JP2007102445A - Control system and controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部機器を遠隔監視制御する制御システム及び制御装置に関する。 The present invention relates to a control system and a control apparatus for remotely monitoring and controlling an external device.
プラント制御装置などの大規模な制御装置では、一般に補機と呼ばれるプロセス機器が使用され、このプロセス機器には制御性や信頼性の向上のために、操作端の制御・保護機能を追加することが多い。これに伴い、コントローラの入出力点が増加し、配線数が益々増加する問題点が発生する。この問題点を回避するために、主制御装置と複数の入出力装置とをマルチドロップ(デイジーチェーン)によりシリアル接続し、遠隔制御を行う技術が開示されている(特許文献1)。なお、同文献には、シリアル信号は1本のケーブルを用いて非同期で伝送される旨も記載されている。
また、排気装置には、ファンを回転させるためにインバータ制御装置が使用され、このインバータ制御装置は、通常、PWMパルス発生回路、速度検出回路を備え、複数のディジタル入出力回路、アナログ入出力回路を介して電動機を制御している。
In addition, an inverter control device is used for the exhaust device to rotate the fan. This inverter control device usually includes a PWM pulse generation circuit and a speed detection circuit, and includes a plurality of digital input / output circuits and analog input / output circuits. The motor is controlled via
ところが、特許文献1の技術は、1本のケーブルでマルチドロップ接続する必要から、双方向のシリアル伝送線を用いている。このため、スリーステートバッファが必要になり、ハードウェア構成及び制御プログラムが煩雑になる。
However, the technique of
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で入出力装置を増加させることができる制御システム及び制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a control system and a control device that can increase the number of input / output devices with a simple configuration.
前記課題を解決するため、本発明の制御システムは、外部機器を監視制御する制御装置と、複数の入出力ポートを介して前記制御装置を遠隔制御する入出力装置とを有する制御システムであって、前記外部機器を監視する監視情報を、前記入出力ポートを指定する順番で、前記制御装置から前記入出力装置まで一方向に伝送する第1のシリアル伝送路と、前記外部機器を制御する制御情報を、前記入出力ポートを指定する順番で、前記入出力装置から前記制御装置まで一方向に伝送する第2のシリアル伝送路とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a control system of the present invention is a control system having a control device that monitors and controls an external device, and an input / output device that remotely controls the control device via a plurality of input / output ports. A first serial transmission line for transmitting the monitoring information for monitoring the external device in one direction from the control device to the input / output device in the order of specifying the input / output port, and a control for controlling the external device And a second serial transmission path for transmitting information in one direction from the input / output device to the control device in the order of designating the input / output ports.
制御装置と入出力装置との間を、第1のシリアル伝送路及び第2のシリアル伝送路を介して監視情報及び制御情報が一方向にシリアル伝送される。一方向に伝送するので、スリーステートバッファが不要となり、ハードウェア構成が簡単になる。また、入出力ポートを指定する順番で情報が伝送されるので、伝送された情報が何れの入出力ポートに関する情報であるかを特定できる。入出力装置を増加する場合は、複数の入出力装置の間を接続する単数あるいは複数の第3のシリアル伝送路と前記第1のシリアル伝送路と第2のシリアル伝送路とを介して制御装置と複数の入出力装置とを環状に接続すればよい。なお、第1のシリアル伝送路、第2のシリアル伝送路及び第3のシリアル伝送路は、同期信号、ストローブ信号、アクノリッジ信号等の制御信号を使用しないで伝送する往復電線あるいは光ファイバを意味する。 Monitoring information and control information are serially transmitted in one direction between the control device and the input / output device via the first serial transmission path and the second serial transmission path. Since transmission is performed in one direction, a three-state buffer is not required, and the hardware configuration is simplified. In addition, since information is transmitted in the order in which input / output ports are designated, it is possible to specify which input / output port the transmitted information is related to. When the number of input / output devices is increased, the control device is connected via one or more third serial transmission lines connecting the plurality of input / output devices, the first serial transmission line, and the second serial transmission line. And a plurality of input / output devices may be connected in a ring shape. The first serial transmission path, the second serial transmission path, and the third serial transmission path mean a round-trip electric wire or an optical fiber that transmits without using a control signal such as a synchronization signal, a strobe signal, and an acknowledge signal. .
