JP2006325121A - プログラマブルコントロール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定し、断線が復旧したことをスレーブ局に通知することなく直ちに通常の通信を行うことができるプログラマブルコントロール装置を得ること。
【解決手段】スレーブ局の中央制御部３０ａは、断線診断モード切替時間内に、通常モードのボーレートでフレームを受信する通常系受信部１８によって自局宛てのフレームを受信できなかった場合に断線診断モードに移行して診断系送信部２４および診断系受信部２８を用いて、通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートでマスタ局との通信を行うとともに、通常系受信部１８による受信処理を継続して行い、通常系受信部１８によってフレームを受信した場合には、断線診断モードから通常モードに移行して、通常系受信部１８および通常系送信部１４を用いてマスタ局との通信を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、終端抵抗によって終端されたケーブルによって、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置に関するものであり、特に、ケーブルに発生した断線箇所を特定するプログラマブルコントロール装置に関するものである。

ファクトリーオートメーション（ＦＡ）システムに用いられるプログラマブルコントロール装置は、マスタ局と複数のスレーブ局とをマルチドロップ配線によって接続したネットワークを構築してマスタ局が各スレーブ局と相互通信を行ってスレーブ局を制御する。

マルチドロップ配線では、各スレーブ局がマスタ局から送信されたフレーム、またはマスタ局が各スレーブ局から送信されたフレームを正常に受信するために、マスタ局が送信する信号の伝送路におけるインピーダンスマッチングをとって信号の反射を抑える終端抵抗を備える必要がある。

マルチドロップ配線に用いるケーブルが断線した場合、終端抵抗が接続されていない状態となり、マスタ局が送信するフレームの信号と伝送路におけるインイーダンスのマッチングが取れなくなって信号が乱れる。そのため、マスタ局および各スレーブ局は正常にフレームを受信することができなくなる。すなわち、通信不可状態となる。

このような場合、ケーブルの断線箇所を特定するためには、作業者が、スレーブ局が設置されている場所、たとえば、工場の現場まで行ってケーブルの断線箇所を目視で探さなければならなかった。そのため、特に、ケーブルが工場内に広く張り巡らされている場合などは、断線箇所を特定するために多大な時間を要するという問題があった。

このような問題を改善するために、従来からケーブルの断線箇所を特定するための種々の技術が考えられている。たとえば、特許文献１に記載の従来技術には、マスタユニット（マスタ局）と複数のスレーブ局とがフィールドバスによって接続されるシステムにおいて、正常時には、終端抵抗が必要な高速のボーレート（通信速度）でマスタ局と各スレーブ局とが相互通信を行い、フィールドバスが断線した場合には、終端抵抗が不在な状態でも通信可能な低速のボーレートに切り替えて断線箇所までのスレーブ局とマスタ局とが継続して通信を行う技術が開示されている。

具体的には、マスタ局が、一定期間、所定の数のスレーブ局から応答がない場合にフィールドバスに異常が発生したと判定して断線チェックを実行する。断線チェックの結果、断線が発生したと判定した場合には、マスタ局は、終端抵抗が不在な状態でも通信可能な低速のボーレートに切り替える。一方、各スレーブ局は、マスタ局から指定された通信速度に合わせて、自己の通信インタフェースで処理するボーレートを変更する自動速度追従機能を備え、自動速度追従機能によってマスタ局からのフレームを受信する。これにより、断線箇所よりもマスタ局に近い位置に配置されているスレーブ局との通信が可能となり、どのスレーブ局が接続されているかを特定することができ、断線箇所を特定することを可能にしている。

また、特許文献２に記載の従来技術には、親局（マスタ局）と複数の子局（スレーブ局）とが従属接続されるシステムにおいて、各スレーブ局が、下流側のスレーブ局との間のデータ線の電位が断線によって電源電圧の中間レベルになったことを検出するウィンドウコンパレータを備え、一定期間データ線の電位が電源電圧の中間レベルである場合には、ＬＥＤを点灯させる技術が開示されている。

特開２００４−２２１９０４号公報 特開平９−２７０８０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、マスタ局が高速のボーレートから低速のボーレート、または低速のボーレートから通常モードのボーレートに切り替えてフレームを送信し、スレーブ局が自動速度追従機能によってマスタ局からのフレームを受信するようにしているので、モードの切り替えに時間がかかるという問題があった。たとえば、断線が発生した箇所を特定した後に断線を修復した場合、マスタ局が高速のボーレートでフレームを送信しても、スレーブ局はすぐにフレームを受信することはできないという問題があった。

また、上記特許文献２に記載の従来技術では、スレーブ局が断線を検出してＬＥＤを点灯させるようにしているので、各スレーブ局に断線を検出するための、分圧抵抗やウィンドウコンパレータ、タイマ回路などを備える必要があり、スレーブ局の回路規模が大きくなるという問題があった。

