DE102016003881B4 - Steuersystem - Google Patents

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DE102016003881B4
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Abstract

Steuersystem, aufweisend:
eine Steuerung mit einer seriellen Kommunikationsfunktion; und
eine Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabeeinheiten mit Retaktfunktion, wobei die Steuerung und die Eingabe-/Ausgabeeinheiten hintereinander geschaltet sind, und
wobei eine Eingabe-/Ausgabeeinheit enthält:
eine Phasendetektionsschaltung zum Detektieren einer Phase einer ansteigenden oder abfallenden Flanke serieller Daten, welche über eine serielle Kommunikation empfangen werden, und zum Ausgeben einer Phasendifferenz zwischen der Phase der ansteigenden oder abfallende Flanke der seriellen Daten und einer Phase eines Referenztaktes als Phasendifferenzdaten;
eine Phasenbestimmungsschaltung zum Bestimmen, ob die von der Phasendetektionsschaltung ausgegebene Phasendifferenz einen vorgegebenen Bereich überschreitet, und zum Ausgeben eines Bestimmungssignals wenn festgestellt wird, dass die Phasendifferenzdaten den vorgegebenen Bereich überschreiten; und
eine erste Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Frequenz der durch die Phasenbestimmungsschaltung ausgegebenen Bestimmungssignale, und wobei
die Steuerung enthält:
eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, aufgezeichnet durch die erste Aufzeichnungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit durch die serielle Kommunikationsfunktion;
eine Rauschbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Rauscheinkoppelungsweges auf Basis der mit der Erfassungseinheit gewonnenen Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten;
eine Mitteilungseinheit zum Mitteilen des durch die Rauschbestimmungseinheit bestimmten Rauscheinkoppelungsweges,
eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Verbindungskonfiguration für eine Stromversorgungsvorrichtung, welche an die mehreren Eingabe-/Ausgabeeinheiten angeschlossen ist; und
eine zweite Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Verbindungskonfiguration der über die Eingabeeinheit eingegebenen Stromversorgungsvorrichtung, wobei
die Rauschbestimmungseinheit eingerichtet ist, den Rauscheinkoppelungsweg zu bestimmen auf Basis der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, wie durch die serielle Kommunikationsfunktion gewonnen, und der Verbindungskonfiguration der Stromversorgungsvorrichtung, wie durch die zweite Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Steuersystem und insbesondere ein Steuersystem, welches in der Lage ist, einen Einkoppelungsweg von Rausch- und Störsignalen zu bestimmen, welche in hintereinander geschaltete Eingabe-/Ausgabeeinheiten eingekoppelt werden.
  • Zum Stand der Technik
  • Bei Steuersystemen, in denen eine Steuerung und Eingabe-/Ausgabeeinheiten in serieller Kommunikation hintereinandergeschaltet sind („daisy-chained“), kann externes Rauschen ein Faktor sein, welcher zwischen den Einrichtungen Kommunikationsfehler verursacht. Insbesondere bei einem in industrieller Umgebung, wie einer Fabrik, eingesetztem Steuersystem kann ein externes Rauschen häufig Kommunikationsfehler verursachen und deshalb besteht ein Bedarf an Gegenmaßnahmen. Bei durch externes Rauschen verursachten Kommunikationsfehlern ist es häufig schwierig, den Verlauf der Einkoppelung zu bestimmen (zu finden), sodass die Ursache nicht ermittelt werden kann, oder es braucht eine lange Zeit, um die Ursache aufzufinden. Um derartige Probleme frühzeitig zu überwinden ist es deshalb wichtig, den Verlauf (Weg) der Einkoppelung von Rausch- und Störsignalen zu ermitteln.
  • Bezüglich des Standes der Technik beschreibt die japanische offengelegte Patentanmeldung 2011-103545 eine Technik, bei welcher Detektionseinheiten für externes Rauschen an mehrere Schaltungen angeschlossen sind, bei denen die Einkoppelung von externen Rauschsignalen erwartet wird, wobei mit den Detektionseinheiten für externes Rauschen detektierte Daten in einer Aufzeichnungseinheit gespeichert werden und die Art und der Einkoppelungsweg des Rauschens durch Vergleich der gespeicherten Daten mit Daten bei Normalverlauf bestimmt werden.
  • Bei Anwendung dieser Technik sind jedoch im Allgemeinen Detektionsschaltungen erforderlich zur Verwendung mit allen Einkoppelungswegen für externes Rauschen, sodass die Schaltungsgröße stark anwächst und auch die Kosten erhöht werden.
  • Die offengelegte japanischen Patentanmeldung 2010-004144 beschreibt eine Steuerung mit einer seriellen Kommunikationsfunktion einschließlich einer Phasendetektionsschaltung, welche eine Phasendifferenz zwischen einer ansteigenden oder einer abfallenden Flanke serieller Daten aufgrund von externem Rauschen oder dergleichen und eine Phase eines Referenztaktgebers als Phasendaten ausgibt.