本発明によれば、簡易な構成で入出力装置を増加させることができる。 According to the present invention, the number of input / output devices can be increased with a simple configuration.
(制御装置)
以下、本発明の一実施形態である制御システムについて図1〜図6を参照して説明する。
図1において、制御システムである制御装置500は、主制御装置100と、入出力装置200a,200b,200cと、各装置を接続するシリアル伝送路300a,300b,300c,300dと、を備えている。
(Control device)
Hereinafter, a control system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, a
主制御装置100は、CPU10と、シリアル送信手段20と、シリアル受信手段30と、IO点数設定40と、入出力データを保持するバッファメモリであるIOデータ50と、図示しない外部機器を監視制御する制御回路60とを備え、バスライン90によって各部が接続されている。
The main controller 100 monitors and controls the
CPU10は、内蔵するメモリに格納されたプログラムを実行して制御を行う。シリアル送信手段20は、後記する調歩同期式により、外部機器を監視する監視情報を所定の伝送速度でシリアル送信する。シリアル受信手段30は、相手側のシリアル送信手段と同一の伝送速度で調歩同期式により、外部機器を制御する制御情報をシリアル受信する。シリアル送信手段20及びシリアル受信手段30は、調歩同期シリアルインターフェース(UART:Universal Asynchronous Receiver Transmitter)を用いて、ハードウェアにより実現される。IO点数設定40は、主制御装置100に接続される入出力装置の数量(入出力点数)を設定するメモリである。IOデータ50は、シリアル送信手段20が送信する送信データ(監視情報)と、シリアル受信手段30が受信する受信データ(制御情報)を一次記憶するメモリである。制御回路60は、外部機器を接続するインターフェースである。
The
入出力装置200aは、CPU10aと、シリアル送信手段20aと、シリアル受信手段30aと、受信データのアドレスを設定するアドレス設定80aと、8bitのパラレルデータDO0〜DO7を出力する出力ポート70aと、8bitのパラレルデータDI0〜DI7を入力する入力ポート75aとを備えている。なお、入出力装置200b,200cは、入出力装置200aと同一の構成を備えているので説明を省略する。入出力装置が3個備えられるので、入力点数及び出力点数は各24bitである。
The input / output device 200a includes a
本実施形態では3個の入出力装置200a,200b,200cをシリアル伝送路300a,300b,300cを用いて接続している。シリアル伝送路300a,300b,300cは、ツイストペア線、シールド線等の1回線の往復電線であり、両端にコネクタが設けられており、シリアル送信手段20,20a,20b,20c及びシリアル受信手段30,30a,30b,30cのコネクタに接続される。
In this embodiment, three input /
主制御装置100のシリアル送信手段20の送信信号は、シリアル伝送路300aを介して、入出力装置200aのシリアル受信手段30aで受信される。入出力装置200aのシリアル送信手段20aの送信信号は、シリアル伝送路300bを介して入出力装置200bのシリアル受信手段30bで受信される。シリアル送信手段20bの送信信号は、シリアル伝送路300cを介して入出力装置200cのシリアル受信手段30cで受信される。入出力装置200cのシリアル送信手段20cの送信信号は、シリアル伝送路300dを介して主制御装置100のシリアル受信手段30で受信される。すなわち、主制御装置100と、入出力装置200a,200b,200cとは、シリアル伝送路300a,300b,300c,300dを介して、環状に接続され、一方向に信号が伝送されている。
The transmission signal of the serial transmission means 20 of the main controller 100 is received by the serial reception means 30a of the input / output device 200a via the
図2(a)を参照して、シリアル送信手段20,20a,20b,20cが送信するデータの構造を説明する。主制御装置100のシリアル送信手段20は、アイドル状態を経て、IOデータ50に一次記憶されたデータDODa,DODb,DODcを順次送信し、再びアイドル状態に戻る。
With reference to FIG. 2A, the structure of data transmitted by the serial transmission means 20, 20a, 20b, 20c will be described. The
入出力装置200aは、アイドル状態を経て、主制御装置100のシリアル送信手段20の送信したディジタルデータを受信して1バイト目のDODaを出力ポート70aに出力し、更に、入力ポート75aより入力したデータDIDaを入出力装置200bに送信する。また、シリアル送信手段20が送信した2,3バイト目のデータDODb,DODcを、そのまま入出力装置200bに送信し、再びアイドル状態に戻る。図2(a)において、網掛けは、受信したデータを出力ポートに出力し、入力ポートから入力したデータを送信することにより、データが入れ替わることを示している。
