JP2003202907A - Ｐｌｃモジュールとオプションモジュールとの同期方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オプションモジュールの実装枚数に制限を
加えることなく、コントローラと制御機器間のデータの
受け渡しを確実に行う。 【解決手段】第１ＣＰＵは第１割込信号を受けるとオプ
ションモジュールとのデータ受け渡しを完了した時に第
２割込信号を生成し、オプションモジュールは第２割込
信号を受けるとＰＬＣモジュールが共有メモリにセット
したデータを内部メモリに格納してデータ格納完了信号
を生成し、通信周期発生回路は第１割込信号を受けると
第１割込信号に同期してオプションモジュールと制御機
器のデータ送受信を行なう通信周期を発生させて第３割
込信号を生成し、第２ＣＰＵは第３割込信号を受けると
制御機器に送信するデータを算出して送信し、ＰＬＣモ
ジュールはオプションモジュールのデータ格納完了信号
を受けてユーザプログラムを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、プログラマブルコ
ントローラ（ＰＬＣ）と制御機器間のデータの受け渡し
を定周期の通信でおこなう機能を有する装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、モジュール型のＰＬＣ装置は図
４のような構成をしている。図において、１はプログラ
ム入力装置であり、アプリケーションプログラムＳ１を
作成して出力する。２はＰＬＣモジュールであり、アプ
リケーションプログラムＳ１の処理手順にしたがい、オ
プションモジュール３との間でバスを通して入出力デー
タＳ２を授受する。データの授受を行うタイミング、す
なわちサンプリング周期は、一般にＰＬＣモジュール２
に搭載された水晶発振子が生成するクロックを元にして
作成される。 【０００３】オプションモジュール３は、動作の異なる
複数種の中から任意のモジュールを複数枚実装できる。
オプションモジュール３のなかには通信データＳ３を定
周期の通信周期で送受信することにより、複数の制御機
器４、５を制御する種類も含まれる。この場合、サンプ
リング周期はオプションモジュール３に搭載された通信
周期発生回路の信号を元にして作成される。 【０００４】サンプリング周期作成法には２種類があ
る。ＰＬＣモジュール２に搭載された水晶発振子が生成
するクロックを元にしてサンプリング周期を生成する場
合のＰＬＣ装置の構成を図５を用いて説明する。図にお
いて、２はＰＬＣモジュールであり、プログラマブルコ
ントローラとしての機能を有している。一般にＰＬＣモ
ジュール２は、データメモリ部５１と、アプリケーショ
ンプログラムを記憶しているプログラムメモリ部５０
と、プログラムメモリ部５０に格納された制御プログラ
ムに従って演算する演算部５２から構成される。ＣＰＵ
を備えた演算部５２は、水晶発振子５３が生成するクロ
ック信号に基づいて動作する。５４はサンプリング周期
発生回路であり、水晶発振子５３のクロック信号を元に
ユーザが設定したサンプリング周期を生成し、割込信号
Ｓ５を演算部５２へ出力する。演算部５２は割込信号Ｓ
５を入力すると、割込信号Ｓ４を生成し、オプションモ
ジュール３との間でデータＳ２の授受を行う。 【０００５】３はオプションモジュールであり、ＰＬＣ
モジュール２がセットしたデータを自モジュール内に格
納するためのメモリ６３と、ＰＬＣモジュール２のデー
タＳ２、割込信号Ｓ４を受けるための共有メモリ６０、
水晶発振子６４で動作するＣＰＵ６１、制御機器とのデ
ータ授受をリアルタイムで行うためのデータ入出力部６
２から構成される。ＰＬＣモジュール２とオプションモ
ジュール３との間の同期は割込信号Ｓ４によって保たれ
る。 【０００６】オプションモジュール３に搭載された通信
周期発生回路６６の信号を元にしてサンプリング周期を
作成する場合のＰＬＣ装置の構成を図６を用いて説明す
る。図５と異なり、オプションモジュール３と制御機器
４との間のデータ入出力はデータ送受信回路６５によっ
て実行され、データを送受信する周期は通信周期発生回
路６６により作成される。ＰＬＣモジュール２と制御機
器４との間でデータの整合性をとるために、通信周期発
生回路６６の割込信号Ｓ６を、オプションモジュール３
のＣＰＵ６１とＰＬＣモジュール２のサンプリング周期
発生回路５４に同時に入力する。ＰＬＣモジュール２は
自モジュール内の水晶発振子５３の信号を使うことなく
オプションモジュール３内にある通信周期発生回路６６
