JP2006221544A - 制御システムおよびその接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の制御機器間の通信のための接続手段を省配線して小型化し、信頼性を向上する。
【解決手段】制御機器１が２個の通信接続コネクタ５と通信ＬＳＩ２を備え、外部ＩＦ基板６が外部ＩＦ通信コネクタ３と通信接続コネクタ５を備え、制御機器１の通信接続コネクタ５が他の制御機器１の通信接続コネクタ５または外部ＩＦ基板６の通信接続コネクタ５に接続されるようになっており、複数の制御機器１をスタッキングして外部ＩＦ基板６に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の制御機器が接続された制御システムを省配線して小型化する技術に関する。

複数の制御機器を接続して使えるようにするため、従来の制御機器はケーブルで接続して通信するものや（例えば、特許文献１参照）、インターフェイス基板の両面に制御機器を設けて基板を介して接続するというものがある（例えば、特許文献２参照）。
図６は前者の具体例の接続状況を示す図である。この図において、１は制御機器でありＩＯやモータなどを制御することができる。２は制御機器１の中に設けられた通信ＬＳＩであり、上位コントローラとの間の通信を処理するＩＣである。３は制御機器１の表面に設けられた外部ＩＦ通信コネクタであり、上位コントローラや他の制御機器と通信ケーブル１０を介して接続するためのコネクタである。４は外部電源ケーブルであり、図示しない電源と接続されて電力が供給される。この図の制御機器１は互いに通信ケーブル１０で接続されており、図示しない上位コントローラの通信指令によって動作するようになっている。
図７は後者の具体例の接続状況を示す図である。この図において、５は通信接続コネクタであり、通信ＬＳＩ２の信号を伝送するための配線が施されている。６は外部ＩＦ基板であり、通信接続コネクタ５に接続された複数の制御機器１を相互に接続することができる。この図の制御機器１は互いに外部ＩＦ基板６の配線で接続されており、図示しない上位コントローラの通信指令によって動作するようになっている。
特開２００３−１８９６５４号公報（第１１頁、図１） 特開２００４−１４０３０１号公報（第１２頁、図１）

ところが通信ケーブルを使って制御機器間を接続するというのは小型化に向かず、外部ＩＦ基板を使って制御機器間を接続するというのは小型化できるものの外部ＩＦ基板の外形寸法が大きくなるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の制御機器間の通信のための接続手段を省配線して小型化し、信頼性を向上することを目的とする。

上記問題を解決するため本発明は次のようにしたのである。
第１の発明は、通信ＬＳＩを備え、外部から電力を供給され、上位コントローラの指令を受けて動作する複数の制御機器からなる制御システムにおいて、内蔵する通信ＬＳＩに接続した２個の通信接続コネクタを備えた前記制御機器と、上位コントローラに接続される外部ＩＦ通信コネクタと前記制御機器の前記通信接続コネクタに接続される通信接続コネクタを備えた外部ＩＦ基板とを備え、複数の前記制御機器をスタッキングして前記外部ＩＦ基板に接続することを特徴としている。
第２の発明は、前記外部ＩＦ基板は電源回路と電源接続コネクタを備えており、前記制御機器は互いに接続された２つの電源接続コネクタを備えており、前記制御機器の前記電源接続コネクタが前記外部ＩＦ基板の前記電源接続コネクタと他の制御機器の電源接続コネクタの何れかに接続され、複数の前記制御機器をスタッキングして前記外部ＩＦ基板に接続することを特徴としている。
第３の発明は、前記外部ＩＦ基板が複数の通信ＬＳＩを搭載し、スタッキングする制御機器が複数系統あることを特徴としている。
第４の発明は、前記外部ＩＦ基板は光電変換器を備え、前記外部ＩＦ通信コネクタが光通信コネクタであり、前記外部ＩＦ基板が光通信により外部と通信することを特徴としている。