The input / output device 200a receives the digital data transmitted from the serial transmission means 20 of the main controller 100 through the idle state, outputs the first byte of DODA to the
入出力装置200bは、アイドル状態を経て、入出力装置200aの送信したディジタルデータを受信して2バイト目のDODbを出力ポート70bに出力し、入力ポート75bが入力したディジタルデータDIDbを入出力装置200cに送信する。1,3バイト目のデータは、シリアル送信手段20aが送信したデータDIDa,DODcを受信し、そのデータを入出力装置200cにそのまま送信し、再びアイドル状態に戻る。
The input /
入出力装置200cは、アイドル状態を経て、入出力装置200bの送信したデータを受信して3バイト目のDODcを出力ポート70cに出力し、入力ポート75cが入力したディジタルデータDIDcを主制御装置100に送信する。1,2バイト目のデータはシリアル送信手段20bが送信してきたデータDIDa,DIDbをそのまま主制御装置100に送信し、再びアイドル状態に戻る。
The input / output device 200c receives the data transmitted from the input /
これらの処理により、出力ポート70aには、データDODaが出力され、出力ポート70bにはデータDODbが出力され、出力ポート70cにはディジタルデータDODcが出力される。また、シリアル送信手段20cが送信し、主制御装置100が受信するデータは、入出力装置200a,200b,200cの入力ポート75a,75b,75cの入力データとなっている。つまり、主制御装置100は、IOデータ50に格納されているデータを入出力装置200a,200b,200cの出力ポート70a,70b,70cに出力でき、入力ポート75a,75b,75cの入力データをIOデータ50に格納することができる。
Through these processes, data DODa is output to the
本実施形態のシリアル送信手段20,20a,20b,20c及びシリアル受信手段30,30a,30b,30cは、調歩同期式(非同期式)によりデータ伝送を行っており、同期信号、ストローブ信号、アクノリッジ信号等の制御信号を用いていない。以下、所定の伝送速度でシリアル伝送を行う周知の調歩同期式について図2(b)を参照して説明する。8bitのシリアルデータの先頭には、「0」レベル、1ビットのスタートビット(開始情報)が付加され、そのデータの最後部には「1」レベル、1ビットのストップビット(終了情報)が付加されている。アイドル状態の「1」レベルからスタートビットの「0」レベルに変化する立ち下がり信号を検出して同期をとり、データの各ビットの位置を伝送速度から割り出して、そのデータを検出する。更に、ストップビットとストップビットとの変化を用いることによって、次のデータの開始を検出することができる。なお、ストップビットの手前にパリティビットを設けてもよい。 The serial transmission means 20, 20a, 20b, and 20c and the serial reception means 30, 30a, 30b, and 30c of this embodiment perform data transmission in an asynchronous manner (asynchronous type), and include a synchronization signal, a strobe signal, and an acknowledge signal. Control signals such as are not used. Hereinafter, a well-known asynchronous process that performs serial transmission at a predetermined transmission rate will be described with reference to FIG. “0” level, 1-bit start bit (start information) is added to the beginning of 8-bit serial data, and “1” level, 1-bit stop bit (end information) is added to the last part of the data. Has been. A falling signal that changes from the “1” level in the idle state to the “0” level of the start bit is detected and synchronized, the position of each bit of data is determined from the transmission speed, and the data is detected. Furthermore, the start of the next data can be detected by using the change between the stop bit and the stop bit. A parity bit may be provided before the stop bit.
