JP2004096477A - Signal converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は通信ネットワーク、特にデバイスネットにおいて、各ノードから所定の信号を取り出すことができ、さらにシステム構成を変更することなく、容易に機能を追加することが出来るシグナルコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体生産等において、生産設備の制御にはいわゆるデバイスネットが用いられている。このデバイスネットはマスタ・スレーブ方式またはコマンドレスポンス方式のネットワークであり、マスタおよびスレーブ間でコマンドを送受信することによって各スレーブの制御を行っている。
【0003】
このような方式の場合通常各ノードには、ネットワークリソースと呼ばれるノードアドレスが与えられる。一般にネットワークにおいてネットワークリソースは有限であり、従ってネットワークに接続できるノードの数には制限がある。
【0004】
一方各スレーブの制御には、マスタ−スレーブ間で通信される制御信号によって制御を行う。従ってスレーブの制御を頻繁に行う場合、または多数のスレーブを同時に制御する場合ネットワークが混雑する可能性がある。
【0005】
さらに、生産設備等の装置のネットワーク化により従来、例えばチャンバ内の圧力、温度あるいはアクチュエータの状態など、各装置の状態は該装置に付属している出力端子から直接読み出しが可能であったのに対し、これら各データは通信プロトコルによってフレームの中に格納されるため、直接読み出すことが困難となった。
【0006】
従って各スレーブまたはマスタにトラブルが生じた場合に問題を発見することが困難であり、よって他の装置の誤動作を誘引する可能性がある。この場合コマンドがマスタ−スレーブ間で正常に伝送されなくなり、これによってネットワークの麻痺が生じる危険性もある。
【0007】
従ってネットワークの各ノードの状態をモニタすることが必要である。一方、ネットワーク内を流れるデータをモニタする装置として特開2000−216798にモニタ・ロギング装置が開示されている。
【0008】
該装置はデバイスネットにおいて、ネットワーク内を流れるフレームから所定のデータを取り出して表示装置に表示するのもであるが、該モニタ・ロギング装置はWindows(登録商標)ソフトウエアとして実装されており、従ってパーソナルコンピュータを用いる装置である。
【0009】
この場合、Windows(登録商標)に内在する動作不安定性の問題、アプリケーションソフトウエアのバグ、Windows(登録商標)とコンピュータハードウエアとの相性の問題による動作不安定性、およびその他今日知られているコンピュータの動作に関する問題全てを含有したまま、該モニタ・ロギング装置をデバイスネットに接続することになる。
【0010】
従って、上述のような問題により、例えばネットワークにおけるインターロック機能のような、高い信頼性が必要な機能または装置には該モニタ・ロギング装置を用いることは、信頼性の点において不向きである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにネットワークを用いた制御システムは、生産設備の自動化、いわゆるFA(ファクトリーオートメーション)を実現できる一方、オペレータからはシステム全体がブラックボックスとなるため各装置の管理や、トラブルへの迅速な対応が困難となる可能性を有している。
【0012】
上述のような問題に鑑み、本発明はネットワーク内を流れるデータを取得、表示しさらにインターロックのような高い信頼性を必要とする装置をネットワークに付加する方法、および他の機能を付加する方法を提案する。
【0013】
【課題を解決するための手段】
ネットワークに接続された各ノードの情報を取得するシグナルコンバータであって、ハードウエアとして実装された、ネットワークからフレームを取得するネットワークインターフェースと、取得したフレームから所定のデータを取り出すコントローラ部と、取り出したデータを出力するアナログおよびデジタル信号出力部を有するシグナルコンバータ装置を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
最初にネットワーク内を流れる情報とその処理に関して概観する。インターネットやLAN等のプロトコルを用いる通信では、ネットワーク内を流れる情報は所定のプロトコルに基づいて構成されており、フレームと呼ばれる単位で扱われる。フレームには送信元および宛先ノードのアドレス以外に、運ぶべき情報であるデータが格納される。各ノードは少なくとも、ネットワークからフレームを取り込むインターフェース部、および該フレームを処理するプロセッサ部を有している。
【0015】
該インターフェース部では、プロトコルの物理層に相当するアドレスを読み、必要なフレームを選別しプロセッサ部へ伝送する。プロセッサ部では該フレームに対して所定の処理を行いフレーム内からデータを取り出す。また該プロセッサ部は多様な処理が可能であり、これはコンピュータプログラムによって実装される。
【0016】
さらに、プロセッサ部によって処理されたデータをディスプレーに表示したり、ハードディスクなどの記録媒体に記録する過程も有している。
【0017】
このように、ネットワーク内を流れるフレームはインターフェース部およびプロセッサ部によって処理され、該フレーム内に格納されているデータが取り出される。またプロセッサ部ではコンピュータプログラムによって所望の処理をすることが可能である。
【0018】
次に本発明を以下に図を用いて説明する。ここで前記プロセッサ部は、コントローラ部と以下称する。図1は本発明のシグナルコンバータ1の構成を示す概略的なブロック図である。処理の流れを概説すると、ネットワーク40内を流れるフレームがインターフェース部10により取り込まれコントローラ部20に伝送され、該コントローラ部20によって所定のデータが取り出され、さらに該データを出力部30から出力する。
【0019】
同図において本発明は該コントローラ部20がハードウエアとして実装されており、通常はIC、LSI等から成り、前記コンピュータプログラムはROM(フラッシュメモリ、EPROM等の書き換え可能な不揮発性メモリを含む)などの読み出し専用メモリに記録される。さらに出力部30はアナログおよびデジタル信号を出力することができ、従ってD/Aコンバータ、デコーダ、およびアンプを有している。