  • Diese Steuerung kann zwar das Auftreten des Eindringens eines externen Rauschens durch Detektion der hierdurch verursachten Phasendifferenz ermitteln, jedoch kann der Einkoppelungsweg des externen Rauschens nicht bestimmt werden.
  • Die DE 10 2013 015 358 A1 betrifft ein Steuersystem mit einer Steuerung mit einer seriellen Kommunikationsfunktion und einer Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabeeinheiten mit Retaktfunktion, wobei die Steuerung und die Eingabe-/Ausgabeeinheiten hintereinander geschaltet sind. Eine Eingabe-/Ausgabeeinheit enthält eine Phasendetektionsschaltung zum Detektieren einer Phase einer ansteigenden oder abfallenden Flanke serieller Daten, welche über eine serielle Kommunikation empfangen werden, und zum Ausgeben einer Phasendifferenz zwischen der Phase der ansteigenden oder abfallenden Flanke der seriellen Daten und einer Phase eines Referenztaktes als Phasendifferenzdaten, eine Phasenbestimmungsschaltung zum Bestimmen, ob die von der Phasendetektionsschaltung ausgegebene Phasendifferenz einen vorgegebenen Bereich überschreitet, und zum Ausgeben eines Bestimmungssignals, wenn festgelegt wird, dass die Phasendifferenzdaten den vorgegebenen Bereich überschreiten, und eine erste Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Frequenz der durch die Phasenbestimmungsschaltung ausgegebenen Bestimmungssignale. Die Steuerung enthält eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, aufgezeichnet durch die erste Aufzeichnungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit durch die serielle Kommunikationsfunktion, eine Rauschbestimmungseinheit zum Spezifizieren eines Rauscheinkopplungsweges auf Basis der mit der Erfassungseinheit gewonnenen Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten und eine Mitteilungseinheit zum Mitteilen des durch die Rauschbestimmungsseinheit bestimmten Rauscheinkopplungsweges. Die Rauschbestimmungseinheit bestimmt den Rauschkopplungsweg auf Basis der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, wie durch die serielle Kommunikationsfunktion gewonnen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steuersystems mit einer Steuerung sowie Eingabe-/Ausgabeeinheiten in Hintereinanderschaltung („daisy-chained“) mit serieller Kommunikation, wobei das Steuersystem in der Lage ist, Rausch- und Störsignale einfach in der Verbindungskonfiguration des Steuersystems zu ermitteln, .
  • Erfindungsgemäß enthält das Steuersystem:
    • eine Steuerung mit einer seriellen Kommunikationsfunktion; und eine Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabeeinheiten mit einer Referenzzeitfunktion, wobei die Steuerung und die Eingabe-/Ausgabeeinheiten hintereinander geschaltet sind („daisychained“) und die Eingabe-/Ausgabeeinheit aufweist: eine Phasendetektionsschaltung zum Detektieren einer Phase einer ansteigenden oder abfallenden Flanke von seriellen Daten, welche über eine serielle Kommunikation empfangen werden, und zum Ausgeben einer Phasendifferenz zwischen der Phase der ansteigenden bzw. abfallenden Flanke der seriellen Daten und einer Phase der Referenzzeit als Phasendifferenzdaten; eine Phasenbestimmungsschaltung zum Bestimmen, ob die von der Phasendetektionsschaltung abgegebenen Phasendifferenzdaten einen vorgegebenen Bereich überschreiten oder nicht und zum Ausgeben eines Bestimmungssignals wenn festgestellt wird, dass die Phasendifferenzdaten den vorgegebenen Bereich überschreiten; und eine erste Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Frequenz des Bestimmungssignals, welches durch die Phasenbestimmungsschaltung ausgegeben wird. Weiterhin enthält die Steuerung: eine Erfassungseinheit zum Bestimmen der Frequenz der Bestimmungssignale bezüglich jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, welche durch die erste Aufzeichnungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit durch die seriellen Kommunikationsfunktion aufgezeichnet ist; eine Rauschbestimmungseinheit, zum Bestimmen eines Einkoppelungsweges des Rauschens auf Basis der Frequenz des Bestimmungssignals jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, wie durch die Gewinnungseinheit gewonnen; und eine Mitteilungseinheit zum Mitteilen des Einkoppelungsweges des Rauschens, wie es durch die Rauschbestimmungseinheit bestimmt ist.
