-
Technischer Bereich
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Erweiterungsbasiseinheit, ein Steuerungsgerät, ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren.
-
Stand der Technik
-
Bekannte Techniken zum Erzielen einer Mehrfachredundanz von Zentrale-Verarbeitungseinheit (CPU)-Modulen verbessern die Zuverlässigkeit von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen). Beispielsweise beschreibt Patentliteratur 1 eine Technik zum Bereitstellen einer Zweifachredundanz unter Verwendung von zwei CPU-Modulen, welche jeweils mit einem gemeinsamen Rückverfolgungskabel verbunden sind, um den Zustand des anderen CPU-Moduls zu identifizieren, und einer Erweiterungsbasiseinheit für CPU-Zweifachredundanz, welche mit zwei Hauptbasiseinheiten verbindbar ist, welche jeweils mit dem entsprechenden CPU-Modul verbunden sind.
-
Zitierungsliste
-
Patentliteratur
-
Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2007 - 164 722
-
Kurzbeschreibung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Die Erweiterungsbasiseinheit kann mit einer zusätzlichen Erweiterungsbasiseinheit verbunden werden. In einem in Patentliteratur 1 beschriebenen Beispiel ist eine zusätzliche Erweiterungsbasiseinheit nachfolgend zu der Erweiterungsbasiseinheit für CPU-Zweifachredundanz installiert, und die Erweiterungsbasiseinheit für CPU-Zweifachredundanz und die zusätzliche Erweiterungsbasiseinheit sind miteinander unter Verwendung eines einzigen Kabels verbunden. Wenn die Erweiterungsbasiseinheit für CPU-Zweifachredundanz keine ausreichende Anzahl von Eingabe/Ausgabe (I/O)-Modulen aufnehmen kann, muss beispielsweise eine zusätzliche Erweiterungsbasiseinheit installiert werden.
-
Die Ausdrücke „vorangehen“ und „nachfolgen“ werden relativ zu der Hauptbasiseinheit verwendet. In dem Beispiel in Patentliteratur 1 ist die Erweiterungsbasiseinheit für CPU-Zweifachredundanz „nachfolgend“ zu der Hauptbasiseinheit und „vorangehend“ zu der zusätzlichen Erweiterungsbasiseinheit.
-
In Patentliteratur 1 sind die Erweiterungsbasiseinheit für CPU-Zweifachredundanz und die zusätzliche Erweiterungsbasiseinheit unter Verwendung eines einzigen Kabels verbunden. Wenn bei dieser Architektur eine Störung, wie beispielsweise ein Bruch oder eine Abnutzung des Kabels auftritt, tritt eine Störung in einer Kommunikation zwischen den CPU-Modulen und Komponenten auf, welche mit der zusätzlichen Erweiterungsbasiseinheit verbunden sind. Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technik kann daher nicht ausreichend sein, um die Zuverlässigkeit von SPSen bereitzustellen.
-
In Reaktion auf das obige Problem ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Erweiterungsbasiseinheit bereitzustellen, welche mit einer anderen Erweiterungsbasiseinheit durch mehrfach-redundante Kabel verbindbar ist.
-
Lösung des Problems
-
Um das obige Ziel zu erreichen, umfasst eine Erweiterungsbasiseinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Eingabeverbinder, welcher durch ein Kabel mit einem Verbinder in einer vorangehenden Basiseinheit kommunikativ verbindbar ist, um einen Empfang eines Signals von der vorangehenden Basiseinheit zu ermöglichen, und mehrere Ausgabeverbinder, welche jeweils durch ein Kabel mit einem Verbinder von mehreren Verbindern in einer nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit kommunikativ verbindbar sind, um eine Übertragung des durch den Eingabeverbinder empfangenen Signals an die nachfolgende Erweiterungsbasiseinheit zu ermöglichen.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
-
Die Erweiterungsbasiseinheit gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist mit einer zusätzlichen Erweiterungsbasiseinheit durch mehrfach-redundante Kabel verbindbar.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine Konfiguration eines Steuerungssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt eine Konfiguration einer Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 3 zeigt eine Konfiguration einer Hauptbasiseinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 4 zeigt eine Konfiguration eines CPU-Moduls in Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 5 zeigt ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration der Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Vorgangs eines Eingabewechsels, welcher durch die Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird;
- 7 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Vorgangs eines Ausgabewechsels, welcher durch die Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird;
- 8 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Vorgangs einer Wechselsteuerung, welcher durch das CPU-Modul in Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird;
- 9 zeigt eine Konfiguration einer Erweiterungsbasiseinheit gemäß einer Abwandlung von Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung;
- 10 zeigt eine Konfiguration einer Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung;
- 11 zeigt eine Konfiguration einer Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung; und
- 12 zeigt ein Beispiel einer Übertragungszieltabelle, welche in einem Speicher in der Erweiterungsbasiseinheit gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung gespeichert ist.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
Ein Steuerungssystem gemäß einer oder mehr Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen dieselben oder ähnliche Komponenten in den Zeichnungen.
-
Ausführungsform 1
-
Ein Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 wird mit Bezug zu 1 beschrieben. Das Steuerungssystem 1000 bezieht beispielsweise einen Sensorwert von einem Sensor und steuert eine Werkzeugmaschine basierend auf dem Sensorwert. Das Steuerungssystem 1000 umfasst ein Steuerungsgerät 1a, ein Steuerungsgerät 1b, ein Steuerungsgerät 2a und ein Steuerungsgerät 2b. Das Steuerungsgerät 2a und das Steuerungsgerät 2b sind miteinander durch ein Rückverfolgungskabel TC kommunikativ verbunden. Das Steuerungsgerät 2a und das Steuerungsgerät 1a sind miteinander durch ein Busverbindungskabel C11 kommunikativ verbunden. Auf gleiche Weise sind das Steuerungsgerät 2b und das Steuerungsgerät 1a miteinander durch ein Busverbindungskabel C12 kommunikativ verbunden. Das Steuerungsgerät 1a und das Steuerungsgerät 1b sind miteinander durch ein Busverbindungskabel C21 und ein Busverbindungskabel C22 kommunikativ verbunden. Auf gleiche Weise sind das Steuerungsgerät 1b und ein zusätzliches nicht-dargestelltes Steuerungsgerät miteinander durch ein Busverbindungskabel C31 und ein Busverbindungskabel C32 kommunikativ verbunden. Das andere nicht-dargestellte Steuerungsgerät kann mit noch einem zusätzlichen Steuerungsgerät durch Busverbindungskabel kommunikativ verbunden sein. Das Steuerungssystem 1000 ist ein Beispiel eines Steuerungssystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die Busverbindungskabel C sind Beispiele von Kabeln gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Zur Vereinfachung können das Steuerungsgerät 1a und das Steuerungsgerät 1b nachfolgend kollektiv als Steuerungsgeräte 1 bezeichnet sein. Auf gleiche Weise können das Steuerungsgerät 2a und das Steuerungsgerät 2b nachfolgend kollektiv als Steuerungsgeräte 2 bezeichnet sein. Das Gleiche gilt für die anderen Komponenten, die später beschrieben werden.