図3を参照して、IOデータ50のメモリ構造を説明する。IOデータ50は、送信データバッファと、受信データバッファとから構成され、送信データバッファはアドレス順に出力ポート70a,70b,70cに出力するディジタルデータDODa,DODb,DODcを一次記憶し、受信データバッファはアドレス順に入力ポート75a,75b,75cから入力されるディジタルデータDIDa,DIDb,DIDcを一次記憶する。
The memory structure of the
次に、図4(a),(b)のフローチャートを参照して、主制御装置100が行う送信処理、受信処理を説明する。これらの処理を行うプログラムは図示していないタイマにより周期的に起動される。ここで、入出力装置は200aから200cの計3台あるので、アドレス設定80aには「0」、アドレス設定80bには「1」、アドレス設定80cには「2」の自アドレスが設定され、IO点数設定40には「3」が設定されている。なお、この設定は、入出力装置に設けられたショートバーを設定することにより行われる。また、入出力装置200b,200cの動作は、入出力装置200aの動作と同一であるので説明を省略し、以下、入出力装置200aの動作を説明する。
Next, referring to the flowcharts of FIGS. 4A and 4B, transmission processing and reception processing performed by the main controller 100 will be described. A program for performing these processes is periodically started by a timer (not shown). Here, since there are a total of three input / output devices 200a to 200c, the address setting 80a is set to "0", the address setting 80b is set to "1", and the
送信処理のルーチン(図4(a))では、S10において、IO点数をIO点数設定40から読み出し、S12で送信カウンタを「0」にリセットする。ここで、IO点数は、入出力装置200a,200b,200cの数量であり、入出力装置200a,200b,200cに一つずつ設けられている入力ポート及び出力ポートの数量でもある。S14では、送信カウンタが指し示す送信データを送信する。すなわち、CPU10は、送信カウンタの値をアドレスとして送信データバッファを読み出し、その読み出したパラレルデータをシリアル送信手段20がシリアルデータに変換して送信する。このとき、各データにスタートビット及びストップビットが付加される。S16では、送信カウンタを「1」増加する。S18では、送信カウンタとIO点数とが比較判定される。送信カウンタの方がIO点数よりも小さい値のとき、すなわち、IO点数分の送信がまだ終了していない場合は、「Yes」と判定され、S14の処理を繰り返す。一方、送信カウンタの方がIO点数よりも小さい値でないとき、すなわち、送信が終了している場合は、「No」と判定され、このルーチンは終了する。
In the transmission process routine (FIG. 4A), the IO point number is read from the IO point number setting 40 in S10, and the transmission counter is reset to “0” in S12. Here, the number of IO points is the number of input /
受信処理のルーチン(図4(b))では、S20において、受信データを特定する受信カウンタを「0」にリセットする。S22では、受信データが有るか否かが判定される。このときにシリアル受信手段30がスタートビットを検出し、8bitのシリアルデータをパラレルデータに変換する。受信データがなければ、「No」と判定され、S22の処理が繰り返される。すなわち、シリアル受信手段30が受信データを受け取るのを待ち続ける。一方、受信データがあれば、「Yes」と判定され、処理はS24に進む。 In the reception processing routine (FIG. 4B), in S20, the reception counter for specifying the reception data is reset to “0”. In S22, it is determined whether there is received data. At this time, the serial receiving means 30 detects the start bit and converts 8-bit serial data into parallel data. If there is no received data, it is determined as “No”, and the process of S22 is repeated. That is, it continues to wait for the serial receiving means 30 to receive the received data. On the other hand, if there is received data, it is determined as “Yes”, and the process proceeds to S24.