さらに、上記特許文献２に記載の従来技術では、ＬＥＤを点灯させることで断線箇所を特定することはできるが、断線を修復した後に通常動作への移行に関する技術については開示されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定するとともに、断線が復旧したことをスレーブ局に通知することなく直ちに通常の通信を行うことができるプログラマブルコントロール装置を得ることを第１の目的とする。

第２の目的は、スレーブ局の回路規模を抑制しつつ、マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定することができるプログラマブルコントロール装置を得ることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は信号の反射による影響を抑制する終端抵抗によって終端されたケーブルに、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置において、前記マスタ局は、通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、前記通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記複数のスレーブ局との通信を行って前記ケーブルの異常を検出する中央制御部と、を備え、前記各スレーブ局は、前記通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、前記断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記マスタ局との通信を行うとともに、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を継続して行い、前記断線診断モード時に前記通常系受信部によってフレームを受信した場合には、前記断線診断モードから前記通常モードに移行して前記通常系受信部および前記通常系送信部を用いて前記マスタ局との通信を行う中央制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、マスタ局および複数のスレーブ局は、予め定められた診断モード切替時間内に通常モードのボーレートによって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによって通信を行い、マスタ局および複数のスレーブ局が接続されるケーブルの異常箇所を検出するとともに、複数のスレーブ局は、断線診断モード時にも通常モードのボーレートによる受信処理を継続して行うようにしているので、マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定するとともに、断線が復旧したことをスレーブ局に通知することなく直ちに通常モードのボーレートによる通信を行うことができるプログラマブルコントロール装置を得ることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかるプログラマブルコントロール装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１〜図１０を用いてこの発明の実施の形態１を説明する。図１は、この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、プログラマブルコントロール装置は、装置内の通信を制御する１台のマスタ局１と、複数台（この場合は５台）のスレーブ局２ａ〜２ｅとがケーブル９にマルチドロップ配線によって接続され、ケーブル９は、終端抵抗７，８によって終端されている。

図２は、図１に示したマスタ局１の構成を示すブロック図である。図１において、マスタ局１は、スレーブ局２ａ〜２ｅとのフレームの送受信を行う通信処理部１０と、通常モードまたは断線診断モードの切り替えや、スレーブ局２ａ〜２ｅを通信によって制御する上位処理を実行するとともに、通信処理部１０を統括的に制御する中央制御部３０と、を備えている。

通信処理部１０は、通常モード時の送信処理を行う通常系送信部１４と、通常モード時の受信処理を行う通常系受信部１８と、断線診断モード時の送信処理を行う診断系送信部２４と、断線診断モード時の受信処理を行う診断系受信部２８と、通常系送信部１４または診断系送信部２４から出力されるフレームを選択してケーブル９に出力するＭＵＸ部３１と、ケーブル９から入力される信号のノイズ成分を除去するノイズフィルタ４０と、ノイズフィルタ４０によってノイズ成分が除去された信号を通常系受信部１８または診断系受信部２８に出力するフレームスイッチング部４１とを備えている。

通常系送信部１４は、中央制御部３０によって設定されるデータ（送信データ）を格納する通常系送信バッファメモリ１１と、通常系送信バッファメモリ１１に格納されたデータにアドレスやステータスを設定したフレームを生成する通常系アドレス・ステータス生成部１２と、通常系アドレス・ステータス生成部１２によって生成されたフレームを予め定められた通常モードのボーレートでＭＵＸ部３１に出力する通常系フレーム生成部１３とを備えている。通常モードのボーレートは、終端抵抗７，８によって信号の反射の影響が抑制されて通信可能となる速度である。

通常系受信部１８は、フレームスイッチング部４１から入力される信号から予め定められた通常モードのボーレートによってフレームを検出する通常系フレーム検出部１５と、通常系フレーム検出部１５によって検出されたフレームが自局宛てのフレームであるか否かを解析する通常系アドレス・ステータス解析部１６と、通常系アドレス・ステータス解析部１６によって自局宛てのフレームであると判定されたフレームを格納する通常系受信バッファメモリ１７とを備えている。

診断系送信部２４は、中央制御部３０によって設定されるデータ（断線診断のデータ）を格納する診断系送信バッファメモリ２１と、診断系送信バッファメモリ２１に格納されたデータにアドレスやステータスを設定した断線診断フレームを生成する診断系アドレス・ステータス生成部２２と、診断系アドレス・ステータス生成部２２によって生成されたフレームを予め定められた断線診断モードのボーレートでＭＵＸ部３１に出力する診断系フレーム生成部２３とを備えている。断線診断モード時のボーレートは、ケーブル９が断線して終端抵抗７または終端抵抗８が接続されていない状態でも断線診断フレームを正常に受信できる速度であればよく、通常モードのボーレートより低い値であり、たとえば、１００ｂｐｓ程度の速度でもよいし、１Ｋｂｐｓ程度の速度としてもよい。

