧主流端子)40以及壳体42。从处理电路30、接口32、端子(前级侧主流路)34、端子(前级侧支流端子)36、端子(后级侧支流端子)38和端子(后级侧主流端子)40收纳在壳体42中。
端子34和端子36分别用于与设置在前级的通信耦合器单元12、设置在前级的接口单元14、或者设置在前级的其他I/O单元16连接。此外，端子36与从处理电路30连接。
在I/O单元16被设置在通信耦合器单元12的后级的情况下，将I/O单元16(16a)的端子34与通信耦合器单元12的端子24a连接，并且将端子36与端子26a连接。在此，通信耦合器单元12的主处理电路18a与I/O单元16a的从处理电路30通过端子26a和端子36而连接。在I/O单元16被设置在接口单元14的后级的情况下，将I/O单元16(16b)的端子34与接口单元14的端子24b连接，并且将端子36与端子26b连接。在此，接口单元14的主处理电路18b与I/O单元16b的从处理电路30通过端子26b和端子36连接。
端子38是用于与设置在后级的其他I/O单元16连接的端子。端子38经由从处理电路30与端子36连接。
端子40是用于与设置在后级的其他I/O单元16或者设置在后级的接口单元14连接的端子。端子40与端子34连接。在此，端子34与端子40不经由从处理电路30地连接。即，端子34和端子40在与从处理电路30电气断线的状态下相互连接。
在I/O单元16(前级I/O)的后级设置其他I/O单元16(后级I/O)的情况下，将前级I/O的端子38与后级I/O的端子36连接。另外，将前级I/O的端子40与后级I/O的端子34连接。在此，前级I/O的从处理电路30和后级I/O的从处理电路30通过前级I/O的端子38和后级I/O的端子36而连接。
另外，如图2所示，在I/O单元16a的后级设置接口单元14的情况下，将I/O单元16a的端子40与接口单元14的端子44连接。在此，端子44通过I/O单元16a(多个I/O单元16a)与通信耦合器单元12的端子24a连接。如上所述，端子44与主处理电路18b连接。另外，端子24a与主处理电路18a连接。因此，主处理电路18b与主处理电路18a连接(菊花链连接)。从处理电路30不存在于主处理电路18b与主处理电路18a之间。
这样，根据本实施方式，即使假设使用超过了通信耦合器单元12(主处理电路18a)的数量限制的I/O单元16，操作员能够将超过量的I/O单元16b与接口单元14连接。通信耦合器单元12的主处理电路18a与接口单元14的主处理电路18b的连接通过I/O单元16a(多个I/O单元16a)在一个工作站内进行。操作员根据需要设置接口单元14，由此能够将所需的I/O单元16全部集中设置在一个工作站。
另外，也可以在设置于接口单元14后级的I/O单元16的更后级依次连接其他的接口单元14和I/O单元16。即，接口单元14的主处理电路18b可以通过一个以上的I/O单元16的端子34和端子40，进一步与后级侧的主处理电路18连接。
(变形例)
以上，作为本发明的一例说明了实施方式。能够对上述实施方式施加多种变更或改良。另外，根据专利保护范围的记载，可知施加了这样的变更或改良的方式可包含在本发明的技术范围内。
以下，记载上述实施方式的变形例。但是，与上述实施方式重复的说明在以下的说明中尽可能省略。对于在上述实施方式中已说明的构成要素，只要没有特别说明，标注与上述实施方式相同的参照附图标记。
(变形例1)
在实施方式中，接口单元14的端子24b与端子44经由主处理电路18b连接。然而，接口单元14的结构不限于此。
图3表示变形例1的接口单元14A(14)。在图3中，除了包含接口单元14A之外，还包含其前级侧的I/O单元16a和后级侧的I/O单元16b。
接口单元14A的端子24b与端子44可以通过第一信号线48连接。另外，接口单元14A的第一信号线48与主处理电路18b可以通过第二信号线50连接。
(变形例2)
端子38与从处理电路30连接，且端子36与从处理电路30连接。但是，端子38与端子36可以不经由从处理电路30而连接。例如，端子38和端子36通过信号线连接，并且该信号线和从处理电路30通过不同的信号线连接即可。
(从实施方式得到的发明)
以下记载能够从上述实施方式以及变形例掌握的发明。
<第一发明>
第一发明是一种I/O单元(16)，其将主单元(12、14)与设备(104)连接，在所述主单元(14)与所述设备之间传输信号，所述I/O单元(16)具备：前级侧主流端子(34)及前级侧支流端子(36)，其用于与设置在前级的主单元(12、14)或设置在前级的其他的I/O单元(16)连接；后级侧支流端子(38)，其用于与所述前级侧支流端子连接，从而与设置在后级的其他I/O单元(16)连接；从处理电路(30)，其与所述前级侧支流端子和所述后级侧支流端子连接，进行信号处理；以及后级侧主流端子(40)，其用于与所述前级侧主流端子连接，从而与设置在后级的其他的所述I/O单元、或设置在后级的所述主单元(14)连接。
由此，提供能够在一个工作站内增设的I/O单元。
可以将所述后级侧支流端子与设置在后级的其他的所述I/O单元的所述前级侧支流端子连接，由此将多个所述从处理电路进行菊花链连接。
在第一发明中，可以将所述前级侧主流端子与设置在前级侧的所述主单元的主处理电路(18)连接，将所述后级侧主流端子与设置在后级侧的主单元(14)的主处理电路(18)连接，由此将多个所述主处理电路进行菊花链连接。
所述I/O单元还可以具备接口(32)，该接口(32)将所述从处理电路与所述设备连接，从而用于所述从处理电路与所述设备进行信号的输入输出。