S24では、直前のデータ受信から今回のデータ受信までに一定時間が経過しているか否かが判定される。一定時間が経過していない場合は、「No」と判定され、S28に進み、受信カウンタが指し示す位置の受信データバッファに、シリアル受信手段30が受信した受信データを格納する。一方、一定時間が経過している場合は、アイドル状態であり、「Yes」と判定され、S26において、受信カウンタが「0」にリセットされる。そして、処理はS28に進み、CPU10は、受信データを受信カウンタが指し示す位置に格納する。すなわち、受信データバッファに受信データが格納される。S30で、受信カウンタを1つ増加し、S22に戻り、S22からS30までの処理が繰り返される。なお、他の割り込み処理によって、これらの受信処理が中断される。
In S24, it is determined whether or not a certain period of time has elapsed from the last data reception to the current data reception. If the predetermined time has not elapsed, it is determined as “No”, and the process proceeds to S28 where the received data received by the serial receiving means 30 is stored in the received data buffer at the position indicated by the reception counter. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, it is determined that the engine is in an idle state, “Yes”, and the reception counter is reset to “0” in S26. Then, the process proceeds to S28, and the
次に、図5のフローチャートを参照して、入出力装置の動作を説明する。
S31では、アドレス設定80aに設定された自アドレスを読み出す。S32では、受信カウンタを「0」にリセットする。S33では、受信データが有るか否かが判定される。受信データが無ければ、「No」と判定され、この判定が繰り返される。受信データが有れば、「Yes」と判定され、S34に進む。
Next, the operation of the input / output device will be described with reference to the flowchart of FIG.
In S31, the own address set in the address setting 80a is read. In S32, the reception counter is reset to “0”. In S33, it is determined whether there is received data. If there is no received data, it is determined as “No”, and this determination is repeated. If there is received data, “Yes” is determined, and the process proceeds to S34.
S34では、直前のデータ受信から今回のデータ受信までに、一定時間が経過しているか否かが判定される。一定時間が経過している場合には、「Yes」と判定され、S35に進み、受信カウンタが「0」にリセットされ、S36に進む。一方、一定時間が経過していない場合には、「No」と判定され、S36に進む。 In S34, it is determined whether or not a certain period of time has elapsed from the previous data reception to the current data reception. If the predetermined time has elapsed, it is determined as “Yes”, the process proceeds to S35, the reception counter is reset to “0”, and the process proceeds to S36. On the other hand, if the predetermined time has not elapsed, “No” is determined, and the process proceeds to S36.
S36では、自アドレスと受信カウンタとが一致しているか否かが判定される。一致している場合は、「Yes」と判定され、S37に進み、S33で受信した受信データを出力ポート70aに出力する。そして、S38に進み、入力ポート75aのデータを送信後、S39に進む。一方、S36において、一致していない場合には、「No」と判定され、S40に進み、S33で受信した受信データがシリアル送信手段20から送信される。そして、S39に進む。S39においては、受信カウンタを「1」増加し、処理はS33に戻る。
In S36, it is determined whether or not the own address and the reception counter match. If they match, it is determined as “Yes”, the process proceeds to S37, and the reception data received in S33 is output to the
ここで、入出力点数について、ディジタル出力点数16bitの2ポート、ディジタル入力点数16bitの2ポートに変更する場合を説明する。この場合には、入出力装置200cを取り除き、シリアル伝送路300cを主制御装置100のシリアル受信手段30に接続し、IO点数設定40の設定を「2」に変更するだけでよい。同様に、入出力点数を増加する場合には、入出力装置200、シリアル伝送路300を追加するとともに、IO点数設定40の設定を増加させ、各入出力装置200のアドレス設定80の値を設定すればよい。 Here, a case will be described in which the number of input / output points is changed to two ports of 16-bit digital output points and two ports of 16-bit digital input points. In this case, it is only necessary to remove the input / output device 200c, connect the serial transmission line 300c to the serial receiving means 30 of the main control device 100, and change the setting of the IO point setting 40 to “2”. Similarly, when the number of input / output points is increased, the input / output device 200 and the serial transmission path 300 are added, the IO point number setting 40 is increased, and the address setting 80 value of each input / output device 200 is set. do it.