診断系受信部２８は、フレームスイッチング部４１から入力される信号から予め定められた断線診断モードのボーレートによってフレームを検出する診断系フレーム検出部２５と、診断系フレーム検出部２５によって検出されたフレームが自局宛てのフレームであるか否かを解析する診断系アドレス・ステータス解析部２６と、診断系アドレス・ステータス解析部２６によって自局宛てのフレームであると判定されたフレームを格納する診断系受信バッファメモリ２７とを備えている。

中央制御部３０は、スレーブ局２ａ〜２ｅからのフレームの受信状態に基づいて通常モードから断線診断モードへの切り替えを行うとともに、図示しない入力部からの指示に基づいて断線診断モードから通常モードへの切り替えを行う。

中央制御部３０は、通常モード時には、通常系送信部１４および通常系受信部１８を用いてスレーブ局２ａ〜２ｅを通信によって制御する。中央制御部３０は、通常モード時には、通常系送信部１４の通常系フレーム生成部１３から入力されるフレームを選択するようにＭＵＸ部３１を制御するとともに、ノイズフィルタ４０から入力される信号を通常系受信部１８の通常系フレーム検出部１５に出力するようにフレームスイッチング部４１を制御する。

中央制御部３０は、断線診断モード時には、診断系送信部２４および診断系受信部２８を用いてスレーブ局２ａ〜２ｅと通信を行いケーブル９の断線箇所を特定する。中央制御部３０は、断線診断モード時には、診断系送信部２４の診断系フレーム生成部２３から入力されるフレームを選択するようにＭＵＸ部３１を制御するとともに、ノイズフィルタ４０から入力される信号を診断系受信部２８の診断系フレーム検出部２５に出力するようにフレームスイッチング部４１を制御する。

図１に示したスレーブ局２ａ〜２ｅは、全て同じ機能を備えている。図３に示したスレーブ局２ａの構成を示すブロック図を参照してスレーブ局の機能を説明する。図３に示したスレーブ局２ａは、先の図２に示したマスタ局１の中央制御部３０の代わりに、中央制御部３０ａを備えている。図２に示したマスタ局１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

中央制御部３０ａは、マスタ局１からのフレームの受信状態に基づいて、通常モードと断線診断モードとの切り替えを行う。

中央制御部３０ａは、通常モード時には、通常系送信部１４および通常系受信部１８を用いてマスタ局１と通信を行い、マスタ局１からのフレームに基づいて動作する。中央制御部３０ａは、通常モード時には、通常系送信部１４の通常系フレーム生成部１３から入力されるフレームを選択するようにＭＵＸ部３１を制御するとともに、ノイズフィルタ４０から入力される信号を通常系受信部１８の通常系フレーム検出部１５に出力するようにフレームスイッチング部４１を制御する。

中央制御部３０ａは、断線診断モード時には、診断系送信部２４、診断系受信部２８を用いてマスタ局１と通信を行うとともに、通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部１８も動作させる。中央制御部３０ａは、断線診断モード時には、診断系送信部２４の診断系フレーム生成部２３から入力されるフレームを選択するようにＭＵＸ部３１を制御するとともに、ノイズフィルタ４０から入力される信号を診断系受信部２８の診断系フレーム検出部２５、および通常系受信部１８の通常系フレーム検出部１５に出力するようにフレームスイッチング部４１を制御する。

また、中央制御部３０ａは、通常モード時に、予め定められた断線診断モード切替時間の間、マスタ局１から自局あてのフレームを受信しなかった場合、断線診断モードに切り替え、断線診断モード時に、通常系受信部１８によってマスタ局１から自局宛てのフレームを受信した場合、断線診断モードから通常モードに切り替える。

つぎに、図１〜図７を参照してこの発明におけるプログラマブルコントロール装置の動作を説明する。まず、図４のフローチャートを参照してマスタ局１の送信動作について説明する。断線診断モードではない場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、すなわち通常モードの場合、中央制御部３０は、送信すべきデータを通常系送信バッファメモリ１１に格納する（ステップＳ１０１）。このとき、送信すべきデータには、データと、データの送信先のアドレス（この場合はスレーブ局２ａ〜２ｅのアドレス）、およびステータスが含まれている。

通常系アドレス・ステータス生成部１２は、通常系送信バッファメモリ１１に格納されたデータに基づいて送信するフレームを生成する（ステップＳ１０２）。一般的にフレームは、フラグシーケンスＡ、送信先アドレス、送信元アドレス、ステータス、データ、およびフラグシーケンスＢで構成される。通常系アドレス・ステータス生成部１２は、通常系送信バッファメモリ１１に格納されているデータに基づいて、送信先アドレス、ステータス、およびデータを設定し、フラグシーケンスＡにフレームの先頭を示すコードを設定し、送信元アドレスに自局のアドレスを設定し、フラグシーケンスＢにフレームの最後を示すコードを設定する。通常系アドレス・ステータス生成部１２は、生成したフレームを通常系フレーム生成部１３に出力する。