<第二发明>
第二发明是一种主单元(14)，其具有主处理电路(18)，经由I/O单元(16)与和所述I/O单元连接的设备(104)传输信号，所述主单元(14)具备：第一主流端子(44)，其用于将所述主处理电路与经由设置在前级的所述I/O单元而位于前级侧的主处理电路(18)连接；第二主流端子(24)，其用于将所述主处理电路与经由设置在后级的I/O单元(16)而位于后级侧的主处理电路(18)连接；以及支流端子(26)，其用于与设置在后级的所述I/O单元连接。
由此，提供能够增设一个工作站内的I/O单元的主单元。
<第三发明>
第三发明是一种通信系统(10)，其具有主单元(12、14)以及在所述主单元与设备(104)之间传输信号的I/O单元(16)，所述I/O单元具备：前级侧主流端子(34)以及前级侧支流端子(36)，其用于与设置在前级的所述主单元或者设置在前级的其他的I/O单元(16)连接；后级侧支流端子(38)，其用于与所述前级侧支流端子连接，从而与设置在后级的其他的I/O单元(16)连接；从处理电路(30)，其与所述前级侧支流端子和所述后级侧支流端子连接，进行信号处理；以及后级侧主流端子(40)，其用于与所述前级侧主流端子连接，从而与设置在后级的其他的所述I/O单元或者设置在后级的主单元(14)连接，所述主单元(14)具备：第一主流端子(44)，其与设置在前级的所述I/O单元的所述后级侧主流端子连接；第二主流端子(24)，其与设置在后级的所述I/O单元的所述前级侧主流端子连接；支流端子(26)，其与设置在后级的所述I/O单元的所述前级侧支流端子连接；以及主处理电路(18)，其与所述第一主流端子、所述第二主流端子以及所述支流端子连接，进行信号处理。
由此，提供能够在一个工作站内增设更多的I/O单元的通信系统。
所述I/O单元还可以具备接口(32)，该接口(32)将所述从处理电路与所述设备连接，从而用于所述从处理电路与所述设备进行信号的输入输出。

Claims (7)

1.一种I/O单元(16)，其将主单元(12、14)与设备(104)连接，在所述主单元与所述设备之间传输信号，
其特征在于，
所述I/O单元具备：
前级侧主流端子(34)及前级侧支流端子(36)，其用于与设置在前级的主单元或设置在前级的其他的I/O单元连接；
后级侧支流端子(38)，其用于与所述前级侧支流端子连接，从而与设置在后级的其他的I/O单元(16)连接；
从处理电路(30)，其与所述前级侧支流端子和所述后级侧支流端子连接，进行信号处理；以及
后级侧主流端子(40)，其用于与所述前级侧主流端子连接，从而与设置在后级的其他的所述I/O单元或者设置在后级的所述主单元(14)连接。
2.根据权利要求1所述的I/O单元，其特征在于，
将所述后级侧支流端子与设置在后级的其他的所述I/O单元的所述前级侧支流端子连接，由此将多个所述从处理电路进行菊花链连接。
3.根据权利要求1或2所述的I/O单元，其特征在于，
将所述前级侧主流端子与设置在前级侧的所述主单元的主处理电路(18)连接，将所述后级侧主流端子与设置在后级侧的主单元(14)的主处理电路(18)连接，由此将多个所述主处理电路进行菊花链连接。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的I/O单元，其特征在于，
所述I/O单元还具备接口(32)，该接口将所述从处理电路与所述设备连接，从而用于所述从处理电路与所述设备进行信号的输入输出。
5.一种主单元(14)，其具有主处理电路(18)，经由I/O单元(16)与和所述I/O单元连接的设备(104)传输信号，
其特征在于，
所述主单元具备：
第一主流端子(44)，其用于将所述主处理电路与经由设置在前级的所述I/O单元而位于前级侧的主处理电路连接；
第二主流端子(24)，其用于将所述主处理电路与经由设置在后级的I/O单元而位于后级侧的主处理电路连接；以及
支流端子(26)，其用于与设置在后级的所述I/O单元连接。
6.一种通信系统(10)，其具有主单元(12、14)以及在所述主单元与设备(104)之间传输信号的I/O单元(16)，
其特征在于，
所述I/O单元具备：
前级侧主流端子(34)以及前级侧支流端子(36)，其用于与设置在前级的所述主单元或者设置在前级的其他的I/O单元(16)连接；
后级侧支流端子(38)，其用于与所述前级侧支流端子连接，从而与设置在后级的其他的I/O单元(16)连接；
从处理电路(30)，其与所述前级侧支流端子和所述后级侧支流端子连接，进行信号处理；以及
后级侧主流端子(40)，其用于与所述前级侧主流端子连接，从而与设置在后级的其他的所述I/O单元或者设置在后级的主单元(14)连接，
所述主单元具备：
第一主流端子(44)，其与设置在前级的所述I/O单元的所述后级侧主流端子连接；
第二主流端子(24)，其与设置在后级的所述I/O单元的所述前级侧主流端子连接；
支流端子(26)，其与设置在后级的所述I/O单元的所述前级侧支流端子连接；以及
主处理电路(18)，其与所述第一主流端子、所述第二主流端子以及所述支流端子连接，进行信号处理。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其特征在于，
所述I/O单元还具备接口(32)，该接口将所述从处理电路与所述设备连接，从而用于所述从处理电路与所述设备进行信号的输入输出。
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