-
In dem Steuerungssystem 1000 stellen das Steuerungsgerät 2a und das Steuerungsgerät 2b die Zweifachredundanz der Steuerungsgeräte 2 bereit. In dem Steuerungssystem 1000 stellen das Busverbindungskabel C21 und das Busverbindungskabel C22 die Zweifachredundanz der Busverbindungskabel bereit, welche das Steuerungsgerät 1a und das Steuerungsgerät 1b verbinden. In dem Steuerungssystem 1000 sind die Steuerungsgeräte 1 in Reihe verbunden mit den Steuerungsgeräten 2.
-
Jedes Steuerungsgerät 1 umfasst eine Erweiterungsbasiseinheit 10, ein I/O-Modul 11 und eine Energieversorgung 12. Das I/O-Modul 11 und die Energieversorgung 12 sind mit nicht-dargestellten Slots in der Erweiterungsbasiseinheit 10 verbunden. Das I/O-Modul 11 ist mit einem nicht-dargestellten Sensor und einer nicht-dargestellten Werkzeugmaschine kommunikativ verbunden. Die Energieversorgung 12 versorgt die Erweiterungsbasiseinheit 10 und das I/O-Modul 11 mit Energie. Die Erweiterungsbasiseinheit 10 kommuniziert mit den Komponenten, welche mit den nicht-dargestellten Slots verbunden sind, und kommuniziert auch mit anderen Basiseinheiten, welche durch die Busverbindungskabel verbunden sind. Diese in dem Steuerungsgerät 1 enthaltenen Komponenten ermöglichen es den Steuerungsgeräten 2, mit dem Steuerungsgerät 1 zu kommunizieren und den Sensor und die Werkzeugmaschine, welche mit dem I/O-Modul 11 verbunden sind, zu steuern. Das Steuerungsgerät 1 kann mehrere I/O-Module 11 oder mehrere Energieversorgungen 12 umfassen. Das Steuerungsgerät 1 ist ein Beispiel eines Steuerungsgerätes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Das I/O-Modul 11 ist ein Beispiel eines Eingabe-Ausgabe-Moduls gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Der Sensor und die Werkzeugmaschine sind Beispiele von externen Geräten gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Jede Erweiterungsbasiseinheit 10 umfasst einen Eingabeverbinder 101, einen Eingabeverbinder 102, einen Ausgabeverbinder 111 und einen Ausgabeverbinder 112. In 1 ist das Busverbindungskabel C11 mit einem Eingabeverbinder 101a verbunden, das Busverbindungskabel C12 ist mit einem Eingabeverbinder 102a verbunden, das Busverbindungskabel C21 ist mit einem Ausgabeverbinder 111a verbunden, und das Busverbindungskabel C22 ist mit einem Ausgabeverbinder 112a verbunden. Auf ähnliche Weise ist das Busverbindungskabel C21 mit einem Eingabeverbinder 101b verbunden, das Busverbindungskabel C22 ist mit einem Eingabeverbinder 102b verbunden, das Busverbindungskabel C31 ist mit einem Ausgabeverbinder 111b verbunden, und das Busverbindungskabel C32 ist mit einem Ausgabeverbinder 112b verbunden. Mit anderen Worten sind die Erweiterungsbasiseinheiten 10 in Reihe verbunden. Eine Erweiterungsbasiseinheit 10a ist mit einer Hauptbasiseinheit 20a und einer Hauptbasiseinheit 20b verbunden, welche später beschrieben werden, und daher sind die Erweiterungsbasiseinheiten 10 mit den Hauptbasiseinheiten 20 in Reihe verbunden.
-
Die zwei Eingabeverbinder und die zwei Ausgabeverbinder, welche in jeder Erweiterungsbasiseinheit 10 enthalten sind, ermöglichen den Erweiterungsbasiseinheiten 10 miteinander durch zweifach-redundante Busverbindungskabel verbunden zu werden. Die in der Erweiterungsbasis 10 enthaltenen zwei Eingabeverbinder ermöglichen zudem, dass die zwei Steuergeräte 2 in Zweifachredundanz, oder in anderen Worten, das Steuerungsgerät 2a und das Steuerungsgerät 2b, mit der Erweiterungsbasiseinheit 10a verbunden werden können. Die Konfiguration der Erweiterungsbasiseinheit 10 wird später im Detail beschrieben. Die Erweiterungsbasiseinheit 10 ist ein Beispiel einer Erweiterungsbasiseinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Die Ausdrücke „Eingabe“ und „Ausgabe“ werden hierin basierend auf einem Signalfluss von der vorangehenden Basiseinheit zu der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit verwendet. Die zur Kommunikation mit der vorangehenden Basiseinheit verwendeten Verbinder sind daher „Eingabeverbinder“, und die zur Kommunikation mit der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit verwendeten Verbinder sind „Ausgabeverbinder“. Die „vorangehende Basiseinheit“ kann entweder eine Hauptbasiseinheit oder eine Erweiterungsbasiseinheit sein.
-
Jedes Steuerungsgerät 2 umfasst eine Hauptbasiseinheit 20, ein CPU-Modul 21 und eine Energieversorgung 22. Das Steuerungssystem 1000 umfasst das Steuerungsgerät 2a und das Steuerungsgerät 2b, wobei ein CPU-Modul 21a in dem Steuerungsgerät 2a und ein CPU-Modul 21b in dem Steuerungsgerät 2b miteinander durch das Rückverfolgungskabel TC verbunden sind, wodurch die Zweifachredundanz der Steuerungsgeräte 2 bereitgestellt wird.
-
Das CPU-Modul 21 und die Energieversorgung 22 sind mit nicht-dargestellten Slots in der Hauptbasiseinheit 20 verbunden. Das CPU-Modul 21 steuert den Sensor und die Werkzeugmaschine, welche mit dem I/O-Modul 11 in dem Steuerungsgerät 1 verbunden sind. Das CPU-Modul 21 kommuniziert mit dem anderen CPU-Modul 21, welches durch das Rückverfolgungskabel TC verbunden ist. Wie später im Detail beschrieben wird, überträgt das CPU-Modul 21 an die Erweiterungsbasiseinheit 10 ein Wechselsteuerungssignal, um den in der Erweiterungsbasiseinheit 10 verwendeten Ausgabeverbinder zu wechseln. Die Energieversorgung 22 versorgt die Hauptbasiseinheit 20 und das CPU-Modul 21 mit Energie. Das Steuerungsgerät 2 kann mehrere Energieversorgungen 22 umfassen. Ein I/O-Modul kann mit einem Slot in der Hauptbasiseinheit 20 verbunden sein. Die Konfiguration des CPU-Moduls 21 wird später im Detail beschrieben.
-
Die Hauptbasiseinheit 20 kommuniziert mit den Komponenten, welche mit den nicht-dargestellten Slots verbunden sind, und kommuniziert zudem mit der Erweiterungsbasiseinheit 10, welche durch das Busverbindungskabel verbunden ist. Die Hauptbasiseinheit 20 umfasst einen Ausgabeverbinder 201. In 1 umfasst die Hauptbasiseinheit 20a einen Ausgabeverbinder 201a, welcher mit dem Busverbindungskabel C11 verbunden ist, und die Hauptbasiseinheit 20b umfasst einen Ausgabeverbinder 201b, welcher mit dem Busverbindungskabel C12 verbunden ist. Die Konfiguration der Hauptbasiseinheit 20 wird später im Detail beschrieben. Die Hauptbasiseinheit 20 ist ein Beispiel einer Hauptbasiseinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Diese in dem Steuerungsgerät 2 enthaltenen Komponenten ermöglichen dem Steuerungsgerät 2, den Sensor und die Werkzeugmaschine zu steuern, welche mit dem I/O-Modul 11 in dem Steuerungsgerät 1 verbunden sind.