【0020】
次に本発明のシグナルコンバータ1の動作を説明する。図1においてネットワーク内には、前記フレームの他にスレーブを制御するための制御信号であるコマンドも存在している。従ってインターフェース部10ではネットワーク内を流れる全ての情報の中でフレームのみを選択して取得し、該フレームをコントローラ部20に伝送する。コントローラ部20はプロトコルに従ってフレームを解読しデータを取り出す。該データは出力部30へ伝送され、出力部内のD/Aコンバータまたはデコーダによって適切な形式のデータに再構成され端子から出力される。また該コントローラ部20は、詳細は後述するが図2に示したようにコンフィグレータ23を有しており、ユーザがI/O装置により任意のノードを指定するとコントローラ部20内で動作しているプログラムは、該コンフィグレータの内容に従って該当するフレームのデータを出力部30の所定の出力端子へ伝送する。
【0021】
次にコントローラ部20の構成および動作について説明する。本発明においてコントローラ部20はハードウエアとして実装されており、図2はその一例を示している。図示したように当該コントローラ部20は該データに対して処理を行うCPU21、プログラムがROMとして格納されているメモリ22、およびノードの指定などパラメータ設定を行うコンフィグレータ23で構成されている。また該コンフィグレータ23への入力および設定内容を表示するI/O装置50も具備している。
【0022】
図2において、フレームに対して処理を行うプログラムは前記記載のようにROMとしてメモリ22に格納されており、CPU21は該プログラムに従ってフレームのヘッダを解読し、該フレーム内のデータ領域からデータを取得する。取得したデータは出力部30へ伝送される。ここで、ユーザは出力部30の出力端子を任意に指定することができ、これはI/O装置50を用いてコンフィグレータ23へ必要な情報を入力する。従って、CPU21内で動作しているプログラムは、コンフィグレータの内容に従って出力部30に対し出力制御信号を伝送する。
【0023】
最後に出力部30ではコントローラ部20から伝送された出力制御信号に基づいて、対応する出力端子にデータを出力する。
【0024】
このように、本発明はプログラムがROMとして格納されており、またパーソナルコンピュータの様にオペレーティングシステムを必要としない。従って、オペレーティングシステムの不具合や、ユーザによるメモリの内容の書き換え、および誤った操作によるプログラムの消去などの危険性を排除することができる。
【0025】
上述のように、コントローラ部としてプログラム内蔵式のいわゆるノイマン型コンピュータを例示したが、本発明の実施例はこれに限定されるものではなく、例えばデータ処理アルゴリズムを論理回路として実装するプロセッサ、いわゆるハードワイヤードロジックを用いることもできる。この場合アルゴリズムの変更にはプロセッサ自体の交換が必要になるが、動作信頼性をさらに向上させることができる。
【0026】
次に当該シグナルコンバータを用いて機能を付加する方法を説明する。
【0027】
前記記載のように本発明によるシグナルコンバータは、パーソナルコンピュータを用いることによる信頼性の低下を回避し、確実な動作を保証する。また当該シグナルコンバータはネットワークに対して受動的な装置であるためネットワークリソースを必要とせず、従ってネットワークシステムを変更することなく容易に該シグナルコンバータを接続できる。従って該シグナルコンバータに付加的な装置を接続することで、ネットワークに容易に機能を付加することが出来る。次にその具体的な方法をインターロックを用いて説明する。
【0028】
図3に概略的な図を示した。ネットワーク40に各ノード60が接続しており、さらに本発明のシグナルコンバータ1が接続している。前記記載のように該シグナルコンバータは受動的な装置であるため、ネットワークに接続する際ネットワークリソースの割り当てなどの、システム変更をする必要がない。従って、現在のネットワークに直接接続することが出来る。このため該シグナルコンバータの出力端子に他の装置を接続する際も、ネットワークリソースを必要としない。よってインターロックを、ネットワークリソースを用いずに該シグナルコンバータの出力端子に接続することができる。
【0029】
この状態でシグナルコンバータおよびインターロックを動作させると、前記記載のように該シグナルコンバータからの出力をインターロック2が監視する。このとき例えばあるノードのトラブルにより、ネットワーク内に信号が過剰に送出されると、ネットワークは混雑し麻痺が発生する。この場合インターロックがシグナルコンバータから出力された信号を取得し、ネットワークの異常を検出して該ネットワークをシャットダウンさせることで他のノードの誤動作などを回避することができる。この場合インターロックはネットワークに接続するノードに共通の電源を遮断する。または各ノードが複数の電源に分配されているときは問題の発生したノードに対応する電源を遮断する。しかしながら、インターロックの機能はこれに限定されるものではない。
【0030】
図4には本発明の別の実施例を示した。図示したように当該シグナルコンバータの出力端子に、警報装置3が接続している。これによって該警報装置3を、例えば温度検知アラームとすると、前記記載のI/O装置50により特定のノードの情報を特定の出力端子に出力させ、該端子に温度検知アラームを接続することで、例えばチャンバ内のヒータの異常加熱を検知することができる。しかしながら温度検知に限定されることはなく、チャンバ内の圧力、アクチュエータの状態等の監視装置を接続することも可能である。
【0031】
図5ではパーソナルコンピュータ4が該シグナルコンバータ1に接続しており、従ってパーソナルコンピュータの処理能力を用いて各ノードの状態をコンピュータグラフィック等により視認性良く表示することができ、さらに前記記載のようなパーソナルコンピュータ自身の不具合によるネットワークへの影響を遮断することができる。また様々なアプリケーションソフトによって詳細なデータ解析をリアルタイムで行うこともできる。
【0032】
さらに、該シグナルコンバータにデータ記録手段を接続することにより、データロギングを行うこともできる。通常データロギングはパーソナルコンピュータのハードディスクや、光または磁気ディスクなどが考えられるが、これに限定されるものではない。また本発明はデバイスネットのみならず、プロトコルを用いるネットワーク全てに対して実施することができる。