  • Die Steuerung weist weiterhin auf: eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Verbindungskonfiguration einer Stromversorgungseinrichtung, die an die mehreren Eingabe-/Ausgabeeinheiten angeschlossen ist; und eine zweite Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Verbindungskonfiguration der Stromversorgungseinrichtung der Stromversorgungseinrichtung, wie durch die Eingabeeinheit eingegeben, wobei die Rauschbestimmungseinheit eingerichtet sein kann, den Einkoppelungsweg des Rauschens auf Basis der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten zu bestimmen, welche gewonnen wird durch die serielle Kommunikationsfunktion und die Verbindungskonfiguration der Stromversorgungseinrichtung, welche durch die zweite Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet ist.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, einen Einkoppelungsweg von Rausch- und Störsignalen zu bestimmen, ohne dass ein besonderer Aufbau hierfür vorgesehen sein müsste, wie eine externe Detektionseinheit für das Rauschen. Weiterhin ist es möglich, festzustellen, ob der Einkoppelungsweg für das Rauschen über eine Signalleitung der seriellen Kommunikation oder über eine Stromversorgungsleitung geht, welche an die Eingabe-/Ausgabeeinheit angeschlossen ist. Weiterhin ist es möglich, festzustellen, ob das Rauschen auf der Stromversorgungsleitung aus der Stromversorgungseinrichtung stammt oder in ein Kabel eingekoppelt ist, welches die Eingabe-/Ausgabeeinheit und die Stromversorgungseinrichtung verbindet.
  • Figurenliste
  • Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Figuren:
    • 1 zeigt ein Steuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 zeigt den Aufbau der Detektionsschaltung für das Rauschen (nachfolgend: Rauschdetektionsschaltung), welche in jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten des Steuersystems gemäß 1 installiert ist;
    • 3 ist ein Blockdiagramm hauptsächlicher Komponenten zur Erläuterung jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten des Steuersystems gemäß 1;
    • 4A und 4B zeigen ein Verfahren zum Bestimmen eines Einkoppelungsweges von externem Rauschen, welches in die Stromversorgungseinheit des Steuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingekoppelt wird;
    • 5 zeigt als Beispiel die Mitteilung des Einkoppelungsweges von externem Rauschen, welches in die Stromversorgungseinheit des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingekoppelt wird;
    • 6A und 6B erläutern ein Verfahren zum Bestimmen des Einkoppelungsweges von externem Rauschen, welches in eine Kommunikationsleitung des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels eingekoppelt wird;
    • 7 zeigt ein Beispiel der Mitteilung des Einkoppelungsweges von externem Rauschen, welches in die Kommunikationsleitung des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingekoppelt wird;
    • 8 zeigt ein Beispiel einer Bildschirmdarstellung, wo eine Verbindungskonfiguration einer Stromversorgungseinrichtung eines Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eingegeben wird;
    • 9 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen des Einkoppelungsweges von externem Rauschen, welches in die Stromversorgungseinrichtung des Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingekoppelt wird; und
    • 10 zeigt ein Beispiel für die Mitteilung des Einkoppelungsweges von externem Rauschen, welches in die Stromversorgungseinrichtung des Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingekoppelt wird.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
  • <Erstes Ausführungsbeispiel>
  • Zunächst wird ein Steuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf 1 beschrieben.
  • Ein Steuersystem 1 ist so konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabeeinheiten (IO-Einheiten) 21 bis 25 in einer Hintereinanderschaltung („daisy chained“) an eine Steuerung 10 mit serieller Kommunikationsfunktion angeschlossen sind. Jede der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 ist so eingerichtet, dass ein Schaltkreis, welcher Kommunikationsdaten von einer vorgeschalteten Einrichtung empfängt, und ein Schaltkreis, welcher Kommunikationsdaten von einer nachgeschalteten Einrichtung empfängt, jeweils mit Rauschdetektionseinrichtungen versehen ist (weiter unten näher beschrieben). Die Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 werden aus mehreren Stromversorgungseinrichtungen 31 bis 33 mit Strom versorgt.
  • 2 zeigt den Aufbau einer Rauschdetektionsschaltung 50, welche in jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 gemäß 1 installiert ist.
  • Wie 2 zeigt, hat die Rauschdetektionsschaltung 50 eine Phasendetektionsschaltung 51 und eine Phasenbestimmungsschaltung 54. Die Phasendetektionsschaltung 51 und die Phasenbestimmungsschaltung 54 entsprechen denen der oben erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung 2010-004144 .
  • Die Phasendetektionsschaltung 51 detektiert eine Phase einer ansteigenden oder abfallenden Flanke serieller Daten, welche durch eine serielle Kommunikationsfunktion der Einrichtung empfangen werden, und gibt eine Differenz (Phasendifferenz) zwischen der detektierten Phase und der Phase eines Referenztaktes aus einem Referenztaktschaltkreis 53 als Phasendaten aus.
  • Wird ein externes Rauschen in die seriellen Daten aufgrund rauscherzeugender Umstände eingekoppelt („eingemischt“), tritt in den seriellen Daten eine Wellenformstörung auf. Tritt in den seriellen Daten eine Wellenformstörung auf, detektiert die Phasendetektionsschaltung 51, welche die seriellen Daten empfängt, eine größere Phasendifferenz als in einer normalen Periode und gibt die detektierte Phasendifferenz als Phasendaten an die Phasenbestimmungsschaltung 54. Die Phasenbestimmungsschaltung 54 ermittelt, ob die von der Phasendetektionsschaltung 51 ausgegebenen Phasendaten einen vorgegebenen Bereich überschreiten und wird festgestellt, dass die Phasendaten den vorgegebenen Bereich überschreiten, gibt die Phasenbestimmungsschaltung 54 ein Bestimmungssignal ab.