更に、入出力装置の数を減少させて、入出力装置200aのみとした場合の制御装置を図6に示す。図6においては、主制御装置100のシリアル送信手段20と入出力装置200aのシリアル受信手段30aとの間がシリアル伝送路300aで接続され、主制御装置100のシリアル受信手段30と入出力装置200aのシリアル送信手段20aとの間がシリアル伝送路300bで接続されている。これによっても、環状に一方向に情報がシリアル伝送される。このとき、シリアル送信手段20のコネクタとシリアル受信手段30のコネクタとは互いに独立であり、シリアル伝送路300aとシリアル伝送路300bとの双方が1つのコネクタで接続されることはない。これにより、入出力装置の増加に対応することができる。
Further, FIG. 6 shows a control device when the number of input / output devices is reduced to include only the input / output device 200a. In FIG. 6, the
以上説明したように、本実施形態の制御装置500によれば、入出力点数を入出力装置を単位として任意に変更出来る。主制御装置100と入出力装置200a,200b,200cとの間をシリアル伝送路300a,300b,300c,300dを用いて接続しているので、入力ポート75a,75b,75c及び出力ポート70a,70b,70cのそれぞれを主制御装置100に接続するのに比べて、現場の配線数が低減する。さらに、シリアル伝送が一方向、1対1通信であるのでシリアル送信手段20,シリアル受信手段30が、スリーステートバッファを用いることなく簡単な回路構成で済ませられる。このため、CPU10と、シリアル送信手段20と、シリアル受信手段30と、ディジタル入力機能と、ディジタル出力機能と、メモリとを内蔵した1チップのマイクロコンピュータを使用することができる。
As described above, according to the
(排気装置)
次に、制御装置500を用いた排気装置について説明する。排気装置は、ファンを回転させる電動機と、前記電動機の回転速度を制御するインバータ制御装置とが用いられる。インバータ制御装置は、排気量を調整する上位制御装置が決定したファン回転数指令(速度指令)に従って電動機回転速度を制御する。また、制御装置500は、例えば電動機過熱などの異常が生じた場合には、運転を停止し、電動機過熱により運転を停止したことを表示し、その異常を上位制御装置に通知する。
(Exhaust device)
Next, an exhaust device using the
図7を参照して、排気装置に使用される主制御装置110の構成を説明する。ここで、主制御装置110は、図1,図6の主制御装置100に相当する。
主制御装置110は、前記しているCPU10,シリアル送信手段20,シリアル受信手段30,IO点数設定40,IOデータ50及びバスライン90と、制御回路60とから構成され、制御回路60は、PWMパルス発生手段62,速度検出手段64,入力ポート66及びアナログ入力回路68から構成されている。
With reference to FIG. 7, the structure of the main controller 110 used in the exhaust device will be described. Here, main controller 110 corresponds to main controller 100 of FIGS.