【0033】
【発明の効果】
デバイスネット等のネットワークに本発明のシグナルコンバータを用いることにより、インターロック等の非常に高い信頼性を必要とする装置を接続することができ、またネットワークリソースを消費することなく、かつネットワークに負荷をかけることなく他の機能を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のシグナルコンバータのブロック図である。
【図2】図2は本発明のシグナルコンバータのコントローラ部のブロック図である。
【図3】図3は本発明のシグナルコンバータをネットワークに接続し、さらにインターロックを接続したブロック図である。
【図4】図4は本発明のシグナルコンバータをネットワークに接続し、さらに警報装置を接続したブロック図である。
【図5】図5は本発明のシグナルコンバータをネットワークに接続し、さらにパーソナルコンピュータを接続したブロック図である。
【符号の説明】
1 シグナルコンバータ
2 インターロック
3 警報装置
4 パーソナルコンピュータ
10 インターフェース部
20 コントローラ部
30 出力部
40 ネットワーク
50 I/O装置
60 各ノード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal converter that can extract a predetermined signal from each node in a communication network, particularly a device network, and can easily add functions without changing the system configuration.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in semiconductor production and the like, a so-called device net has been used for controlling production facilities. This device net is a master-slave type or command response type network, and controls each slave by transmitting / receiving a command between the master and the slave.
[0003]
In such a method, each node is usually given a node address called a network resource. Generally, network resources are limited in a network, and thus the number of nodes that can be connected to the network is limited.
[0004]
On the other hand, each slave is controlled by a control signal transmitted between the master and the slave. Therefore, when the control of the slaves is performed frequently, or when a large number of slaves are controlled simultaneously, the network may be congested.
[0005]
Furthermore, the networking of equipment such as production equipment conventionally allowed the state of each apparatus, such as the pressure, temperature or actuator state in the chamber, to be directly read out from the output terminal attached to the apparatus. On the other hand, since each of these data is stored in a frame according to the communication protocol, it is difficult to directly read the data.
[0006]
Therefore, when a trouble occurs in each slave or master, it is difficult to find the problem, and there is a possibility that other devices will malfunction. In this case, the command is not normally transmitted between the master and the slave, and there is a risk that the network may be paralyzed.
[0007]
Therefore, it is necessary to monitor the state of each node in the network. On the other hand, as a device for monitoring data flowing in a network, a monitor / logging device is disclosed in JP-A-2000-216798.
[0008]
In the device network, predetermined data is extracted from a frame flowing in the network and displayed on a display device. The monitor and logging device is implemented as Windows (registered trademark) software. This is an apparatus using a personal computer.