  • Die Rauschdetektionsschaltung 50 ist in eine LSI-Kommunikationssteuerung der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 eingebettet. Da die Rauschdetektionsschaltung 50 in die LSI für die Steuerung der seriellen Kommunikation der Eingabe-/Ausgabeeinheiten eingebettet ist, besteht kein Bedarf an einer getrennten Installation einer Detektionsschaltung oder dergleichen außerhalb und es ergibt sich der Vorteil, dass die Schaltung insgesamt hinsichtlich Kosten und Raumerfordernis günstig gestaltet werden kann.
  • Jede der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 enthält eine Aufzeichnungseinheit 55 zum Aufzeichnen der Ausgabefrequenz der Detektionssignale, welche für eine vorgegebenen Zeitspanne durch die Rauschdetektionsschaltung 50 (Phasenbestimmungsschaltung 54) ausgegeben werden. Die Aufzeichnungseinheit 55 kann ein interner Speicher (Zähler) der LSI für die Kommunikationssteuerung sein. In diesem Fall wird hier die Kombination aus einer Rauschdetektionsschaltung 50 und der Aufzeichnungseinheit 55 mit „Rauschzähler“ 40 bezeichnet.
  • Wie 3 zeigt, ist die Steuerung 10 eingerichtet, mit jeder der Eingabe-/Ausgabeinheiten 21, 22, ... über serielle Kommunikationswege verbunden zu werden, und die Steuerung gewinnt die Frequenz der Bestimmungssignale, die in einer LSI (Schaltung mit hohem Integrationsgrad) für die Kommunikation in jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, welche mit der Steuerung 10 durch die serielle Kommunikationsfunktion verbunden sind, aufgezeichnet sind. Jede der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21, 22, ... hat einen ersten Rauschzähler zum Empfangen von Kommunikationsdaten von einer vorgeschalteten Einrichtung (Steuerung 10 oder eine der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21, 22, ...) und einen zweiten Rauschzähler zum Empfangen von Kommunikationsdaten von nachgeschalteten Eingabe-/Ausgabeeinheiten 22, 23, ..... In 3 ist beispielsweise die Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 mit einem Zähler 41a für den Empfang von Kommunikationsdaten von der vorgeschalteten Steuerung 10 versehen und mit einem Rauschzähler 41b zum Empfang von Kommunikationsdaten von der nachgeschalteten Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 versehen.
  • Bezüglich der Zeitfolge gewinnt die Steuerung 10 die Zählwerte aus jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21, 22, ..., wobei Verfahren einsetzbar sind unter Verwendung eines Start-bits als Trigger (Auslöser) gemäß bestimmten Zeitspannen oder für jede Übertragungsperiode. Sodann wird ein Rauscheinkoppelungsweg auf Basis der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten bestimmt und der bestimmte Rauscheinkoppelweg wird auf einem Bildschirm der Steuerung 10 angezeigt.
  • Beim obigen Steuersystem 1 wird bei Einkoppelung von externem Rauschen der Wert des Rauschzählers tendenziell gemäß der nachfolgenden Beschreibung ansteigen. Unter Ausnutzung solcher Tendenzen wird der Rauscheinkoppelungsweg bestimmt.
  • Fall 1: externes Rauschen wird in eine Stromversorgungseinheit (Stromversorgungseinrichtungen 31, 32 ... und eine Stromversorungsleitung) von Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21, 22, ... eingekoppelt.
  • In diesem Fall werden nur die vorschaltseitigen und nachschaltseitigen Rauschzähler in den Eingabe-/Ausgabeeinheiten, wo externes Rauschen in die Stromversorgungseinheit eingekoppelt wird, im Zählwert ansteigen, also der vorschaltseitige Rauschzähler in der Eingabe-/Ausgabeeinheit, welche nachschaltseitig der oben genannten Eingabe-/Ausgabeeinheit angeordnet ist, und der nachgeschaltete Rauschzähler in der Eingabe-/Ausgabeeinheit, die in Bezug auf die Eingabe-/Ausgabeeinheit vorgeschaltet ist, werden im Zählwert ansteigen.
  • Fall 2: externes Rauschen wird in Kommunikationsleitungen eingekoppelt, welche Eingabe-/Ausgabeeinheiten verbinden.
  • In diesem Falle wird in Bezug auf die Kommunikationsleitung, in welche externes Rauschen eingekoppelt wird, nur der nachschaltseitige Zähler in der vorschaltseitigen Eingabe-/Ausgabeeinheit im Zählwert ansteigen und dasselbe gilt für den vorschaltseitigen Rauschzähler in der nachschaltseitig angeordneten Eingabe-/Ausgabeeinheit. Da bei einem seriellen Kommunikationssignal das Rauschen in gleicher Weise vorschaltseitig und nachschaltseitig eingekoppelt wird, werden die Zählwerte der vorstehend genannten zwei Rauschzähler einander gleich sein. Ein Vergleich der Werte dieser Rauschzähler ermöglicht deshalb eine Unterscheidung gegenüber einem Fall, bei dem externes Rauschen in eine Stromversorgungseinheit eingekoppelt wird.