の割込信号を使用してサンプリング周期を作成する。 【０００７】このようなモジュール型のＰＬＣ装置にお
いては、ＰＬＣモジュールとオプションモジュールは、
それぞれＣＰＵを搭載し、そのＣＰＵは一般に別々の発
振器のクロックで動作する。図６に示したようなオプシ
ョンモジュールでは、ＰＬＣモジュールのデータはＰＬ
Ｃモジュールのサンプリング周期で確実に制御機器まで
受け渡すことができる。 【０００８】一方、図６に示したようなオプションモジ
ュール３と図５に示したＰＬＣモジュール２とで構成さ
れるＰＬＣ装置では、たとえ同じサンプリング周期を設
定しても、ＰＬＣモジュール２とオプションモジュール
３のサンプリング周期は微妙にずれてくる。そのため、
ＰＬＣモジュール２のデータをオプションモジュール３
が受け取れないタイミングが生じ、ＰＬＣモジュール２
から時々刻々出力されるデータをオプションモジュール
３を介して制御機器４まで確実に受け渡すことができな
い。 【０００９】この状況について図７を用いて説明する。
図において、〜はＰＬＣモジュール２が時々刻々払
い出すデータを示している。この例では、オプションモ
ジュール３と制御機器４の通信周期を2ms、ＰＬＣモジ
ュール２のサンプリング周期を2msとしている。一般に
クロックに使用する水晶発振子の精度は100ppm程度であ
るため、ＰＬＣモジュール２で使用している水晶発振子
とオプションモジュール３で使用している水晶発振子の
誤差は最大200ppmである。従って誤差は1/5000となる。
2msでは、2ms±0.4μsとなり、10秒で１回分2ms周期が
多いか少なくなる。図７は、ＰＬＣモジュール２で使用
している水晶発振子がオプションモジュール３で使用し
ている水晶発振子よりα分遅いと仮定した時の各モジュ
ールの周期を表したものである。図において、徐々にＰ
ＬＣモジュール２のサンプリング周期とオプションモジ
ュール３の通信周期がずれていき、時刻Ａ，Ｂと近づ
き、時刻Ｃでオプションモジュール３の通信周期がＰＬ
Ｃモジュール２のサンプリング周期を抜き、その結果、
データが払い出せずデータを抜かす。時刻Ｃでは、本
来はデータがサーボドライバに送信されなければなら
ないが、時刻Ｂと同じデータが制御機器４に送信され
てしまう。すなわち、本来制御機器４に送信するデータ
は、→→→→→→・・・・であるのに対し
て、実際に制御機器４に送信されるデータは、→→
→→→→→・・・・となる。 【００１０】上記問題を防ぐため、従来は図６に示した
ＰＬＣモジュール２を用いて、ＰＬＣモジュール２とオ
プションモジュール３のサンプリング周期がずれないよ
うにしていた。しかし、図６に示したＰＬＣモジュール
２の場合、必ず図６に示した機能を持つオプションモジ
ュール３が実装されなければならないが、１枚しか搭載
できないといった問題があった。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は，オプ
ションモジュールの実装枚数に制限を加えることなく、
コントローラと制御機器間のデータの受け渡しを確実に
行うことができ、またＰＬＣモジュールのサンプリング
周期を生成しているクロックと、オプションモジュール
と制御機器間の通信周期を生成しているクロック差を意
識する必要がないプログラマブルコントローラ装置を提
供することを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明のプログラマブルコントローラ装置は、第１
水晶発振子が生成する第１クロックに基づいて第１割込
信号を生成するサンプリング周期発生回路と、前記第１
クロックで動作し，前記第１割込信号が入ると、第２割
込信号を生成するとともにバスを介して外部とデータを
授受する第１ＣＰＵと、を備えたＰＬＣモジュールと、
信周期発生回路と、第２水晶発振子が生成する第２クロ
ックで動作する第２ＣＰＵと、制御機器と通信するデー
タ送受信回路と、を備えて、前記第２割込信号に同期し
て前記データを授受するオプションモジュールと、から
なり、前記オプションモジュールのデータを定周期の通
信によって前記制御機器に渡すことができるプログラマ
ブルコントローラにおいて、（１）前記第１ＣＰＵは、
前記第１割込信号を受けると前記オプションモジュール
とのデータ受け渡しを行ない、データ受け渡しが完了し
た時に前記第２割込信号を生成し、（２）前記オプショ
ンモジュールは、前記第２割込信号を受けると前記ＰＬ
Ｃモジュールが共有メモリにセットしたデータを内部メ
モリに格納して、データ格納完了信号を生成し、（３）
前記通信周期発生回路は、前記第１割込信号を受ける
と、前記第１割込信号に同期してオプションモジュール