通常系フレーム生成部１３は、フレームを通常モードのボーレートでＭＵＸ部３１を介してケーブル９に送信する（ステップＳ１０３）。

一方、断線診断モードの場合（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）、中央制御部３０は、断線診断用のデータを診断系送信バッファメモリ２１に格納する（ステップＳ１０４）。後述するが、断線診断フレームには、付加するデータは存在しない。そのため、中央制御部３０は、断線診断フレームを送信するスレーブ局２ａ〜２ｅのアドレスのみを診断系送信バッファメモリ２１に格納する。

診断系アドレス・ステータス生成部２２は、予め定められたフレームフォーマットに基づいて送信するフレームを生成する（ステップＳ１０５）。断線診断フレームは、図５に示すように、フラグシーケンスＡ、送信先アドレス、ステータス、およびフラグシーケンスＢで構成される。診断系アドレス・ステータス生成部２２は、フラグシーケンスＡにフレームの先頭を示すコードを設定し、送信先アドレスに診断系送信バッファメモリ２１に格納されているスレーブ局２ａ〜２ｅのアドレスを設定し、ステータスに断線診断実施を示すステータスを設定し、フラグシーケンスＢにフレームの最後を示すコードを設定する。診断系アドレス・ステータス生成部２２は、生成した断線診断フレームを診断系フレーム生成部２３に出力する。

診断系フレーム生成部２３は、断線診断フレームを断線診断モードのボーレートでＭＵＸ部３１を介してケーブル９に送信する（ステップＳ１０６）。

つぎに、図６のフローチャートを参照してマスタ局１の受信動作について説明する。ノイズフィルタ４０は、ケーブルからの信号からノイズ成分を除去した信号をフレームスイッチング部４１に出力する。断線診断モードではない場合（ステップＳ２００，Ｎｏ）、すなわち通常モードの場合、フレームスイッチング部４１は、ノイズフィルタ４０からの信号を通常系フレーム検出部１５に出力する（ステップＳ２０１）。

通常系フレーム検出部１５は、通常モードのボーレートでフレームを検出する（ステップＳ２０２）。たとえば、通常系フレーム検出部１５は、通常モードのボーレートに基づいて信号をサンプリングしてフレームの先頭を示すコード、すなわちフラグシーケンスＡによってフレームの先頭を検出する。通常系フレーム検出部１５は、検出したフレームを通常系アドレス・ステータス解析部１６に出力する。

通常系アドレス・ステータス解析部１６は、フレーム内の送信先アドレス、送信元アドレス、ステータス、およびデータの設定値に基づいてフレームを解析する（ステップＳ２０３）。通常系アドレス・ステータス解析部１６は、送信先アドレスに設定されているアドレスと自局のアドレスとを比較して、検出したフレームが自局宛てのフレームであるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。判定の結果フレームが自局宛てではない場合、通常系フレーム検出部１５がフレームを検出するステップＳ２０２に戻る。判定の結果フレームが自局宛ての場合、通常系アドレス・ステータス解析部１６は、受信データ（送信元アドレス、ステータス、およびデータ）を通常系受信バッファメモリ１７に格納する（ステップＳ２０５）。

通常系アドレス・ステータス解析部１６が通常系受信バッファメモリ１７に受信データを格納したことを通知する割込み通知、またはポーリングによって通常系受信バッファメモリ１７に受信データが格納されたことを認識すると、中央制御部３０は、通常系受信バッファメモリ１７に格納されている受信データを読み出して通常モードにおける所定の処理を実行する（ステップＳ２０６）。所定の処理とは、一般的なスレーブ局２ａ〜２ｅの制御処理である。

一方、断線診断モードの場合（ステップＳ２００，Ｙｅｓ）、フレームスイッチング部４１はノイズフィルタ４０からの信号を診断系フレーム検出部２５に出力する（ステップＳ２０７）。

診断系フレーム検出部２５は、断線診断モードのボーレートで断線診断フレームを検出する（ステップＳ２０８）。たとえば、診断系フレーム検出部２５は、断線診断モードのボーレートに基づいて信号をサンプリングして断線診断応答フレームの先頭を示すコード、すなわちフラグシーケンスＡによって断線診断応答フレームの先頭を検出する。診断系フレーム検出部２５は、検出した断線診断応答フレームを診断系アドレス・ステータス解析部２６に出力する。

診断系アドレス・ステータス解析部２６は、断線診断応答フレームを解析する（ステップＳ２０８）。断線診断応答フレームは、図７に示すように、フラグシーケンスＡ、送信元アドレス、ステータス、およびフラグシーケンスＢで構成される。断線診断応答フレームは、自局が送信した断線診断フレームがそのまま転送された形となる。診断系アドレス・ステータス解析部２６は、断線診断応答フレーム内の送信元アドレスに設定されているアドレスが断線診断応答フレームを送信したスレーブ局２ａ〜２ｅのアドレスであるか否か、すなわち自局が送信した断線診断フレームに対する応答フレームであるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。判定の結果が断線診断応答とフレームではない場合、診断系フレーム検出部２５が断線診断応答フレームを検出するステップＳ２０８に戻る。判定の結果が断線診断応答フレームの場合、診断系アドレス・ステータス解析部２６は、断線診断応答フレームを診断系受信バッファメモリ２７に格納する（ステップＳ２１１）。