The main control device 110 is composed of the
PWMパルス発生手段62は、インバータ主回路を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)などスイッチング素子を動作させるPWMパルスを発生する。PWMパルスは、パルス幅が変化するようになっており、CPU10はインバータのデューティ比、周波数を調整する。
The PWM pulse generating means 62 generates a PWM pulse for operating a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) constituting the inverter main circuit. The pulse width of the PWM pulse is changed, and the
電動機150は、電動機本体のみならずインバータ主回路及び各種センサが含まれている。インバータ主回路は、PWMパルス発生手段62が発生したPWMパルスに従ってスイッチング素子がオン、オフ動作を行いインバータ出力電圧。出力周波数が決定される。電動機本体はインバータ主回路の出力電圧、出力周波数により発生トルク、回転速度が変化して、連結されたファンの回転速度を変化させる。また、各種センサには、回転速度を検出するエンコーダと、電動機電流を検出する電流センサと、設定温度と電動機実際温度との大小関係によりオン・オフする温度検出器とが含まれている。
The
速度検出手段64は、電動機150の回転速度に比例したパルスを発生するエンコーダからの信号を取り込んでいる。電動機150に印加される電圧の周波数を制御することにより、電動機150の回転速度が一定になるように制御することができる。また、電動機150に印加される電圧の周波数と電動機150の回転速度とを比較することにより、電動機150のすべりを算出することもできる。入力ポート66は、温度検出器の状態を取り込んでいる。入出力装置200の出力ポート70の各ビットは、例えば、警報ランプに接続され、このランプを点燈、消燈する。また、アナログ入力回路68は、A/D変換器を用いて、電流センサが検出する電動機電流を取り込んでいる。また、入出力装置の出力ポートにD/A変換器を接続し、ディジタルデータをアナログ信号に変換して、例えばメータを振らせることができる。
The speed detection means 64 takes in a signal from an encoder that generates a pulse proportional to the rotational speed of the
以上説明したように、本実施形態の排気装置によれば、入出力装置200を一つ以上備えて、インバータ制御装置を遠隔制御することができる。そのため、主制御装置110と電動機150との間隔が離れている場合であっても、電動機150の近傍に入出力装置200を設置することができる。
As described above, according to the exhaust device of the present embodiment, one or more input / output devices 200 can be provided to remotely control the inverter control device. Therefore, the input / output device 200 can be installed in the vicinity of the
ところで、排気装置であってもその用途によって、異常要因の入力点数、警報表示点数などが増減することがある。通常のインバータ制御装置は、入力ポート、出力ポート、アナログ入力、アナログ出力の各入出力回路は必要と予想される十分な数量を備えている。しかし、通常の使用状況では用意した入出力回路をすべて使用することはほとんどないため、この余分となった入出力回路の部品が制御装置のコストアップ、小型化阻害の原因となることがあった。また、用途によってはインバータ制御装置に備えている入出力回路を超えた数量が必要とされることがあった。このような場合、シーケンサなどの入出力回路の増減が可能な汎用制御装置で入出力信号を処理し、入出力回路を縮減してインバータ制御装置と接続するなどの手法を取っていた。そのため、シーケンサなどの汎用制御装置が必要となりコストアップなどが問題となることがあった。 By the way, even if it is an exhaust device, the number of input points of an abnormal factor, the number of alarm display points, etc. may increase / decrease by the use. In a normal inverter control device, each input port, output port, analog input, and analog output input / output circuit has a sufficient quantity expected to be necessary. However, since the input / output circuits that are prepared are rarely used under normal usage conditions, the extra input / output circuit components may increase the cost of the controller and hinder downsizing. . Further, depending on the application, a quantity exceeding the input / output circuit provided in the inverter control device may be required. In such a case, a general-purpose control device such as a sequencer that can increase or decrease the number of input / output circuits is used to process input / output signals, and the input / output circuits are reduced and connected to the inverter control device. For this reason, a general-purpose control device such as a sequencer is required, which may increase the cost.
しかし、本実施形態の排気装置によれば、入出力装置を適宜増減することができるので、入出力回路のほとんどを使用することができ、あるいは、シーケンサ等を使用して入出力回路を縮減する必要もない。 However, according to the exhaust device of the present embodiment, since the number of input / output devices can be increased or decreased as appropriate, most of the input / output circuits can be used, or the input / output circuits can be reduced using a sequencer or the like. There is no need.
(第2実施形態)
シリアル伝送路300a,300b,300cの断線、他の入出力装置の故障などによりシリアル受信手段30に受信データが届かなくなり、出力ポート70には正常時に出力された状態を保持し続けることがある。この場合、出力ポートに接続された操作回路を異常時には不動作にし、警報回路は警報表示を行うことができる。
図8のフローチャートを参照して、第2実施形態の入出力装置200a,200b,200cの動作を説明する。
図8のS51,S52,S54乃至S60は、図5のS31,S32,S34乃至S40と同一であるので説明を省略し、S53,S62,S64について説明を行う。
(Second Embodiment)
The received data may not reach the serial receiving means 30 due to disconnection of the
The operation of the input /
8 are the same as S31, S32, S34 to S40 in FIG. 5 and thus will not be described, and only S53, S62, and S64 will be described.