と制御機器のデータ送受信を行なう通信周期を発生させ
て第３割込信号を生成し、（４）前記第２ＣＰＵは、前
記第３割込信号を受けると、前記制御機器に送信するデ
ータを算出して、送信し、（５）前記ＰＬＣモジュール
は、前記オプションモジュールのデータ格納完了信号を
受けて、ユーザプログラムを実行するという手順で処理
することを特徴とするものである。これによってＰＬＣ
モジュールとオプションモジュール間の同期が可能とな
るのである。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。第１図は、本発明の方法を適用する制御
装置の構成を示すブロック図である。第１図において、
１００はＰＬＣモジュールであり、プログラマブルコン
トローラとしての機能を有している。一般にプログラマ
ブルコントローラは、外部の信号を取り込むための入力
部１０と、外部へ信号を出力するための出力部１１、デ
ータメモリ部１２、ユーザプログラムを記憶しているプ
ログラムメモリ部１４、前記プログラムメモリ部に格納
された制御プログラムに従って演算する演算部１３から
構成される。一般にＣＰＵを備えた演算部は水晶発振子
１５が生成するクロック信号に基づいて動作する。１６
はサンプリング周期発生回路であり、ソフトウェアまた
はハードウェアで設定された周期に従って割込信号Ｓ１
４を出力する。サンプリング周期発生回路１６の出力信
号である割込信号Ｓ１４がＣＰＵ１３に入力された時
は、プログラマブルコントローラの入力、出力と演算を
実行する。そしてデータの入出力が完了すればオプショ
ンモジュールに割込み信号Ｓ１５を出力する。２００は
オプションモジュールであり、ＰＬＣモジュールがセッ
トしたデータを自モジュール内に格納するためのメモリ
２５と、共有メモリ２０、水晶発振子２４のクロックに
基づいて動作するＣＰＵ２１、制御機器にデータＳ１１
を送信するデータ送受信回路２２、サンプリング周期発
生回路１６の割込信号Ｓ１４に同期してオプションモジ
ュール２００と制御機器間の通信周期を生成する通信周
期発生回路２３から構成される。共有メモリ２０は、Ｐ
ＬＣモジュール１００のデータＳ１１と、データＳ１１
をデータ送受信回路２２に格納した時にＰＬＣモジュー
ル１００にデータＳ１１の取り込みが完了したことを知
らせるデータ格納完了Ｓ１２を格納している。また、通
信周期発生回路２３の出力が割込信号Ｓ１３としてオプ
ションモジュール２００のＣＰＵ２１に入力される。 【００１４】図２は、本発明の実施例におけるサンプリ
ング周期に同期した通信周期を発生する通信周期発生回
路２３の動作を説明する図であり、サンプリング周期が
通信周期より遅い場合と速い場合に分けて説明する。遅
い場合の例ではサンプリング周期を4ms、通信周期を2ms
とし、サンプリング周期が通信周期の２倍としている。
この場合、サンプリング周期に同期して通信周期の信号
を発生し、この時点から2ms経過後、次の通信周期の信
号を発生し、次のサンプリング周期に同期して通信周期
の信号を出力する。前記を繰り返して通信周期の信号を
発生させる。一方、速い場合の例ではサンプリング周期
を2ms、通信周期を4msとし、サンプリング周期が通信周
期の1/2倍としている。この場合、サンプリング周期に
同期して通信周期の信号を発生し、次のサンプリング周
期では通信周期の信号は発生せず、その次のサンプリン
グ周期、すなわち最初のサンプリング周期開始から4ms
経過後、次の通信周期の信号を発生する。前記を繰り返
して通信周期の信号を発生させる。 【００１５】図３は、ＰＬＣモジュール１００のサンプ
リング周期発生回路１６から割込信号Ｓ１４が入力され
た時の、オプションモジュール２００とＰＬＣモジュー
ル１００のソフトウェアの動作、およびモーションモジ
ュール２００の通信周期発生回路２３から割込信号Ｓ１
３が入力された時のオプションモジュール２００のソフ
トウェアの動作を説明した図である。図において、割込
信号Ｓ１４がＰＬＣモジュール１００に入力されると、
ＰＬＣモジュール１００はまず、外部機器との入出力を
行い（ステート１０）、入出力が完了した時に割込み信
号Ｓ１５をオプションモジュールに出力し、オプション
モジュール２００のデータ格納完了待ちとなる（ステー
ト１１）。オプションモジュール２００からデータ格納
完了Ｓ１２が共有メモリ２０にセットされると、プログ
ラムメモリ部１４に格納されたユーザプログラムが実行
され、そのユーザプログラムの中で時々刻々のデータが
共有メモリ２０にセットされる（ステート１２）。一
方、オプションモジュール２００は、割込信号Ｓ１５が