-
Die Konfiguration der Erweiterungsbasiseinheit 10 wird im Detail mit Bezug zu 2 beschrieben. Obwohl die Konfiguration der Erweiterungsbasiseinheit 10a in 2 als ein typisches Beispiel gezeigt ist, haben eine Erweiterungsbasiseinheit 10b und eine zusätzliche nicht-dargestellte Basiseinheit, welche mit der Erweiterungsbasiseinheit 10b verbunden ist, auch die gleiche Konfiguration.
-
Die Erweiterungsbasiseinheit 10 umfasst den Eingabeverbinder 101, den Eingabeverbinder 102, den Ausgabeverbinder 111, den Ausgabeverbinder 112, eine Eingabesteuerung 121, einen Eingabewechsler 122, eine Ausgabesteuerung 131, einen Ausgabewechsler 132, einen oder mehr Slots 190 und einen Bus B. Die Slots 190 sind mit dem Bus B kommunikativ verbunden. Wie später im Detail beschrieben wird, verbindet der Eingabewechsler 122 den Bus B kommunikativ mit entweder dem Eingabeverbinder 101 oder dem Eingabeverbinder 102 entsprechend der Steuerung der Eingabesteuerung 121. Auf ähnliche Weise verbindet der Ausgabewechsler 132 den Bus B kommunikativ mit entweder dem Ausgabeverbinder 111 oder dem Ausgabeverbinder 112 gemäß der Steuerung der Ausgabesteuerung 131. Der Bus B ist ein interner Bus, welcher den Eingabewechsler 122, den Ausgabewechsler 132 und die Slots 190 innerhalb der Erweiterungsbasiseinheit 10 verbindet. Der Bus B ist ein Beispiel eines internen Busses gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Der Eingabeverbinder 101 und der Eingabeverbinder 102 sind mit den Ausgabeverbindern der vorangehenden Basiseinheit(en) durch die Busverbindungskabel kommunikativ verbunden. Hinsichtlich der Erweiterungsbasiseinheit 10a ist der Eingabeverbinder 101a mit dem Ausgabeverbinder 201a der vorangehenden Hauptbasiseinheit 20a durch das Busverbindungskabel C11 kommunikativ verbunden, und der Eingabeverbinder 102a ist mit dem Ausgabeverbinder 201b der vorangehenden Hauptbasiseinheit 20b durch das Busverbindungskabel C12 kommunikativ verbunden. Der Eingabeverbinder 101 und der Eingabeverbinder 102 sind Beispiele von Eingabeverbindern gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Der Ausgabeverbinder 111 und der Ausgabeverbinder 112 sind mit Eingabeverbindern der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit durch die Busverbindungskabel kommunikativ verbunden. Hinsichtlich der Erweiterungsbasiseinheit 10a ist der Ausgabeverbinder 111a mit dem Eingabeverbinder 101b der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit 10b durch das Busverbindungskabel C21 kommunikativ verbunden, und der Ausgabeverbinder 112a ist mit dem Eingabeverbinder 102b der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit 10b durch das Busverbindungskabel C22 kommunikativ verbunden. Der Ausgabeverbinder 111 und der Ausgabeverbinder 112 sind Beispiele von Ausgabeverbindern gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Die Eingabesteuerung 121 überwacht Signale, welche durch den Eingabeverbinder 101 und den Eingabeverbinder 102 empfangen werden, identifiziert den aktuell zur Kommunikation zwischen der vorangehenden Basiseinheit und dem Bus B verwendeten Eingabeverbinder und verbindet den identifizierten Eingabeverbinder mit dem Bus B durch Steuern des später beschriebenen Eingabewechslers 122. Der zur Kommunikation verwendete Eingabeverbinder und der nicht zur Kommunikation verwendete Eingabeverbinder empfangen unterschiedliche Signale. Daher kann die Eingabesteuerung 121 den aktuell zur Kommunikation zwischen der vorangehenden Basiseinheit und dem Bus B verwendeten Eingabeverbinder identifizieren durch Überwachen von Signalen, welche durch den Eingabeverbinder 101 und den Eingabeverbinder 102 empfangen werden. Beispielsweise kann die Eingabesteuerung 121 den zur Kommunikation verwendeten Eingabeverbinder identifizieren durch Bestimmen, ob durch die Eingabeverbinder empfangene Taktsignale sich periodisch ändern oder nicht ändern.
-
Wie später im Detail beschrieben wird, wird entweder der Eingabeverbinder 101 oder der Eingabeverbinder 102 zur Kommunikation zwischen der vorangehenden Basiseinheit und dem Bus B unabhängig davon verwendet, ob die vorherige Basiseinheit die einzelne Erweiterungsbasiseinheit 10 ist oder die zwei Hauptbasiseinheiten 20 sind.
-
Entsprechend der Steuerung der Eingabesteuerung 121 verbindet der Eingabewechsler 122 den Bus B kommunikativ mit dem Eingabeverbinder, welcher aktuell zur Kommunikation zwischen der vorangehenden Basiseinheit und dem Bus B verwendet wird. Obwohl 2 den Eingabewechsler 122 als einen Schalter zeigt, ist der Eingabewechsler 122 beispielsweise eine Wechslerschaltung mit einem Schaltelement, wie beispielsweise einem Transistor oder einem Relais. Die Eingabesteuerung 121 und der Eingabewechsler 122 sind jeweils ein Beispiel eines ersten Verbindungsmittels gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Wenn ein Wechselsteuerungssignal von der vorangehenden Basiseinheit durch den Bus B empfangen wird, steuert die Ausgabesteuerung 131 den Ausgabewechsler 132, um den mit dem Bus B verbundenen Ausgabeverbinder zu wechseln. Wie später im Detail beschrieben wird, überträgt, wenn eine Störung in der Kommunikation zwischen zwei Erweiterungsbasiseinheiten 10 detektiert wird, das CPU-Modul 21 ein Wechselsteuerungssignal an die vorangehende Erweiterungsbasiseinheit 10 der zwei Erweiterungsbasiseinheiten 10. Daher kann die Ausgabesteuerung 131 das Wechselsteuerungssignal von der vorangehenden Basiseinheit durch den Bus B empfangen. In der Erweiterungsbasiseinheit 10b wird daher entweder der Eingabeverbinder 101b oder der Eingabeverbinder 102b zur Kommunikation zwischen der Erweiterungsbasiseinheit 10a und der Erweiterungsbasiseinheit 10b verwendet.