診断系アドレス・ステータス解析部２６が診断系受信バッファメモリ２７に受信データを格納したことを通知する割込み通知、またはポーリングによって診断系受信バッファメモリ２７に受信データが格納されたことを認識すると、中央制御部３０は、診断系受信バッファメモリ２７に格納されている受信データを読み出して断線診断モードにおける処理を実行する（ステップＳ２１２）。具体的には、つぎにスレーブ局２ａ〜２ｅに断線診断フレームを送信する動作に移行する。

つぎに、マスタ局１のモード切替動作について説明する。通常モード時に、中央制御部３０は、有効フレーム（自局宛てのフレーム）を受信すると、自局の計時機能を用いて時間の計測を開始し、有効フレームを受信する毎に計測時間をクリアして再計測を繰り返す。計測している時間が予め定められた断線診断モード切替時間を超えた場合、すなわち、断線診断モード切替時間内に有効フレームを受信することができなかった場合、中央制御部３０は、通常モードから断線診断モードに切り替えて、診断系送信部２４および診断系受信部２８を用いた断線診断モードの動作を実行する。また、中央制御部３０は、図示しない入力部からの指示に基づいて、断線診断モードから通常モードに切り替える。

つぎに、スレーブ局２ａを例に挙げて、スレーブ局の動作を説明する。なお、スレーブ局２ａの動作は、マスタ局１の動作とほぼ同じであるので、詳細な説明は省略し、相違点のみを説明する。

まず、スレーブ局２ａの受信動作を説明する。スレーブ局２ａの受信動作は、先の図６のフローチャートを参照して説明したマスタ局１の受信動作とほぼ同じであり、相違点は、断線診断モード時に、フレームスイッチング部４１がノイズフィルタ４０からの信号を診断系受信部２８の診断系フレーム検出部２５だけでなく、通常系受信部１８の通常系フレーム検出部１５にも出力し、断線診断モード時にも通常モードのボーレートによるフレームを受信することを可能にしている点である。

つぎに、スレーブ局２ａの送信動作を説明する。スレーブ局２ａの送信動作は、先の図４のフローチャートを参照して説明したマスタ局１の送信動作とほぼ同じであり、相違点は、診断系アドレス・ステータス生成部２２が先の図７に示した断線診断用応答フレームを生成することである。

つぎに、スレーブ局２ａのモード切替動作を説明する。スレーブ局２ａが通常モードから断線診断モードに切り替える動作はマスタ局１と同様に、中央制御部３０ａは、有効フレーム（自局宛てのフレーム）を受信すると、自局の計時機能を用いて時間の計測を開始し、有効フレームを受信する毎に計測時間をクリアして再計測を繰り返す。計測している時間が予め定められた断線診断モード切替時間を超えた場合、すなわち、断線診断モード切替時間内に有効フレームを受信することができなかった場合、中央制御部３０ａは、通常モードから断線診断モードに切り替えて、通常系受信部１８による通常モードのボーレートでのフレーム受信を行うとともに、診断系送信部２４および診断系受信部２８を用いた断線診断モードの動作を実行する。

断線診断モード時に、通常モードのボーレートのフレーム、すなわち、通常系受信部１８によってフレームを受信すると、中央制御部３０ａは、ケーブル９の断線箇所が復旧して通常モードのボーレートによる通信が可能となったと判断して、断線診断モードから通常モードに切り替える。

つぎに、図１および図８〜図１１を参照してこの発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の動作を説明する。先の図１に示した構成によってマスタ局１およびスレーブ局２ａ〜２ｅが、通常系送信部１４と通常系受信部１８とを用いて動作している際に、図７に示すように、スレーブ局２ｃとスレーブ局２ｄとの間で断線６０が発生したとする。

断線６０によって、終端抵抗８がマスタ局１からみて切断された状態となり、ケーブル９を流れる信号が不安定になる。そのため、マスタ局１およびスレーブ局２ａ〜２ｅは、通常モードのボーレートによる通信ができなくなる。図８においては、マスタ局１は、断線診断モード切替時間内に有効フレームを受信することができなかったために通常モードから断線診断モードにモードが移行してアイドル状態となる。

マスタ局１がアイドル状態となり、通常モードのボーレートによるフレームを送信しないため、図８に示すように、スレーブ局２ａ〜２ｅも断線診断モード切替時間内に通常モードのボーレートによる有効フレームを受信することがない。したがって、図９に示すように、スレーブ局２ａ〜２ｅも、通常モードから断線診断モードに移行する。