第１の発明によると、制御機器間の通信ケーブルを設置する必要がなくなり、通信ケーブルは外部ＩＦ基板の外部ＩＦ通信コネクタに設置するのみとなる。これにより、通信ケーブルによる配線領域を削除でき、システム全体を小型化できる。
第２の発明によると、外部ＩＦ基板に電源回路を搭載し、電源接続コネクタを介して各制御機器へ電源供給されるため、外部電源ケーブルを各制御機器へ設置する必要がなくなり、外部電源ケーブルは外部ＩＦ基板に設置するのみとなる。これにより、外部電源ケーブルによる配線領域を削除でき、システム全体を小型化できる。
第３の発明によると、外部ＩＦ基板に少なくとも１つ以上の通信ＬＳＩを搭載することで、複数の制御機器をスタッキングさせた系統を２つ以上設置することができる。これにより、制御機器をより高集積にスタッキングさせることを可能とし、システム全体の小型化につなげることができる。
第４の発明によると、外部ＩＦ基板に光電変換器を搭載しているため、光通信を利用して外部と通信することが可能となる。これにより、耐ノイズ性を考慮した信頼性の高いシステムを実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１は、本発明の制御システムの構成を示すブロック図である。図において、１は接続しようとする複数の制御機器であり、２はその中に設けられた通信ＬＳＩ、５は外面に設けられ通信ＬＳＩ２に接続された通信接続コネクタである。６は外部ＩＦ基板であり、３はその外面に設けられた外部ＩＦ通信コネクタである。また４は図示しない電源と接続された外部電源ケーブルである。図１が図６と異なるのは、通信接続コネクタ５と外部ＩＦ通信コネクタ３を備えた外部ＩＦ基板６を設けた点と、制御機器１の通信接続コネクタ５同士が通信ケーブル１０を使わず直に接続されている点である。また、この図が図７と異なるのは、複数の制御機器をスタッキングして接続した点である。
図からわかるように、この制御システムには外部ＩＦ基板６が１枚使われており、外部ＩＦ通信コネクタ３と通信接続コネクタ５が取り付けられている。外部ＩＦ通信コネクタ３は図示しない上位コントローラと接続されており、通信接続コネクタ５は制御機器１の通信接続コネクタ５と接続される。制御機器１は、通信接続コネクタが２つ設けられており、一方は外部ＩＦ基板６または外部ＩＦ基板に近い側にある制御機器１の通信接続コネクタ５に接続され、他方は外部ＩＦ基板６と反対側にある制御機器１の通信接続コネクタ５に接続されている。どの制御機器も同じように接続され、ステムに応じた制御機器の数だけスタッキングされる。
上記の構成によれば、通信ケーブルは外部ＩＦ基板の外部ＩＦ通信コネクタに設置するものだけとなって制御機器間を接続する必要がなくなるので、通信ケーブルによる配線領域を排除することができ、制御システム全体を小型化することができる。

図２は本発明の制御システムの第２実施例の構成を示すブロック図である。この図が図１と異なるのは、外部ＩＦ基板６に電源を備え、外部電源ケーブル４を制御機器１に接続せずに外部ＩＦ基板６に接続している点と、外部ＩＦ基板６と制御機器１に電源接続コネクタ７を設けた点である。制御機器１は電源接続コネクタ７が２つ設けられ、互いに接続されている。外部ＩＦ基板６の電源接続コネクタと制御機器１の電源接続コネクタ７は、外部ＩＦ基板６の通信接続コネクタ５と制御機器１の通信接続コネクタ５の接続の仕方と同じように接続されて外部ＩＦ基板６と複数の制御機器１が図のようにスタッキング接続される。図のように、外部ＩＦ基板６に電源回路を備え、電源接続コネクタ７を介して複数の制御機器１へ電源が供給されるため、外部電源ケーブル４を制御機器１へ個別に接続する必要がなくなり、外部ＩＦ基板６に１本の外部電源ケーブル４を接続するだけで済ませられている。このように、図１の構成をとることによって外部電源ケーブルによる配線領域を削減でき、制御システム全体を小型化することができるのである。

図３は本発明の制御システムの第３実施例の構成を示すブロック図である。この図が図２と異なるのは、図２の外部ＩＦ基板６に光電変換器８を設けるとともに外部ＩＦ通信コネクタ３に代えて光通信コネクタを設けたことである。そして図のように、光通信ケーブルと光通信コネクタ、光電変換器８、通信接続コネクタ５によって上位コントローラと複数の制御機器１とが接続されており、光電変換器８より上位コントローラ側では光信号が使われ制御機器側では電気信号が使われて通信できるようになっている。外部ＩＦ基板６に光電変換器８を備え、光通信を利用して外部と通信することができるので、制御システムの耐ノイズ性が向上し信頼性も高められるのである。