-
Beispielsweise kann eine Störung in dem Busverbindungskabel C21 auftreten, welches den Ausgabeverbinder 111a der Erweiterungsbasiseinheit 10a und den Eingabeverbinder 101b der Erweiterungsbasiseinheit 10b verbindet, was einen Kommunikationsausfall zwischen dem Ausgabeverbinder 111a und dem Eingabeverbinder 101b verursacht. In diesem Beispiel verbindet der Ausgabewechsler 132 den Ausgabeverbinder 111a und den Bus B. In diesem Zustand detektiert das CPU-Modul 21 die Störung zwischen dem Ausgabeverbinder 111a und dem Eingabeverbinder 101b und überträgt ein Wechselsteuerungssignal an die Erweiterungsbasiseinheit 10a, welche die vorangehende Erweiterungsbasiseinheit 10 ist. Wenn das Wechselsteuerungssignal von dem CPU-Modul 21 durch den Bus B empfangen wird, steuert die Ausgabesteuerung 131 den Ausgabewechsel 132, um den mit dem Bus B verbundenen Ausgabeverbinder von dem Ausgabeverbinder 111a auf den Ausgabeverbinder 112a zu wechseln.
-
Der Ausgabewechsler 132 wechselt entsprechend der Steuerung der Ausgabesteuerung 131 den mit dem Bus B verbundenen Ausgabeverbinder. Insbesondere verbindet der Ausgabewechsler 132 den Bus B und entweder den Ausgabeverbinder 111 oder den Ausgabeverbinder 112 kommunikativ basierend auf einem Wechselsteuerungssignal, welches von der vorangehenden Basiseinheit empfangen wird. Obwohl 2 den Ausgabewechsler 132 als einen Schalter zeigt, ist der Ausgabewechsler 132 beispielsweise eine Wechslerschaltung mit einem Schaltelement, wie beispielsweise einem Transistor oder einem Relais. Die Ausgabesteuerung 131 und der Ausgabewechsler 132 sind jeweils ein Beispiel eines zweiten Verbindungsmittels gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Die Slots 190 sind mit dem Bus B verbunden und mit Komponenten, wie beispielsweise dem I/O-Modul 11 und der Energieversorgung 12, verbindbar. Die Slots 190 verbinden die verbundenen Komponenten und den Bus B kommunikativ.
-
Die Konfiguration der Hauptbasiseinheit 20 wird im Detail mit Bezug zu 3 beschrieben. Obwohl die Konfiguration der Hauptbasiseinheit 20a als ein typisches Beispiel in 3 gezeigt ist, hat die Hauptbasiseinheit 20b auch die gleiche Konfiguration.
-
Die Hauptbasiseinheit 20 umfasst den Ausgabeverbinder 201, einen oder mehr Slots 202 und einen Bus BB. Der Ausgabeverbinder 201 und die Slots 202 sind mit dem Bus BB kommunikativ verbunden.
-
Der Ausgabeverbinder 201 ist mit einem Eingabeverbinder der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit 10a durch ein Busverbindungskabel kommunikativ verbunden. Hinsichtlich der Hauptbasiseinheit 20a ist der Ausgabeverbinder 201a mit dem Eingabeverbinder 101a der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit 10a durch das Busverbindungskabel C11 kommunikativ verbunden.
-
Die Slots 202 sind mit dem Bus BB verbunden und mit Komponenten, wie beispielsweise dem CPU-Modul 21 und der Energieversorgung 22, verbindbar. Die Slots 202 verbinden die verbundenen Komponenten und den Bus BB kommunikativ.
-
Das mit einem Slot 202 verbundene CPU-Modul 21 kommuniziert mit der Erweiterungsbasiseinheit 10a durch den Bus BB, den Ausgabeverbinder 201 und das Busverbindungskabel. Das CPU-Modul 21 kommuniziert auch mit Erweiterungsbasiseinheiten 10, die der Erweiterungsbasiseinheit 10a nachfolgen, durch jede Erweiterungsbasiseinheit 10, die diesen Erweiterungsbasiseinheiten 10 vorangeht.
-
Die Konfiguration des CPU-Moduls 21 wird im Detail mit Bezug zu 4 beschrieben. Das CPU-Modul 21 umfasst eine Steuerung 210, einen ersten Kommunikator 214, einen zweiten Kommunikator 215 und einen Speicher 216.
-
Der erste Kommunikator 214 ist beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle, welche in den Slot 202 einsetzbar ist. Der zweite Kommunikator 215 ist beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle, in welche das Rückverfolgungskabel TC einsetzbar ist.
-
Der Speicher 216 speichert ein Steuerungsprogramm, welches durch die Steuerung 210 ausführbar ist. Die Steuerung 210 arbeitet als ein Arbeitsspeicher, wenn die Steuerung 210 das Steuerungsprogramm ausführt. Der Speicher 216 umfasst beispielsweise einen nur lesbaren Speicher (ROM), welcher das Steuerungsprogramm speichert, und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), welcher als der Arbeitsspeicher arbeitet.
-
Die Steuerung 210 liest das Steuerungsprogramm, welches in dem Speicher 216 gespeichert ist, und führt es aus. Die Steuerung 210 umfasst einen Prozessor, wie beispielsweise eine Mikroverarbeitungseinheit (MPU) oder eine CPU. Die Steuerung 210 führt das Steuerungsprogramm aus, um durch den ersten Kommunikator 214 mit den Komponenten zu kommunizieren, die mit der Hauptbasiseinheit 20 und der Erweiterungsbasiseinheit 10 verbunden sind. Insbesondere kommuniziert die Steuerung 210 mit dem I/O-Modul 11, welches mit der Erweiterungsbasiseinheit 10 verbunden ist, und steuert den Sensor und die Werkzeugmaschine, welche mit dem I/O-Modul 11 verbunden sind.
-
Die Steuerung 210 überwacht den Zustand des anderen CPU-Moduls 21 durch den zweiten Kommunikator 215. Wenn die Steuerung 210 und das andere CPU-Modul 21 beide in einem normalen Zustand sind, kommuniziert die Steuerung 210 mit dem anderen CPU-Modul 21 und bestimmt entweder die Steuerung 210 oder das andere CPU-Modul 21, mit jedem Modul durch den ersten Kommunikator 214 zu kommunizieren.
-
Die Steuerung 210 führt das Steuerungsprogramm auch aus, um als ein Störungsbestimmer 211, als ein Störungsortdetektor 212 und eine Wechselsteuerung 213 zu arbeiten.
-
Der Störungsbestimmer 211 bestimmt, ob die Kommunikation zwischen dem CPU-Modul 21 und anderen Komponenten eine Störung aufweist. Die anderen Komponenten umfassen, zusätzlich zu den mit der Hauptbasiseinheit 20 verbundenen Komponenten, die Komponenten, die mit jeder Erweiterungsbasiseinheit 10 verbunden sind, die der Hauptbasiseinheit 20 nachfolgend verbunden sind. Die Bestimmung dahingehend, ob die Kommunikation eine Störung aufweist, wird beispielsweise basierend darauf durchgeführt, ob ein Ziel-I/O-Modul 11 eine Antwort auf ein Zugriffssignal, welches das CPU-Modul 21 an das I/O-Modul 11 übertragen hat, zurückschickt.
-
Wenn der Störungsbestimmer 211 eine Störung in der Kommunikation zwischen dem CPU-Modul 21 und einem anderen Modul bestimmt, detektiert der Störungsortdetektor 212 den Störungsort auf den Kommunikationspfaden. Die Weise, auf welche die Störung lokalisiert wird, wird später in Verbindung mit dem Vorgang der Wechselsteuerung beschrieben.