マスタ局１は、アイドル状態に入ってから所定の時間が経過すると、予め定められた順番に従って、スレーブ局２ａ〜２ｅに対して診断系送信部２４を用いて断線診断フレーム（図５参照）を送信する。なお、所定の時間とは、明らかにマスタ局１からの通信が、何らかの異常によって滞っていることを、全てのスレーブ局２ａ〜２ｅが認識して断線診断モードへの移行が完了するまでの時間であればよく、時間の単位は数ｍｓでも良いし、数秒でもよい。また、断線診断フレームを送信するスレーブ局２ａ〜２ｅの順番は、マスタ局１に近い順とする。

ここで、マスタ局１の中央制御部３０が断線診断モード時にスレーブ局２ｂ、スレーブ局２ａ、スレーブ局２ｃ、スレーブ局３ｄ、スレーブ局３ｅの順に断線診断フレームを送信するように設定されていたとする。マスタ局１は、診断系送信部２４を用いて、すなわち、終端抵抗７，８が切断されている場合でも通信可能な低速な断線診断モードのボーレートでスレーブ局２ｂ宛ての断線診断フレームをケーブル９に出力する。

ケーブル９の断線６０は、スレーブ局２ｃとスレーブ局２ｄとの間で発生しているので、スレーブ局２ａ〜２ｃは診断系受信部２８を用いて断線診断フレームを受信することができる。マスタ局１が送信した断線診断フレームはスレーブ局２ｂ宛てであるので、スレーブ局２ｂのみが断線診断応答フレーム（図７参照）を診断系送信部２４を用いてケーブル９に出力する。

マスタ局１は、診断系受信部２８を用いてスレーブ局２ｂからの断線診断応答フレームを受信する。これにより、マスタ局１の中央制御部３０は、自局とスレーブ局２ｂとの間には断線が発生していないと判定し、スレーブ局２ｂの先に接続されているスレーブ局２ａ宛ての断線診断フレームを診断系送信部２４を用いてケーブル９に出力する。

スレーブ局２ａとスレーブ局２ｂとの間にも断線は発生していないので、スレーブ局２ａは、診断系受信部２８を用いて断線診断フレームを受信することができる。スレーブ局２ａは、診断系送信部２４を用いて断線診断応答フレームをケーブル９に出力する。

マスタ局１は、診断系受信部２８を用いてスレーブ局２ａからの断線診断応答フレームを受信する。これにより、マスタ局１の中央制御部３０は、自局とスレーブ局２ａとの間には断線が発生していないと判定し、スレーブ局２ｃ宛ての断線診断フレームを診断系送信部２４を用いてケーブル９に出力する。

マスタ局１とスレーブ局２ｃとの間にも断線は発生していないので、スレーブ局２ｃは、診断系受信部２８を用いて断線診断フレームを受信することができる。スレーブ局２ｃは、診断系送信部２４を用いて断線診断応答フレームをケーブル９に出力する。

マスタ局１は、診断系受信部２８を用いてスレーブ局２ｃからの断線診断応答フレームを受信する。これにより、マスタ局１の中央制御部３０は、自局とスレーブ局２ｃとの間には断線が発生していないと判定し、スレーブ局２ｄ宛ての断線診断フレームを診断系送信部２４を用いてケーブル９に出力する。

スレーブ局２ｃとスレーブ局２ｄとの間に断線６０が発生しているので、マスタ局１からの断線診断フレームを受信することができるのはスレーブ局２ａ〜２ｃだけであり、スレーブ局２ｄ，２ｅは断線診断フレームを受信することはできない。そのため、スレーブ局２ｄは断線診断応答フレームを送信することはない。また、スレーブ局２ａ〜２ｃは、断線診断フレームがスレーブ局２ｄ宛てであり、自局宛てではないため断線診断応答フレームを送信しない。したがって、マスタ局１は、予め定められた受信時間内に断線診断応答フレームを受信することがない。これにより、マスタ局１の中央制御部３０は、スレーブ局２ｃとスレーブ局２ｄとの間に断線６０が発生していることを認識し、図示しない表示部に、たとえば、スレーブ局２ａ〜２ｅに対応付けて断線診断応答フレームを受信したか否かを表示して断線箇所を管理者に通知する。

管理者は、マスタ局１によって特定された断線箇所を修復した後に、マスタ局１の図示しない入力部を用いてマスタ局１を通常モードに設定する。これにより、図１０に示すように、マスタ局１は通常モードとなり、スレーブ局２ａ〜２ｅは断線診断モードとなる。通常モードが設定されると、マスタ局１の中央制御部３０は、通常モードによる通信、すなわち、通常系送信部１４および通常系受信部１８を用いた通常モードのボーレートによる通信を開始する。

スレーブ局２ａ〜２ｅは、断線診断モード時にも、通常系受信部１８による通常モードのボーレートによるフレームの受信を行っている。したがって、マスタ局１が通常モードとなって送信した通常モードのボーレートによるフレームを受信することができる。スレーブ局２ａ〜２ｅの中央制御部３０ａは、通常系受信部１８によって通常モードのボーレートによるフレームを受信すると、受信したフレームに基づいた動作を行うとともに、図１１に示すように、断線診断モードから通常モードにモードを移行する。