図４は本発明の制御システムの第４実施例の構成を示すブロック図である。この図が図２と異なるのは、図２の外部ＩＦ基板６に通信接続コネクタ５と電源接続コネクタ７とＬＳＩを設け、図２でスタッキング接続された複数の制御機器とは別にもう一系統の制御機器をスタッキング接続した点である。ＬＳＩは外部ＩＦ通信コネクタ３と２つの通信接続コネクタ５を接続しており、図４の全制御機器１と図示しない上位コントローラが通信できるようになっている。電源は２つの電源接続コネクタ７と接続されており、図４の全制御機器１に電源を供給することができるようになっている。外部ＩＦ基板６に通信ＬＳＩを設け、２系統で複数の制御機器をスタッキングさせているので、制御システム全体をさらに小型化することができるのである。なお、図では２系統の例を説明したが、３系統以上も同様の趣旨で構成することができ、同様に小型化することができる。

図５は本発明の制御システムの第５実施例の構成を示すブロック図である。この図は図５に図３の特徴部分だけを追加した構成をしている。すなわち、図３の光電変換器８を図４のＬＳＩと外部ＩＦ通信コネクタ３の間に設け、図４の外部ＩＦ通信コネクタ３を図３の光通信コネクタ９に代えたのである。図のように、外部ＩＦ基板６に光電変換器８を設けて光外部と通信することができ、複数系統のスタッキング接続をしているので、制御システムの耐ノイズ性が向上して信頼性も高められ、小型化することもできるのである。

複数の制御機器をつかったコンパクトな制御システムとすることができるので、超小型のロボットシステム等に利用することができる。

本発明の第１実施例の制御システムの構成を示すブロック図 本発明の第２実施例の制御システムの構成を示すブロック図 本発明の第３実施例の制御システムの構成を示すブロック図 本発明の第４実施例の制御システムの構成を示すブロック図 本発明の第５実施例の制御システムの構成を示すブロック図 従来の第１実施例の制御システムの構成を示すブロック図 従来の第１実施例の制御システムの構成を示すブロック図

符号の説明

１ 制御機器、 ２ 通信ＬＳＩ、 ３ 外部IF通信コネクタ、
４ 外部電源ケーブル、 ５ 通信接続コネクタ、６ 外部IF基板、
７ 電源接続コネクタ、 ８ 光電変換器、 ９ 光通信コネクタ、
１０ 通信ケーブル

Claims (7)

1. 通信ＬＳＩを備え、外部から電力を供給され、上位コントローラの指令を受けて動作する複数の制御機器からなる制御システムにおいて、
   内蔵する通信ＬＳＩに接続した２個の通信接続コネクタを備えた前記制御機器と、
   上位コントローラに接続される外部ＩＦ通信コネクタと前記制御機器の前記通信接続コネクタに接続される通信接続コネクタを備えた外部ＩＦ基板とを備え、
   複数の前記制御機器をスタッキングして前記外部ＩＦ基板に接続することを特徴とする制御システムの接続方法。
2. 前記外部ＩＦ基板は電源回路と電源接続コネクタを備えており、
   前記制御機器は互いに接続された２つの電源接続コネクタを備えており、
   前記制御機器の前記電源接続コネクタが前記外部ＩＦ基板の前記電源接続コネクタと他の制御機器の電源接続コネクタの何れかに接続され、
   複数の前記制御機器をスタッキングして前記外部ＩＦ基板に接続することを特徴とする請求項1に記載の制御システムの接続方法。
3. 前記外部ＩＦ基板が複数の通信ＬＳＩを搭載し、スタッキングする制御機器が複数系統あることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制御システムの接続方法。
4. 通信ＬＳＩを備え、外部から電力を供給され、上位コントローラの指令を受けて動作する複数の制御機器からなる制御システムにおいて、
   内蔵する通信ＬＳＩに接続した２個の通信接続コネクタを備えた前記制御機器と、
   上位コントローラに接続される外部ＩＦ通信コネクタと前記制御機器の前記通信接続コネクタに接続される通信接続コネクタを備えた外部ＩＦ基板と、
   からなることを特徴とする制御システム。
5. 前記外部ＩＦ基板は電源回路と電源接続コネクタを備えており、
   前記制御機器は２つの電源接続コネクタ備えて互いに接続されるとともにその一方は前記外部ＩＦ基板の前記電源接続コネクタまたは他の制御機器の電源接続コネクタのいずれかに接続されるとともに他方は他の制御機器の電源接続コネクタに接続される
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
6. 前記外部ＩＦ基板は光電変換器を備え、前記外部ＩＦ通信コネクタが光通信コネクタであり、前記外部ＩＦ基板が光通信により外部と通信することを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
7. 前記外部ＩＦ基板は複数の通信ＬＳＩを備え、スタッキングされた制御機器が複数系統接続されたことを特徴とする請求項４に記載の制御システム。

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