-
Wenn der Störungsortdetektor 212 die Störung in einem der Busverbindungskabel, welche nachfolgende Erweiterungsbasiseinheiten 10 verbinden, lokalisiert, überträgt die Wechselsteuerung 213 ein Wechselsteuerungssignal an die vorangehende Erweiterungsbasiseinheit 10 der zwei Erweiterungsbasiseinheiten 10, welche durch das Busverbindungskabel verbunden sind, das die Störung aufweist. Dies wechselt den Ausgabeverbinder, welcher in der Erweiterungsbasiseinheit 10 zur Kommunikation zwischen den Erweiterungsbasiseinheiten 10 verwendet wird, um eine Kommunikation durch eines der zweifach-redundanten Busverbindungskabel, welches keine Störung aufweist, zu ermöglichen.
-
Wenn der Störungsortdetektor 212 die Störung in einer internen Kommunikation der Hauptbasiseinheit 20 oder in dem Busverbindungskabel, welches die Hauptbasiseinheit 20 mit der Erweiterungsbasiseinheit 10 verbindet, lokalisiert, kommuniziert die Wechselsteuerung 213 mit dem anderen CPU-Modul 21 und überträgt ein Signal, welches dem anderen CPU-Modul 21 befiehlt, den Steuerungsabschnitt zu wechseln. In diesem Zustand stoppt die Steuerung 210 eine Kommunikation mit jedem Modul durch den ersten Kommunikator 214. Wenn von dem anderen CPU-Modul 21 ein Signal empfangen wird, welches befiehlt, den Steuerungsabschnitt zu wechseln, beginnt die Wechselsteuerung 213 eine Kommunikation mit jedem Modul durch den ersten Kommunikator 214. Diese Funktionen ermöglichen entweder der Hauptbasiseinheit 20a oder der Hauptbasiseinheit 20b, mit der Erweiterungsbasiseinheit 10a zu kommunizieren. Insbesondere wechseln diese Funktionen den Steuerungsabschnitt, welcher den Sensor und die Werkzeugmaschine steuert. Die zwei Steuerungsabschnitte sind nicht gleichzeitig aktiviert, und daher wird für die Erweiterungsbasiseinheit 10a entweder der Eingabeverbinder 101a oder der Eingabeverbinder 102a zur Kommunikation zwischen der Hauptbasiseinheit 20 und der Erweiterungsbasiseinheit 10a verwendet.
-
Eine beispielhafte Hardwarekonfiguration der Erweiterungsbasiseinheit 10 wird mit Bezug zu 5 beschrieben. Die in 5 gezeigte Erweiterungsbasiseinheit 10 ist beispielsweise durch einen Mikrocontroller implementiert. Die Hauptbasiseinheit 20 kann auch eine ähnliche Hardwarekonfiguration haben.
-
Die Erweiterungsbasiseinheit 10 umfasst einen Prozessor 2001, einen Speicher 2002 und eine Schnittstelle 2003, welche miteinander durch einen Bus 2000 verbunden sind.
-
Der Prozessor 2001 ist ein Prozessor, wie beispielsweise eine MPU oder eine CPU. Der Prozessor 2001 führt ein in dem Speicher 2002 gespeichertes Steuerungsprogramm aus, um die Funktionen der Eingabesteuerung 121 und der Ausgabesteuerung 131 in der Erweiterungsbasiseinheit 10 zu implementieren.
-
Der Speicher 2002 ist beispielsweise ein Hauptspeicher mit einem ROM und einem RAM. Der Speicher 2002 speichert das Steuerungsprogramm, welches durch den Prozessor 2001 ausführbar ist. Der Speicher 2002 arbeitet als ein Arbeitsspeicher, wenn der Prozessor 2001 das Steuerungsprogramm ausführt.
-
Die Schnittstelle 2003 ist eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle zum kommunikativen Verbinden der Erweiterungsbasiseinheit 10 und einer anderen Einheit. Die Schnittstelle 2003 implementiert die Funktionen des Eingabeverbinders 101, des Eingabeverbinders 102, des Ausgabeverbinders 111, des Ausgabeverbinders 112 und der Slots 190.
-
Ein beispielhafter Vorgang des Eingabewechsels, welcher durch die Erweiterungsbasiseinheit 10 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 6 beschrieben. Der in 6 gezeigte Vorgang startet, wenn beispielsweise die Erweiterungsbasiseinheit 10 mit Energie versorgt wird.
-
Die Eingabesteuerung 121 in der Erweiterungsbasiseinheit 10 überwacht Signale, welche durch die Eingabeverbinder empfangen werden (Schritt S101).
-
Die Eingabesteuereinheit 121 identifiziert basierend auf den in Schritt S101 überwachten Signalen den Eingabeverbinder, welcher aktuell zur Kommunikation mit der vorangehenden Basiseinheit verwendet wird (Schritt S102).
-
Die Eingabesteuerung 121 steuert den Eingabewechsler 122 in der Erweiterungsbasiseinheit 10, um den Bus B und den in Schritt S102 identifizierten Eingabeverbinder kommunikativ zu verbinden. Wenn der identifizierte Eingabeverbinder bereits mit dem Bus B verbunden ist, verbleibt der Eingabewechsler 122 in diesem Zustand. Die Eingabesteuerung 121 wiederholt den Vorgang ab Schritt S101 dann.
-
Ein beispielhafter Vorgang des Ausgabewechsels, welcher durch die Erweiterungsbasiseinheit 10 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 7 beschrieben. Der in 7 gezeigte Vorgang wird gestartet, beispielsweise wenn die Erweiterungsbasiseinheit 10 mit Energie versorgt wird.
-
Die Ausgabesteuerung 131 in der Erweiterungsbasiseinheit 10 wartet auf ein Wechselsteuerungssignal, welches von der vorangehenden Basiseinheit durch den Bus B übertragen wird (Schritt S201).
-
Wenn die Ausgabesteuerung 131 ein Wechselsteuerungssignal in Schritt S201 empfängt, steuert die Ausgabesteuerung 131 den Ausgabewechsler 132, um den mit dem Bus B verbundenen Ausgabeverbinder zu wechseln (Schritt S202). Die Ausgabesteuerung 131 wiederholt den Vorgang ab Schritt S201 dann.
-
Ein beispielhafter Vorgang der Wechselsteuerung, welcher durch das CPU-Modul 21 durchgeführt wird, wird mit Bezug zu 8 beschrieben. Der in 8 gezeigte Vorgang wird gestartet, wenn der Störungsbestimmer 211 in der Steuerung 210 in dem CPU-Modul 21 eine Störung in der Kommunikation zwischen dem CPU-Modul 21 und einem anderen Modul bestimmt. Der in 8 gezeigte Vorgang ist ein Vorgang, welcher durch das CPU-Modul 21a auf der Hauptbasiseinheit 20a durchgeführt wird.
-
Der Störungsortdetektor 212 in der Steuerung 210 in dem CPU-Modul 21a bestimmt, ob eine Komponente auf der Hauptbasiseinheit 20a, welche mit dem CPU-Modul 21 verbunden ist, erreichbar ist (Schritt S301).