このようにこの実施の形態１においては、マスタ局１および複数のスレーブ局２ａ〜２ｅは、予め定められた診断モード切替時間内に通常モードのボーレートによって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによって通信を行い、マスタ局１および複数のスレーブ局２ａ〜２ｅが接続されるケーブル９の異常箇所（断線箇所）を特定するようにしているので、断線箇所を即座に特定することが可能となり、作業者がプログラマブルコントロール装置のケーブルを現場で順番に検査することなく、断線箇所の復旧作業を迅速に行うことができる。

また、複数のスレーブ局２ａ〜２ｅは、断線診断モード時にも通常モードのボーレートによる受信処理を継続して行うようにしているので、断線が復旧したことをスレーブ局２ａ〜２ｅに通知することなく直ちに通常の通信を行うことができる。

実施の形態２．
図１２および図１３を参照してこの発明の実施の形態２を説明する。この発明におけるプログラマブルコントロール装置の構成は、先の図１に示したスレーブ局２ａ〜２ｅの代わりにスレーブ局３ａ〜３ｅを備える。

マスタ局１の中央制御部３０は、先の実施の形態１のマスタ局１の中央制御部３０の機能に加えて、断線診断モード時に、断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にオン／オフ制御する制御信号を送信する（ＨＩＧＨ、ＬＯＷ信号を交互に送信する）機能を備えている。具体的には、診断系送信部２４の診断系送信バッファメモリ２１に、ＨＩＧＨを示すデータ「１」と、ＬＯＷを示すデータ「０」とを交互に設定するとともに、信号のみを出力することを示すコードを設定する。診断系アドレス・ステータス生成部２２は、信号のみを出力することを示すコードを認識して、断線診断フレームを生成することなく、診断系送信バッファメモリ２１に格納されているデータを診断系フレーム生成部２３に出力し、診断系フレーム生成部２３は、診断系アドレス・ステータス生成部２２から出力される信号をＭＵＸ部３１に出力する。また、中央制御部３０が直接ＭＵＸ部３１に制御信号を出力するようにしてもよい。

図１２は、この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態２で用いられるスレーブ局３ａの構成を示すブロック図である。図１２に示したスレーブ局３ａは、先の図３に示した実施の形態１のスレーブ局２ａに、ＬＥＤ点灯処理部５０（特許請求の範囲でいうところの点灯処理部）およびＬＥＤ５１（特許請求の範囲でいうところの発光素子）が追加されている。実施の形態１のスレーブ局２ａと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

フレームスイッチング部４１は、断線診断モード時には、通常系受信部１８の通常系フレーム検出部１５、診断系受信部２８の診断系フレーム検出部２５、およびＬＥＤ点灯処理部５０に出力する。

ＬＥＤ点灯処理部５０は、フレームスイッチング部４１からの信号に基づいて、ＬＥＤ５１を駆動して、ＬＥＤ５１をオン／オフさせて点灯させる。

つぎに、この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態２の動作を説明する。なお、通常モード時の通信動作、および断線診断モード時の断線診断フレームおよび断線診断応答フレームの通信によって断線箇所を特定する動作については、先の実施の形態１と同じであるので、ここでは説明を省略する。

図１２および図１３を参照して、スレーブ局３ａ〜３ｅのＬＥＤ５１によってケーブル９の断線箇所を特定する動作について説明する。マスタ局１の中央制御部３０は、断線診断モードに移行し、断線診断フレームおよび断線診断応答フレームの通信によって断線箇所を特定した後に、ケーブル９に、断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にＨＩＧＨ、ＬＯＷ信号の制御信号を出力する。

図１３においては、スレーブ局３ｃとスレーブ局３ｄとの間に断線７０が発生している。したがって、スレーブ局３ａ〜３ｃはマスタ局１からの制御信号を受信することができ、スレーブ局３ａ〜３ｃのＬＥＤ点灯処理部５０は、制御信号に基づいてＬＥＤ５１を点滅させる。スレーブ局３ｄ，３ｅはマスタ局１からの制御信号を受信することができないので、スレーブ局３ｄ，３ｅのＬＥＤ点灯処理部５０はＬＥＤ５１を点滅させることはない。すなわち、スレーブ局３ｄ，３ｅのＬＥＤ５１は、点灯しつづけるか、消えているかのいずれかとなる。

このようにこの実施の形態２においては、マスタ局１が断線診断モード時に、断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にスレーブ局３ａ〜３ｅのＬＥＤ５１をオン／オフ制御する制御信号をケーブル９に出力し、スレーブ局３ａ〜３ｅのＬＥＤ点灯処理部５０は、ケーブル９から受信したマスタ局１からの制御信号に基づいてＬＥＤ５１を制御するようにしているので、作業者が現場でスレーブ局３ａ〜３ｅのＬＥＤ５１を目視することで、マスタ局１およびスレーブ局３ａ〜３ｅの接続図などの情報と照らし合わせてケーブル９の断線箇所を特定する作業効率を上げることができる。