  • Nachfolgend werden die obigen Fälle 1 und 2 mit weiteren Einzelheiten beschrieben werden.
  • <Fall 1>
  • Zunächst wird der Fall betrachtet, den ein externes Rauschen in eine Stromversorgungseinheit (eine Stromversorgungsvorrichtung oder eine Versorgungsleitung) einer bestimmten Eingabe-/Ausgabeeinheit eingekoppelt wird und mit einem Verfahren der Rauscheinkoppelungsweg bestimmt wird.
  • Wird beispielsweise gemäß 4A ein externes Rauschen in die Stromversorgungsvorrichtung 31 der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt (eingemischt), erfolgt die Bestimmung des Rauscheinkoppelweges wie folgt: entsprechend 4B hat die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 einen vorgeschalteten Rauschzähler 42a und einen nachgeschalteten Rauschzähler 42b; die Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 hat einen vorgeschalteten Rauschzähler 43a und einen nachgeschalteten Rauschzähler 43b; und die Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 hat einen vorgeschalteten Rauschzähler 44a und einen nachgeschalteten Rauschzähler 44b.
  • [Weg von der Steuerung 10 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 nach Fig. 4A]
  • Da das serielle Kommunikationssignal auf dem Weg nicht durch externes Rauschen beeinflusst wird, werden der Zählwert des vorgeschalteten Rauschzählers 41a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 41 und der Zählwert des vorgeschalteten Rauschzählers 42a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 nicht erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 23]
  • Das serielle Kommunikationssignal, welches von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 übertragen wird, ist ein normales (ungestörtes) Kommunikationssignal. Da aber entsprechend 4A ein externes Rauschen in die Stromversorgungsvorrichtung 31 der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt wird, wird die Wellenform des seriellen Kommunikationssignals in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 gestört. Deshalb wird der Zählwert des vorgeschalteten Rauschzählers 43a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 24]
  • Da ein externes Rauschen in die Stromversorgungsvorrichtung 31 der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt ist, wird das von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 übertragene Kommunikationssignal anormal (gestört). In diesem Fall wird der Zählwert des vorgeschalteten Rauschzählers 44a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 zur nachfolgenden Stufe]
  • Wenn in eine Eingabe-/Ausgabeeinheit mit Referenztaktfunktion ein serielles Signal eingegeben wird, wird das serielle Signal in Form von Bit-Strom-Daten durche ein Schaltung in der LSI-Schaltung für eine Steuerung in der Eingabe-/Ausgabeeinheit gepuffert und das serielle Signal wird auf Basis der internen Taktgabe der Eingabe-/Ausgabeeinheit ausgegeben.
  • Deshalb ist zwar das in die Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 eingegebene Kommunikationssignal anormal, jedoch das von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 ausgegebene Kommunikationssignal hat eine normale Wellenform ohne Störungen aufgrund von Rauschen. Deshalb wird der Zählwert des Rauschzählers in der Eingabe-/Ausgabeeinheit, welche der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 folgt, nicht erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 23]
  • Da bezüglich des von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 übertragenen Kommunikationssignals ein externes Rauschen in die Stromversorgungsrichtung 31 der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt ist, wird durch die Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 ein anormales Kommunikationssignal empfangen. Deshalb wird der Zählwert des nachgeschalteten Rauschzählers 43b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 22]
  • Da in die Stromversorgungsvorrichtung 31 der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 ein externes Rauschen eingekoppelt ist, wird das Kommunikationssignal von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 anormal. In diesem Falle wird der Zählwert des nachgeschalteten Rauschzählers 42b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 zur vorgeschalteten Stufe]
  • Das von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 in Vorschaltrichtung abgegebene Kommunikationssignal ist normal. Deshalb wird der Zählwert im Rauschzähler in Vorschaltrichtung in Bezug auf die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 nicht erhöht.
  • Die Steuerung 10 gewinnt die Werte der Rauschzähler, wie sie in den oben beschriebenen Stufen erhalten werden, und die gewonnenen Werte der Rauschzähler werden in einer Speichereinrichtung in der Steuerung 10 gespeichert. Beim beschriebenen Beispiel werden also in der Speichereinrichtung die Zählwerte des nachgeschalteten Rauschzählers 42b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22, die Zählwerte in den vorgeschalteten und nachgeschalteten Rauschzählern 43a und 43b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 und der Zählwert des vorgeschalteten Rauschzählers 44a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 24 erhöht.