-
Wenn das Modul auf der Hauptbasiseinheit 20a nicht erreichbar ist (NEIN in Schritt S301), detektiert der Störungsortdetektor 212 die Hauptbasiseinheit 20a als den Störungsort (Schritt S302).
-
Die Wechselsteuerung 213 in der Steuerung 210 kommuniziert mit dem CPU-Modul 21b und wechselt den Steuerungsabschnitt von dem CPU-Modul 21a auf das CPU-Modul 21b auf der Hauptbasiseinheit 20b (Schritt S303). Die Steuerung 210 beendet den Vorgang der Wechselsteuerung dann.
-
Wenn das Modul auf der Hauptbasiseinheit 20a erreichbar ist (JA in Schritt S301), bestimmt der Störungsortdetektor 212, ob eine Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10a, welche mit der Hauptbasiseinheit 20a verbunden ist, erreichbar ist (Schritt S304).
-
Wenn die Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10a nicht erreichbar ist (NEIN in Schritt S304), detektiert der Störungsortdetektor 212 das Busverbindungskabel C11, welches die Hauptbasiseinheit 20a und die Erweiterungsbasiseinheit 10a verbindet, als den Störungsort (Schritt S305).
-
Ähnlich der obigen Verarbeitung kommuniziert die Wechselsteuerung 213 mit dem CPU-Modul 21b und wechselt den Steuerungsabschnitt von dem CPU-Modul 21a auf das CPU-Modul 21b auf der Hauptbasiseinheit 20b (Schritt S303). Die Steuerung 210 beendet den Vorgang der Wechselsteuerung dann.
-
Wenn die Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10a erreichbar ist (JA in Schritt S304), bestimmt der Störungsortdetektor 212, ob eine Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10b, welche mit der Erweiterungsbasiseinheit 10a verbunden ist, erreichbar ist (Schritt S306).
-
Wenn die Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10b nicht erreichbar ist (NEIN in Schritt S306), detektiert der Störungsortdetektor 212 das Busverbindungskabel C21 oder das Busverbindungskabel C22, welche die Erweiterungsbasiseinheit 10a und die Erweiterungsbasiseinheit 10b verbinden, als den Störungsort (Schritt S307).
-
Die Wechselsteuerung 213 überbeträgt ein Wechselsteuerungssignal an die Erweiterungsbasiseinheit 10a, welche die vorangehende aus der Erweiterungsbasiseinheit 10a und der Erweiterungsbasiseinheit 10b ist, und wechselt den Ausgabeverbinder, welcher zur Kommunikation zwischen der Erweiterungsbasiseinheit 10a und der Erweiterungsbasiseinheit 10b verwendet wird (Schritt S308). Die Steuerung 210 beendet den Vorgang der Wechselsteuerung dann.
-
Wenn die Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10b erreichbar ist (JA in Schritt S306), führt die Steuerung 210 den Vorgang der Schritte S306 bis S308 an der nachfolgenden Erweiterungsbasiseinheit 10 durch. Die Wechselsteuerung 213 wiederholt den Vorgang und überträgt ein Wechselsteuerungssignal an die entsprechende Erweiterungsbasiseinheit 10, und die Steuerung 210 beendet den Vorgang der Wechselsteuerung dann.
-
Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 wurde beschrieben. In dem Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 umfasst jede Erweiterungsbasiseinheit 10 zwei Eingabeverbinder und zwei Ausgabeverbinder. Die Eingabesteuerung 121 und der Eingabewechsler 122 verbinden einen der Eingabeverbinder mit dem Bus B, und die Ausgabesteuerung 131 und der Ausgabewechsler 132 einen der Ausgabeverbinder mit dem Bus B verbinden. Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 ermöglicht daher, dass die Erweiterungsbasiseinheiten 10 miteinander mit mehrfach-redundanten Kabeln verbunden sein können.
-
In dem Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 haben das I/O-Modul 11, die Energieversorgung 12, die Hauptbasiseinheit 20 und die Energieversorgung 22 bekannte unveränderte Hardwarekonfigurationen. Das CPU-Modul 21 kann die gleiche Hardwarekonfiguration wie ein bekanntes CPU-Modul haben, und das unterschiedliche geeignete Steuerungsprogramm kann einfach in dem Speicher 216 gespeichert und durch die Steuerung 210 ausgeführt werden. Daher muss das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 keine neue Hardware für die Komponenten, ausgenommen der Erweiterungsbasiseinheiten 10, umfassen. Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 ermöglicht daher, dass die Erweiterungsbasiseinheiten 10 miteinander durch mehrfach-redundante Kabel mit geringen Kosten verbunden sein können.
-
In dem Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 ermöglichen die in jeder Erweiterungsbasiseinheit 10 enthaltenen mehreren Eingabeverbinder und Ausgabeverbinder eine Verwendung der gleichen Erweiterungsbasiseinheiten, welche Mehrfachredundanz von Kabeln bereitstellen, wodurch Kosten reduziert werden.
-
Abwandlung von Ausführungsform 1
-
In Ausführungsform 1 identifiziert die Eingabesteuerung 121 den aktuell zur Kommunikation zwischen der vorangehenden Basiseinheit und dem Bus B verwendeten Eingabeverbinder durch Überwachen von Signalen, welche durch den Eingabeverbinder 101 und den Eingabeverbinder 102 empfangen werden, und verbindet den identifizierten Eingabeverbinder mit dem Bus B durch Steuern des Eingabewechslers 122. Wie in 9 gezeigt ist, kann die Eingabesteuerung 121 stattdessen Signale überwachen, welche an den Bus B übertragen werden. Wenn eine Störung in Signalen detektiert wird, welche von dem mit dem Bus B aktuell verbundenen Eingabeverbinder an den Bus B übertragen werden, kann die Eingabesteuerung 121 den Eingabewechsler 122 steuern, um den mit dem Bus B verbundenen Eingabeverbinder zu wechseln. Zum Beispiel, wenn an den Bus B übertragene Signale für zumindest eine vorbestimmte Dauer unverändert bleiben, detektiert die Eingabesteuerung 121 eine Störung in den an den Bus B übertragenen Signalen und wechselt den mit dem Bus B verbundenen Eingabeverbinder. Obwohl eine Störungsdetektion durchzuführen ist, wird in dieser Abwandlung ein einziges Ziel einfach überwacht.
-
In Ausführungsform 1 umfasst jede Erweiterungsbasiseinheit 10 die zwei Eingabeverbinder und die zwei Ausgabeverbinder, um die Zweifachredundanz der Busverbindungskabel bereitzustellen. Jedoch kann jede Erweiterungsbasiseinheit 10 drei oder mehr Eingabeverbinder und drei oder mehr Ausgabeverbinder umfassen, um die Mehrfachredundanz der Busverbindungskabel bereitzustellen. Von den Erweiterungsbasiseinheiten 10 kann die Erweiterungsbasiseinheit 10a, welche mit der Hauptbasiseinheit 20 direkt verbunden ist, unterschiedliche Anzahlen von Eingabeverbindern und Ausgabeverbindern umfassen. Dies liegt daran, dass der Grad der Mehrfachredundanz der CPU-Module 21 dem Grad der Mehrfachredundanz der Busverbindungskabel, welche die Erweiterungsbasiseinheiten 10 verbinden, nicht gleich sein muss. Insbesondere muss die Anzahl von Busverbindungskabeln, welche die Erweiterungsbasiseinheiten 10 verbinden, nicht gleich der Anzahl von Hauptbasiseinheiten 20 sein, welche mit einer jeweiligen Erweiterungsbasiseinheit 10 verbunden sind.