[0009]
In this case, there is a problem of operation instability inherent in Windows (registered trademark), a bug in application software, an operation instability due to a problem of compatibility between Windows (registered trademark) and computer hardware, and other computers known today. The monitor / logging device is connected to the device net while all the problems concerning the operation of the device are included.
[0010]
Therefore, due to the above-mentioned problems, it is not suitable in terms of reliability to use the monitor / logging device for functions or devices requiring high reliability, such as an interlock function in a network.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a control system using a network can realize automation of production equipment, so-called FA (factory automation), while operators can manage each device and quickly respond to troubles because the entire system is a black box. There is a possibility that it will be difficult to respond.
[0012]
In view of the above problems, the present invention provides a method for acquiring and displaying data flowing in a network, adding a device requiring high reliability such as an interlock to the network, and a method for adding other functions. Suggest.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A signal converter for acquiring information of each node connected to the network, which is implemented as hardware, a network interface for acquiring a frame from the network, a controller unit for extracting predetermined data from the acquired frame, and a Provided is a signal converter device having analog and digital signal output units for outputting data.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, an overview of the information flowing in the network and its processing will be given. In communication using a protocol such as the Internet or a LAN, information flowing in a network is configured based on a predetermined protocol, and is handled in units called frames. The frame stores data that is information to be carried, in addition to the addresses of the source and destination nodes. Each node has at least an interface unit for receiving a frame from the network and a processor unit for processing the frame.
[0015]
The interface reads an address corresponding to the physical layer of the protocol, selects necessary frames, and transmits them to the processor. The processor performs predetermined processing on the frame and extracts data from the frame. The processor unit can perform various processes, and this is implemented by a computer program.
[0016]
Further, it has a process of displaying data processed by the processor unit on a display or recording the data on a recording medium such as a hard disk.
[0017]
As described above, the frame flowing in the network is processed by the interface unit and the processor unit, and the data stored in the frame is extracted. In the processor unit, desired processing can be performed by a computer program.
[0018]
Next, the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the processor unit is hereinafter referred to as a controller unit. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the
[0019]
In the figure, in the present invention, the
[0020]
Next, the operation of the
[0021]
Next, the configuration and operation of the
[0022]
In FIG. 2, a program for processing a frame is stored in the
[0023]
Finally, the
[0024]
As described above, in the present invention, the program is stored as the ROM, and does not require an operating system unlike a personal computer. Therefore, it is possible to eliminate risks such as a malfunction of the operating system, rewriting of the contents of the memory by the user, and erasing of the program due to an incorrect operation.
[0025]
As described above, a so-called Neumann computer with a built-in program has been exemplified as the controller unit. However, embodiments of the present invention are not limited to this. For example, a processor that implements a data processing algorithm as a logic circuit, a so-called hardware Wired logic can also be used. In this case, changing the algorithm requires replacement of the processor itself, but the operational reliability can be further improved.
[0026]
Next, a method of adding a function using the signal converter will be described.
[0027]
As described above, the signal converter according to the present invention avoids a decrease in reliability due to the use of a personal computer, and ensures reliable operation. Further, since the signal converter is a passive device with respect to the network, it does not require network resources, and therefore can easily connect the signal converter without changing the network system. Therefore, a function can be easily added to the network by connecting an additional device to the signal converter. Next, a specific method will be described using an interlock.
[0028]
FIG. 3 shows a schematic diagram. Each
[0029]
When the signal converter and the interlock are operated in this state, the
[0030]
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. As shown, the
[0031]
In FIG. 5, a
[0032]
Further, data logging can be performed by connecting data recording means to the signal converter. Normally, data logging can be performed on a hard disk of a personal computer, an optical or magnetic disk, or the like, but is not limited thereto. Further, the present invention can be applied not only to a device net but also to all networks using a protocol.
[0033]
【The invention's effect】
By using the signal converter of the present invention in a network such as a device net, a device requiring extremely high reliability such as an interlock can be connected, and network resources are not consumed and the load on the network is reduced. Other functions can be added without adding a function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a signal converter of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a controller unit of the signal converter of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram in which the signal converter of the present invention is connected to a network and further connected to an interlock.
FIG. 4 is a block diagram in which the signal converter of the present invention is connected to a network and further an alarm device is connected.
FIG. 5 is a block diagram in which the signal converter of the present invention is connected to a network and further connected to a personal computer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002255732A JP2004096477A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Signal converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002255732A JP2004096477A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Signal converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004096477A true JP2004096477A (en) | 2004-03-25 |
Family
ID=32061181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002255732A Pending JP2004096477A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Signal converter |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004096477A (en) |
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2002
- 2002-08-30 JP JP2002255732A patent/JP2004096477A/en active Pending
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