入力されると、まずＰＬＣモジュール１００が共有メモ
リ２０にセットしたデータを自モジュール内のメモリ２
５に格納する。このデータを積算して、送信開始時点か
らの総データ量とする（ステート２０）。格納が完了す
ると、データ格納完了Ｓ１２を共有メモリ２０にセット
して、データの取り込みが完了したことをＰＬＣモジュ
ール１００に知らせる（ステート２１）。また、オプシ
ョンモジュールは、割込信号Ｓ１３が入力されると、総
データ量から今回送信するデータを作成して（ステート
３０）、送受信回路２２にセットし制御機器に送信する
（ステート３１）。 【００１６】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば，ＰＬ
Ｃモジュールが払い出すデータを、オプションモジュー
ルを介して、確実に制御機器まで渡すことができ、モジ
ュール型の制御装置で同期制御が可能となる効果があ
る。また、１枚のオプションモジュールで接続可能な制
御機器を超える制御装置において、必要数分のオプショ
ンモジュールを追加しても、ＰＬＣモジュールに同期さ
せているので、ＰＬＣモジュールが払い出すデータを、
複数のオプションモジュールを介して、確実に制御機器
まで渡すことができ、複数のオプションモジュールを備
えた多数の制御機器を使用した制御装置で同期制御が可
能となる効果がある。また、データを生成するＰＬＣモ
ジュールはプログラマブルであるため、任意のデータパ
ターン（データの集まり）を生成することができる、制
御機器で構成される機械の動作に柔軟に対応することが
できる。従って、高性能、高機能な機械をＰＬＣ装置で
構成することが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の方法を適用するプログラマブルコント
ローラのブロック図 【図２】通信周期発生回路の動作説明図 【図３】ＰＬＣモジュールとオプションモジュールの動
作説明図 【図４】一般的なモジュール型ＰＬＣ装置の概略構成図 【図５】従来技術を示すブロック図である。 【図６】従来の方法を適用するプログラマブルコントロ
ーラのブロック図 【図７】従来の方法を適用するプログラマブルコントロ
ーラのブロック図 【符号の説明】 １ プログラム入力装置 ２ ＰＬＣモジュール ３ オプションモジュール ４、５制御機器 １０ 入力部 １１ 出力部 １２、５１ データメモリ部 １３、２１、５２、６１ ＣＰＵ １４、５０ プログラムメモリ部 １５、２４、５３、６４ 水晶発振子 １６、５４ サンプリング周期発生回路 ２０、６０ 共有メモリ ２２ データ送受信回路 ２３、６６ 通信周期発生回路 ６２ データ入出力部 ６３ メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】第１水晶発振子が生成する第１クロックに
   基づいて第１割込信号を生成するサンプリング周期発生
   回路と、前記第１クロックで動作し，前記第１割込信号
   が入ると、第２割込信号を生成するとともにバスを介し
   て外部とデータを授受する第１ＣＰＵと、を備えたＰＬ
   Ｃモジュールと、 通信周期発生回路と、第２水晶発振子が生成する第２ク
   ロックで動作する第２ＣＰＵと、制御機器と通信するデ
   ータ送受信回路と、を備えて、前記第２割込信号に同期
   して前記データを授受するオプションモジュールと、か
   らなり、 前記オプションモジュールのデータを定周期の通信によ
   って前記制御機器に渡すことができるプログラマブルコ
   ントローラにおいて、 （１）前記第１ＣＰＵは、前記第１割込信号を受けると
   前記オプションモジュールとのデータ受け渡しを行な
   い、データ受け渡しが完了した時に前記第２割込信号を
   生成し、 （２）前記オプションモジュールは、前記第２割込信号
   を受けると前記ＰＬＣモジュールが共有メモリにセット
   したデータを内部メモリに格納して、データ格納完了信
   号を生成し、 （３）前記通信周期発生回路は、前記第１割込信号を受
   けると、前記第１割込信号に同期してオプションモジュ
   ールと制御機器のデータ送受信を行なう通信周期を発生
   させて第３割込信号を生成し、 （４）前記第２ＣＰＵは、前記第３割込信号を受けると
   前記制御機器に送信するデータを算出して送信し、 （５）前記ＰＬＣモジュールは、前記オプションモジュ
   ールのデータ格納完了信号を受けて、ユーザプログラム
   を実行するという手順で処理することを特徴とするＰＬ
   Ｃモジュールとオプションモジュールとの同期方法。