  • Werden Zählwerte wie oben beschrieben gewonnen, wird festgestellt, dass ein externes Rauschen in die Stromversorgungseinheit (Stromleitung und Stromversorgungsvorrichtung) der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt ist. Sodann wird die so bestimmte Position einer Bedienungsperson durch Anzeige der Position auf einem Bildschirm der Steuerung 10, beispielsweise gemäß 5 mitgeteilt. Neben der Bildschirmdarstellung kann die Mitteilung auch durch eine LED oder eine Lampe oder dergleichen erfolgen.
  • <Fall 2>
  • Nunmehr wird ein Verfahren betrachtet zum Bestimmen des Rauscheinkoppelungsweges in einem Fall, bei dem ein externes Rauschen in eine Kommunikationsleitung eingekoppelt wird, welche Eingabe-/Ausgabeeinheiten verbindet.
  • Bei einem Beispiel gemäß 6A wird externes Rauschen in die Kommunikationsleitung eingekoppelt, welche die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und die Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 verbindet, und der Rauscheinkoppelungsweg wird wir nachfolgend beschrieben bestimmt.
  • [Weg von der numerischen Steuerung 10 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 22]
  • Da das serielle Kommunikationssignal auf diesem Weg nicht durch externes Rauschen beeinflusst wird, werden der Zählwert des vorgeschalteten Rauschzählers 41a (nicht dargestellt) in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 und der Zählwert in dem vorgeschalteten Rauschzähler 42a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 nicht erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 23]
  • Da ein externes Rauschen über die Kommunikationsleitung zwischen der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt wird, ist die Wellenform des in die Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingegebenen seriellen Kommunikationssignals gestört. Deshalb wird der Zählwert des nachgeschalteten Rauschzählers 43a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 zur nachfolgenden Stufe]
  • Obwohl, wie oben beschrieben, die gestörte Kommunikationswellenform in die Eingabe-/Ausgabeeinheit mit Referenztaktfunktion eingegeben wird, gibt die Eingabe-/Ausgabeeinheit ein normales Kommunikationssignal aus. Obwohl also eine gestörte Kommunikationswellenform in die Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 mit Referenztaktfunktion eingegeben wird, sind die von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 ausgegebenen Daten normale Daten. Deshalb wird der Zählwert des Rauschzählers in jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten 24,... nachschaltseitig der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 nicht erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 zur Eingabe-/Ausgabeeinheit 22]
  • Da externes Rauschen über die Kommunikationsleitung zwischen der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt wird, ist die Wellenform des seriellen Kommunikationssignals, welches von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 in die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 eingegeben wird, gestört. Deshalb wird der Zählwert des nachgeschalteten Rauschzählers 42b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 erhöht.
  • [Weg von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 zur vorgeschalteten Stufe]
  • Das Kommunikationssignal, welches von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 in Vorschaltrichtung abgegeben wird, ist normal. Deshalb wird der Zählwert des nachgeschalteten Rauschzählers 41b (nicht dargestellt) in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 nicht erhöht.
  • Die Steuerung 10 gewinnt die so gewonnenen Werte der Rauschzähler aus den Eingabe-/Ausgabeeinheiten und speichert die Werte in einer Speichereinrichtung in der Steuerung. Wenn der Wert des Bestimmungssignals des nachgeschalteten Rauschzählers 42b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und der Wert des Bestimmungssignals des nachgeschalteten Rauschzählers 43a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 gegenüber den abgespeicherten Daten ansteigen, wird festgestellt, dass ein externes Rauschen vorliegt, welches in die Kommunikationsleitung zwischen der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 eingekoppelt ist. Sodann wird die so ermittelte Position der Bedienungsperson auf einem Bildschirm der Steuerung angezeigt, beispielsweise gemäß 7, oder mittels einer LED.
  • Auf diese Weise ist es mit einem Steuersystem nach diesem Ausführungsbeispiel möglich, einen Rauscheinkoppelweg zu bestimmen, ohne dass hierzu aufwändige Konfigurationen erforderlich wären, wie eine externe Rauschdetektionseinheit, und es kann ermittelt werden, ob der Rauscheinkoppelweg eine Signalleitung für eine serielle Kommunikation ist oder eine Stromversorgungsleitung zu den Eingabe-/Ausgabeeinheiten.
  • <Zweites Ausführungsbeispiel>
  • Bei einem Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Einkoppelweg von externem Rauschen, welches in eine Stromversorgungsvorrichtung in einer Stromversorgungseinheit oder eine Stromversorgungsleitung eingekoppelt wird, bestimmt auf Basis von Informationen bezüglich einer Verbindungskonfiguration der Stromversorgungsvorrichtung zu mehreren Eingabe-/Ausgabeeinheiten. Der grundlegende Aufbau des Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht dem Aufbau nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Betriebsstrom für die Eingabe-/Ausgabeeinheiten wird von der Stromversorgungsvorrichtung geliefert. Die Verbindung von der Stromversorgungsvorrichtung zu den Eingabe-/Ausgabeeinheiten muss nicht notwendig eine eins-zu-eins-Verbindung sein. In vielen Fällen kann zur Einsparung von Raum und Kosten eine Stromversorgungsvorrichtung Strom zu mehreren Eingabe-/Ausgabeeinheiten liefern.