また、マスタ局１がスレーブ局３ａ〜３ｅのＬＥＤ５１をオン／オフする制御信号によって制御するようにしているので、スレーブ局３ａ〜３ｅにはＬＥＤ５１と制御信号に基づいてＬＥＤ５１を制御するＬＥＤ点灯処理部５０を備えるだけでよく、回路構成がシンプルでスレーブ局３ａ〜３ｅのコストを抑えることができる。

なお、この実施の形態２においては、マスタ局１およびスレーブ局３ａ〜３ｅが先の実施の形態１と同様に断線診断モード時に断線診断フレームおよび断線診断応答フレームを用いて通信を行ってケーブル９の断線箇所を特定した後に制御信号によってスレーブ局３ａ〜３ｅのＬＥＤ５１を点滅させるようにしたがこれに限るものではない。たとえば、外部からの設定によって、断線診断モード時に断線診断フレームおよび断線診断応答フレームを用いて通信を行ってケーブル９の断線箇所を特定することなく、断線診断モードに移行した際に直ちにマスタ局１が制御信号を出力するようにしてもかまわない。

また、断線診断モード時に直ちにマスタ局１が制御信号を出力する場合、すなわち、断線診断フレームおよび断線診断応答フレームを用いて通信を行ってケーブル９の断線箇所を特定しない場合には、先の図２に示したマスタ局１および先の図１２に示したスレーブ局３ａ〜３ｅの診断系送信部２４および診断系受信部２８が必要なくなり、マスタ局１およびスレーブ局３ａ〜３ｅの回路規模を小さくすることができ、プログラマブルコントロール装置のコストを低減することができる。この場合も、スレーブ局３ａ〜３ｅは、断線診断モード時にも通常系受信部１８による通常モードのボーレートによる受信処理を行うことは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかるプログラマブルコントロール装置は、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置に有用であり、特に、マスタ局および複数のスレーブ局が広範囲に配置されるファクトリーオートメーションシステムに適している。

この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の構成を示す図である。 図１に示したマスタ局の構成を示すブロック図である。 図１に示したスレーブ局の構成を示すブロック図である。 マスタ局の送信動作を説明するためのフローチャートである。 断線診断フレームの構成を示す図である。 マスタ局の受信動作を説明するためのフローチャートである。 断線診断応答フレームの構成を示す図である。 この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の動作を説明するための図である。 この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の動作を説明するための図である。 この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の動作を説明するための図である。 この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態１の動作を説明するための図である。 この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態２のスレーブ局の構成を示すブロック図である。 この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態２の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ マスタ局
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ スレーブ局
７，８ 終端抵抗
９ ケーブル
１０ 通信処理部
１１ 通常系送信バッファメモリ
１２ 通常系アドレス・ステータス生成部
１３ 通常系フレーム生成部
１４ 通常系送信部
１５ 通常系フレーム検出部
１６ 通常系アドレス・ステータス解析部
１７ 通常系受信バッファメモリ
１８ 通常系受信部
２１ 診断系送信バッファメモリ
２２ 診断系アドレス・ステータス生成部
２３ 診断系フレーム生成部
２４ 診断系送信部
２５ 診断系フレーム検出部
２６ 診断系アドレス・ステータス解析部
２７ 診断系受信バッファメモリ
２８ 診断系受信部
３０，３０ａ 中央制御部
３１ ＭＵＸ部
４０ ノイズフィルタ
４１ フレームスイッチング部
５０ ＬＥＤ点灯処理部
５１ ＬＥＤ
６０，７０ 断線

Claims (2)

1. 信号の反射による影響を抑制する終端抵抗によって終端されたケーブルに、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置において、
   前記マスタ局は、
   通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、
   前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、
   前記通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、
   前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、
   予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記複数のスレーブ局との通信を行って前記ケーブルの異常を検出する中央制御部と、
   を備え、
   前記各スレーブ局は、
   前記通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、
   前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、
   前記断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、
   前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、
   予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記マスタ局との通信を行うとともに、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を継続して行い、前記断線診断モード時に前記通常系受信部によってフレームを受信した場合には、前記断線診断モードから前記通常モードに移行して前記通常系受信部および前記通常系送信部を用いて前記マスタ局との通信を行う中央制御部と、
   を備えることを特徴とするプログラマブルコントロール装置。
2. 前記マスタ局の中央制御部は、
   前記断線診断モード時に、前記断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にオン／オフ制御する制御信号を前記ケーブルに出力し、
   前記各スレーブ局は、
   前記ケーブルから受信したマスタ局からの制御信号に基づいて、発光素子を制御する点灯処理部、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントロール装置。

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