-
In Ausführungsform 1 wird eine Kabelmehrfachredundanz zwischen allen Erweiterungsbasiseinheiten 10 bereitgestellt. Es kann jedoch ausreichend sein, eine Kabelmehrfachredundanz zwischen einigen Erweiterungsbasiseinheiten 10 bereitzustellen. In diesem Fall kann jede Erweiterungsbasiseinheit 10 in einem Abschnitt mit Kabelmehrfachredundanz mehrere Eingabeverbinder und mehrere Ausgabeverbinder umfassen, und jede Erweiterungsbasiseinheit 10 in einem Abschnitt ohne Kabelredundanz kann mindestens einen Eingabeverbinder und mindestens einen Ausgabeverbinder umfassen. Die Erweiterungsbasiseinheit 10 zwischen dem Abschnitt ohne Redundanz und dem Abschnitt mit Mehrfachredundanz kann mindestens einen Eingabeverbinder und mehrere Ausgabeverbinder umfassen oder kann mehrere Eingabeverbinder und mindestens einen Ausgabeverbinder umfassen.
-
Ausführungsform 2
-
Ein Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 2 wird beschrieben. Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 2 hat die gleiche Gesamtkonfiguration wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform 1. Wie später im Detail beschrieben wird, umfasst jede Erweiterungsbasiseinheit 10 in dem Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 2 einen Ausgabeverbinder 111 und einen Ausgabeverbinder 112, welche permanent mit dem Bus B verbunden sind, und ein Auswahlsignal, welches den ausgewählten Ausgabeverbinder angibt, wird an mindestens einen aus dem Ausgabeverbinder 111 und dem Ausgabeverbinder 112 ausgegeben.
-
Bezugnehmend auf 10 wird die Konfiguration der Erweiterungsbasiseinheit 10 gemäß Ausführungsform 2 beschrieben, wobei der Fokus auf Unterschieden zu der Konfiguration in Ausführungsform 1 liegt. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 umfasst die Erweiterungsbasiseinheit 10 gemäß Ausführungsform 2 keinen Ausgabewechsler 132, und der Ausgabeverbinder 111 und der Ausgabeverbinder 112 mit dem Bus B permanent kommunikativ verbunden sind. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 gibt die Ausgabesteuerung 131 ein Auswahlsignal (später beschrieben) an entweder den Ausgabeverbinder 111 oder den Ausgabeverbinder 112 aus. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 verbindet die Eingabesteuerung 121 den Bus B mit entweder dem Eingabeverbinder 101 oder dem Eingabeverbinder 102, welcher ein Auswahlsignal empfangen hat. In 10 geben strichpunktierte Pfeile eine Eingabe und Ausgabe von Auswahlsignalen an. In Ausführungsform 2 verwenden die Busverbindungsleitungen Signalleitungen zum Übertragen von Auswahlsignalen.
-
Die Ausgabesteuerung 131 in Ausführungsform 2 ist im Wesentlichen die gleiche wie in Ausführungsform 1. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 wählt jedoch, wenn ein Wechselsteuerungssignal von der vorangehenden Basiseinheit durch den Bus B empfangen wird, die Ausgabesteuerung 131 (i) aus den Ausgabeverbindern einen anderen Ausgabeverbinder, welcher von einem aktuell ausgewählten Ausgabeverbinder verschieden ist, aus und (ii) gibt ein Auswahlsignal an den anderen Ausgabeverbinder aus, statt den Ausgabewechsler 132 zu steuern. In einem Initialisierungsprozess wählt die Ausgabesteuerung 131 unmittelbar nach Beginn der Energieversorgung der Erweiterungsbasiseinheit 10 entweder den Ausgabeverbinder 111 oder den Ausgabeverbinder 112 aus und gibt ein Auswahlsignal an den ausgewählten Ausgabeverbinder aus. In Ausführungsform 2 ist die Ausgabesteuerung 131 ein Beispiel eines Auswahlsignal-Ausgabemittels gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Im Gegensatz zur Ausführungsform 1 steuert die Eingabesteuerung 121 in Ausführungsform 2 den Eingabewechsler 122, um den Bus B mit entweder dem Eingabeverbinder 101 oder dem Eingabeverbinder 102, welcher ein Auswahlsignal empfangen hat, kommunikativ zu verbinden. Hinsichtlich der vorangehenden Basiseinheit, welche eine Hauptbasiseinheit 20 ist, die kein Auswahlsignal ausgibt, empfängt jedoch weder der Eingabeverbinder 101 noch der Eingabeverbinder 102 ein Auswahlsignal. In diesem Fall steuert die Eingabesteuerung 121 den Eingabewechsler 122 auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1.
-
Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 2 wurde beschrieben. Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 2 kann ohne den Ausgabewechsler 132 die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1 erreichen.
-
Ausführungsform 3
-
Ein Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 3 wird beschrieben. Das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 3 hat die gleiche Gesamtkonfiguration wie die in 1 gezeigte Ausführungsform 1. In Ausführungsform 3 hat jede Erweiterungsbasiseinheit 10 eine Konfiguration, die von der der Erweiterungsbasiseinheit 10 in Ausführungsform 1 verschieden ist. Obwohl die Erweiterungsbasiseinheit 10 die von der Erweiterungsbasiseinheit 10 in Ausführungsform 1 verschiedene Konfiguration hat, empfangen die Eingabeverbinder die gleichen Signale wie in Ausführungsform 1 und die Ausgabeverbinder geben die gleichen Signale wie in Ausführungsform 1 aus, und die verwendeten Busverbindungskabel sind die gleichen wie in Ausführungsform 1, wie im Detail später beschrieben wird.
-
Bezugnehmend auf 11 wird die Konfiguration der Erweiterungsbasiseinheit 10 gemäß Ausführungsform 3 beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschieden zu der Konfiguration in Ausführungsform 1 liegt. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 umfasst die Erweiterungsbasiseinheit 10 gemäß Ausführungsform 3 nicht die Eingabesteuerung 121, den Eingabewechsler 122, die Ausgabesteuerung 131 und den Ausgabewechsler 132. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 umfasst die Erweiterungsbasiseinheit 10 einen Übertrager 150. Der Übertrager 150 umfasst mehrere Ports, wie beispielsweise Ports P1 bis P6, eine Übertragungssteuerung 151 und einen Speicher 152. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 sind der Eingabeverbinder 101, der Eingabeverbinder 102, der Ausgabeverbinder 111 und der Ausgabeverbinder 112 einzeln mit den Ports P1 bis P4 verbunden, und die mehreren Slots 190 sind jeweils mit einem entsprechenden Port von mehreren Ports, welche die Ports P5 und P6 umfassen, verbunden. In dem Übertrager 150 ermöglicht die Funktion der Übertragungssteuerung 151, die später beschrieben wird, dass der Eingabeverbinder 101, der Eingabeverbinder 102, der Ausgabeverbinder 111, der Ausgabeverbinder 112 und jeder Slot 190 auf geeignete Weise kommunikativ verbunden werden. Daher ist der Übertrager 150 ein Beispiel eines internen Busses gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Der Übertrager 150 ist beispielsweise durch einen Mikrocontroller implementiert. In diesem Fall ist die Übertragungssteuerung 151 beispielsweise eine MPU, welche in dem Mikrocontroller enthalten ist. Der Speicher 152 ist beispielsweise ein ROM und ein RAM, welche in dem Mikrocontroller enthalten sind. Jeder Port ist beispielsweise eine I/O-Schnittstelle, welche in dem Mikrocontroller enthalten ist. Die Funktion der Übertragungssteuerung 151, welche später beschrieben wird, ist beispielsweise durch die MPU implementiert, welche das Steuerungsprogramm, welches in dem ROM gespeichert ist, liest und ausführt.