  • Eine Steuerung 10 ist eingerichtet für die Eingabe einer Verbindungskonfiguration einer Stromversorgungsvorrichtung, die mit mehreren Eingabe-/Ausgabeeinheiten verbunden ist, wie oben beschrieben. 8 zeigt ein Beispiel für eine Bildschirmdarstellung mit einer Steuerung 10, bei der n Eingabe-/Ausgabeeinheiten als nachgeordnete Einheiten in Bezug auf eine Steuerung 10 als Haupteinheit hintereinandergeschaltet („daisy-chained“) sind und bei der x Stromversorgungsvorrichtungen bezüglich dieser Eingabe-/Ausgabeeinheiten vorgesehen sind, wobei die Zuordnung, welche Stromversorgungsvorrichtung Strom zu welcher Eingabe-/Ausgabeeinheit als nachgeordnete Einheit liefert, über den Anzeigebildschirm von der Steuerung 10 eingegeben wird. Die Verbindungskonfiguration bezüglich der Stromeingabe ist in der Steuerung 10 mittels einer Aufzeichnungseinheit (nicht dargestellt) abgespeichert.
  • Die Steuerung 10 bestimmt einen Rauscheinkoppelungsweg auf Basis der Frequenz von Bestimmungssignalen jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, gewonnen mittels einer seriellen Kommunikationsfunktion und der Verbindungskonfiguration der Stromquelle für jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, wie durch die Aufzeichnungseinheit der Steuerung 10 aufgezeichnet ist.
  • Wie beim ersten Ausführungsbeispiel können ein Fall, bei dem externes Rauschen in eine Stromversorgungseinheit (Stromleitung und Stromversorgungsvorrichtung) eingekoppelt wird, und ein Fall, bei dem externes Rauschen in eine Kommunikationsleitung eingekoppelt wird, auf Basis der Frequenz der Bestimmungssignale jeder Eingabe-/Ausgabeeinheit, wie durch die serielle Kommunikationsfunktion gewonnen, unterschieden werden. Sind aber mehrere Eingabe-/Ausgabeeinheiten innerhalb einer Werkzeugmaschine installiert, wird häufig Strom in einige der Eingabe-/Ausgabeeinheiten aus einer gemeinsamen Stromversorgungsvorrichtung eingespeist. Wird dabei externes Rauschen in die gemeinsame Stromversorgungsvorrichtung eingekoppelt, dann wird das externe Rauschen in die Stromversorgungseinheiten aller Eingabe-/Ausgabeeinheiten eingekoppelt, welche an die gemeinsame Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen sind.
  • Bei einer Verbindungskonfiguration des Steuersystems 1 gemäß 9A werden von den Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 zwei Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 und 22 mit Strom aus einer Stromversorgungsvorrichtung 31 versorgt und drei Eingabe-/Ausgabeeinheiten 23 bis 25 werden mit Strom aus einer Eingabe-/Ausgabeeinheit 32 versorgt.
  • Beim Steuersystem 1 nach 9A werden zur Spezifizierung, welche der Stromversorgungsvorrichtungen an welche Eingabe-/Ausgabeeinheit angeschlossen ist, abgekürzte Namen der Stromversorgungsvorrichtungen, welche mit den jeweilige Eingabe-/Ausgabeeinheiten 21 bis 25 verbunden sind, in die Steuerung 10 eingegeben. Wird in diesem Fall externes Rauschen in die Stromversorgungsvorrichtung 31 eingekoppelt, wird externes Rauschen auch in die Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 und die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 eingekoppelt, welche an die Stromversorgungsvorrichtung 31 angeschlossen sind. Deshalb werden entsprechend 9B die Werte der vor- und nachgeschalteten Rauschzähler 41a und 41b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 21, die Werte der vor- und nachgeschalteten Rauschzähler 42a und 42b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und der Wert des vorgeschalteten Rauschzählers 43a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 erhöht, so wie beim oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, die Steuerung 10 durch Analyse der Werte der Rauschzähler feststellen, dass ein externes Rauschen in die Stromversorgungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und die Stromversorgungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 eingekoppelt ist.
  • Weiterhin kann aufgrund der Informationen bezüglich der Verbindungskonfiguration der Stromversorgungseinheit, welche in die Steuerung 10 eingegeben ist, festgestellt werden, dass die Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 und die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 an dieselbe Stromversorgungsvorrichtung 31 angeschlossen sind und es kann festgestellt werden, dass ein externes Rauschen in die Stromversorgungsvorrichtung 31 eingekoppelt ist. Die ermittelte Position kann beispielsweise gemäß 10 auf einem Bildschirm der Steuerung 10 angezeigt werden oder sie kann der Bedienungsperson mittels einer LED oder dergleichen mitgeteilt werden.