-
Der Speicher 152 speichert eine Übertragungszieltabelle, welche für einen Übertragungsprozess verwendet wird, welcher durch die Übertragungssteuerung 151 durchgeführt wird, welche später beschrieben wird. Die Übertragungszieltabelle ist beispielsweise eine in 12 gezeigte Tabelle. Die Übertragungszieltabelle wird später im Detail beschrieben.
-
Die Übertragungssteuerung 151 überwacht Signale, welche durch den Port P1 von dem Eingabeverbinder 101 empfangen werden, und Signale, welche durch den Port P2 von dem Eingabeverbinder 102 empfangen werden, und identifiziert den aktuell zur Kommunikation zwischen der vorangehenden Basiseinheit und dem Übertrager 150, der als ein Bus dient, verwendeten Port. In dem später beschriebenen Übertragungsprozess überträgt die Übertragungssteuerung 151 die durch den identifizierten Port empfangenen Signale an den Ausgabeverbinder 111, den Ausgabeverbinder 112 oder jeden Slot 190. Die Übertragungssteuerung 151 verbindet kommunikativ einen Eingabeverbinder, welcher mit einem identifizierten Port verbunden ist, und den Übertrager 150, welcher als ein Bus dient. Die Übertragungssteuerung 151, die auf solche Weise arbeitet, ist ein Beispiel eines ersten Verbindungsmittels gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Die Übertragungssteuerung 151 nimmt Bezug auf die Übertragungszieltabelle, welche in dem Speicher 152 gespeichert ist, und überträgt ein durch den identifizierten Port empfangenes Signal an den Port, welchem das Ziel des Signals zugeordnet ist. Wenn die Übertragungszieltabelle beispielsweise die in 12 gezeigte Tabelle ist, überträgt die Übertragungssteuerung 151 Signale, die an ein I/O-Modul 11a gerichtet sind, an den Port P6 und überträgt zudem Signale, die an eine Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10b gerichtet sind, wie beispielsweise ein I/O-Modul 11b oder eine Energieversorgung 12b, an den Port P3. Der durch die Übertragungssteuerung 151 durchgeführte Übertragungsprozess verbindet den Übertrager 150, der als ein Bus dient, und einen Ausgabeverbinder, welcher mit einem Port verbunden ist, der als ein Übertragungszielport eingestellt ist, kommunikativ. Die Übertragungssteuerung 151, welche auf diese Weise arbeitet, ist ein Beispiel eines zweiten Verbindungsmittels gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
-
Wenn ein Wechselsteuerungssignal von der vorangehenden Basiseinheit durch den identifizierten Port empfangen wird, überschreibt die Übertragungssteuerung 151 die Übertragungszieltabelle, welche in dem Speicher 152 gespeichert ist, um den Übertragungszielport für Signale, welche an eine Komponente auf der Erweiterungsbasiseinheit 10b gerichtet sind, von dem Port P3, welcher mit dem Ausgabeverbinder 111 verbunden ist, auf den Port P4, welcher mit dem Ausgabeverbinder 112 verbunden ist, zu ändern. Mit dieser Funktion kann die Übertragungssteuerung 151 den Ausgabeverbinder, welcher mit dem Übertrager 150, der als ein Bus dient, verbunden ist, wechseln, wenn ein Wechselsteuerungssignal empfangen wird.
-
Auf diese Weise implementiert der Übertrager 150 die gleichen Funktionen wie die Eingabesteuerung 121, der Eingabewechsler 122, die Ausgabesteuerung 131, der Ausgabewechsler 132 und der Bus B in Ausführungsform 1. Daher erzielt das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 3 mit dem in der Erweiterungsbasiseinheit 10 enthaltenen Übertrager 150 die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie das Steuerungssystem 1000 gemäß Ausführungsform 1. Der Übertrager 150 kann beispielsweise durch einen Mikrocontroller wie oben beschrieben implementiert sein, was es ermöglicht, die Erweiterungsbasiseinheit 10 bei niedrigen Kosten in Ausführungsform 3 flexibel zu halten. Beispielsweise kann in Ausführungsform 3 der Übertrager 150, welcher ein Mikrocontroller ist, welcher eine ausreichende Anzahl von Ports umfasst, eine erhöhte Anzahl von Eingabeverbindern und Ausgabeverbindern in der Erweiterungsbasiseinheit 10 bereitstellen, indem das durch die Übertragungssteuerung 151 ausgeführte Steuerungsprogramm überschrieben wird.
-
Das Vorangegangene beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die vorangegangene Diskussion spezifische Ausführungsformen präsentiert hat, versteht der Fachmann, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne den breiteren Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen. Dementsprechend sind die Beschreibung und Zeichnungen eher als erläuternd denn als restriktiv zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht als beschränkend zu sehen, und der Umfang der Erfindung ist allein durch die beigefügten Ansprüche, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, welche solchen Ansprüchen zugesprochen sind, definiert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 1a, 1b, 2, 2a, 2b
- Steuerungsgerät
- 10, 10a, 10b
- Erweiterungsbasiseinheit
- 11, 11a, 11b
- I/O-Modul
- 12, 12a, 12b
- Energieversorgung
- 20, 20a, 20b
- Hauptbasiseinheit
- 21, 21a, 21b
- CPU-Modul
- 22, 22a, 22b
- Energieversorgung
- 101, 101a, 101b, 102, 102a, 102b
- Eingabeverbinder
- 111, 111a, 111b, 112, 112a, 112b
- Ausgabeverbinder
- 121
- Eingabesteuerung
- 122
- Eingabewechsler
- 131
- Ausgabesteuerung
- 132
- Ausgabewechsler
- 150
- Übertrager
- 151
- Übertragungssteuerung
- 152
- Speicher
- 190
- Slot
- 201, 201a, 201b
- Ausgabeverbinder
- 202
- Slot
- 210
- Steuerung
- 211
- Störungsbestimmer
- 212
- Störungsortdetektor
- 213
- Wechselsteuerung
- 214
- erster Kommunikator
- 215
- zweiter Kommunikator
- 216
- Speicher
- 1000
- Steuerungssystem
- 2000
- Bus
- 2001
- Prozessor
- 2002
- Speicher
- 2003
- Schnittstelle
- B, BB
- Bus
- C11, C12, C21, C22, C31, C32
- Busverbindungskabel
- P1 bis P6
- Port
- TC
- Rückverfolgungskabel