  • Werden der Wert des nachgeschalteten Rauschzählers 41b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 21, der Wert der vor- und nachgeschalteten Rauschzähler 42a und 42b in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 und der Wert des vorgeschalteten Rauschzählers 43a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 23 erhöht, wie oben beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, kann die Steuerung 10 die Einkopplung des externen Rauschens in die Stromversorgungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 spezifizieren.
  • Weiterhin kann aufgrund der Informationen bezüglich der Verbindungskonfiguration der Stromversorgungsvorrichtung, welche in die Steuerung 10 eingegeben ist, erkannt werden, dass die Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 und die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 an dieselbe Stromversorgungsvorrichtung 31 angeschlossen sind. Würde Rauschen in die Stromversorgungsvorrichtung 31 eingekoppelt, würde auch der Wert des Rauschzählers 41a in der Eingabe-/Ausgabeeinheit 21 erhöht. Da aber, wie beschrieben, der Wert des Rauschzählers 41a nicht erhöht ist, kann die Steuerung 10 feststellen, dass ein externes Rauschen in das Kabel eingekoppelt ist, welches die Stromversorgungsvorrichtung 31 und die Eingabe-/Ausgabeeinheit 22 verbindet, nicht aber in die Stromversorgungsvorrichtung 31.
  • Auf diese Weise werden im Steuersystem gemäß den Ausführungsbeispielen Informationen bezüglich der Verbindungskonfiguration der Stromquelle bezüglich jeder Eingabe-/Ausgabeeinheit in der Aufzeichnungseinheit der Steuerung aufgezeichnet und es kann auf Basis dieser Informationen bezüglich der Verbindungskonfiguration der Stromquelle und der Frequenz der Bestimmungssignale, wie durch die Rauschzähler jeder Eingabe-/Ausgabeeinheit gezählt, bestimmt werden, ob das Rauschen aus der Versorgungsleitung von der Stromversorgungsquelle stammt oder über das Kabel eingekoppelt ist, welches die Eingabe-/Ausgabeeinheit und die Stromversorgungsvorrichtung verbindet.
  • Oben wurden zwar Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, jedoch ist diese nicht darauf beschränkt; vielmehr sind verschiedene Konfigurationen möglich durch passende Änderungen der Ausführungsbeispiele.
  • Zwar wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Verbindungskonfiguration der Stromquellen im Steuersystem manuell eingegeben für den Fall, dass die Eingabe-/Ausgabeeinheiten eingesetzt werden mit einer Konfiguration, die in der Lage ist, Informationen bezüglich der Stromversorgungsvorrichtung zu gewinnen, jedoch können Informationen bezüglich der Verbindungskonfiguration der Versorgungsvorrichtung auch automatisch gewonnen werden.

Claims (1)

  1. Steuersystem, aufweisend: eine Steuerung mit einer seriellen Kommunikationsfunktion; und eine Mehrzahl von Eingabe-/Ausgabeeinheiten mit Retaktfunktion, wobei die Steuerung und die Eingabe-/Ausgabeeinheiten hintereinander geschaltet sind, und wobei eine Eingabe-/Ausgabeeinheit enthält: eine Phasendetektionsschaltung zum Detektieren einer Phase einer ansteigenden oder abfallenden Flanke serieller Daten, welche über eine serielle Kommunikation empfangen werden, und zum Ausgeben einer Phasendifferenz zwischen der Phase der ansteigenden oder abfallende Flanke der seriellen Daten und einer Phase eines Referenztaktes als Phasendifferenzdaten; eine Phasenbestimmungsschaltung zum Bestimmen, ob die von der Phasendetektionsschaltung ausgegebene Phasendifferenz einen vorgegebenen Bereich überschreitet, und zum Ausgeben eines Bestimmungssignals wenn festgestellt wird, dass die Phasendifferenzdaten den vorgegebenen Bereich überschreiten; und eine erste Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Frequenz der durch die Phasenbestimmungsschaltung ausgegebenen Bestimmungssignale, und wobei die Steuerung enthält: eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, aufgezeichnet durch die erste Aufzeichnungseinheit der Eingabe-/Ausgabeeinheit durch die serielle Kommunikationsfunktion; eine Rauschbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Rauscheinkoppelungsweges auf Basis der mit der Erfassungseinheit gewonnenen Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten; eine Mitteilungseinheit zum Mitteilen des durch die Rauschbestimmungseinheit bestimmten Rauscheinkoppelungsweges, eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Verbindungskonfiguration für eine Stromversorgungsvorrichtung, welche an die mehreren Eingabe-/Ausgabeeinheiten angeschlossen ist; und eine zweite Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen der Verbindungskonfiguration der über die Eingabeeinheit eingegebenen Stromversorgungsvorrichtung, wobei die Rauschbestimmungseinheit eingerichtet ist, den Rauscheinkoppelungsweg zu bestimmen auf Basis der Frequenz der Bestimmungssignale jeder der Eingabe-/Ausgabeeinheiten, wie durch die serielle Kommunikationsfunktion gewonnen, und der Verbindungskonfiguration der Stromversorgungsvorrichtung, wie durch die zweite Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet.
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