S53では、受信データが有るか否かを判定する。受信データが有れば、CPU10は「Yes」と判定し、S54に進む。一方、受信データが無ければ、「No」と判定し、処理はS62に進む。S62では、新しい受信データが来ない状態があらかじめ設定した許容時間が経過しているか否かが判定される。許容時間が経過していなければ、「No」と判定され、処理はS53に戻り、受信データが有るか否かが判定される。一方、許容時間が経過していれば、「Yes」と判定され、S64に進む。
In S53, it is determined whether there is received data. If there is received data, the
S64においては、出力ポート70に予め規定されたデータを書き込み、S53に戻る。これにより、許容時間以上受信データが来ない状態、すなわち異常状態に出力ポートから規定の状態を出力できる。 In S64, predetermined data is written in the output port 70, and the process returns to S53. As a result, it is possible to output a specified state from the output port in a state where the received data does not come beyond the allowable time, that is, an abnormal state.
以上説明したように、本実施形態によればシリアル線の断線、他の入出力回路故障などによる異常状態でも出力ポート70の出力データを規定の状態にすることができる。これにより、警報表示を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the output data of the output port 70 can be set to a specified state even in an abnormal state due to a disconnection of a serial line, a failure of another input / output circuit, or the like. Thereby, an alarm display can be performed.
(第3実施形態)
前記各実施形態は、シリアル伝送路300a,300b,300cとして1回線の往復電線を用いたが、シリアル伝送路として光ファイバを用いることができる。
図9を参照して、本実施形態の制御装置520の構成を説明する。図9で図1と同一の符号を付したものは説明を省略する。図1と異なるものは、電気信号を光信号に変換するE/O変換器25、光信号を電気信号に変換するO/E変換器35が追加され、シリアル伝送路300a,300b,300c,300dが光ファイバ350a,350b,350c,350dに変更されて、主制御装置120と入出力装置220a,220b,220cとが接続された点である。なお、本実施形態では、シリアル伝送は一方向にのみ行われるため、光ファイバ350a,350b,350c,350dで接続してもE/O変換器25a,25b,25c,25d、O/E変換器35a,35b,35c,35dの追加のみの簡単な回路で済ませることができる。なお、動作は第1実施形態と全く同一である。
(Third embodiment)
In each of the above embodiments, one round-trip electric wire is used as the
With reference to FIG. 9, the structure of the
本実施形態によれば、光ファイバ350a,350b,350c,350dはノイズの影響を受けないために高い信頼性でディジタルデータを入出力することができる。また、絶縁も行われるので主制御装置120、入出力装置220a,220b,220c,220dの各装置間に電位差があっても問題とならない。
According to this embodiment, since the
(変形例)
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記各実施形態は、8bitのデータの直前にスタートビットを設け、そのデータの直後にストップビットを設けた調歩同期式により、シリアル伝送を行ったが、複数のデータから構成されるメッセージの直前に開始情報を設け、そのメッセージの直後に終了情報を設けて伝送することもできる。
(2)前記実施形態は、シリアル受信手段及びシリアル送信手段に専用チップ(UARTチップ)を用いて、パラレル−シリアル変換を行ったが、IOポートを介して受信したシリアルデータをソフトウェアでパラレル変換することができ、パラレルデータをソフトウェアでシリアル変換し、IOポートを介して送信することもできる。
(3)前記各実施形態は、入出力装置200a,200b,200cに出力ポート70a,70b,70c及び入力ポート75a,75b,75cを各一つずつ設けたが、出力ポート及び入力ポートを複数設けてもよく、1つの入出力装置に設けられる入力ポートと出力ポートとの数量が異なってもよい。要するに、すべての入力ポート及び出力ポートを特定するアドレスが規定されればよい。これにより、入出力ポートを指定する順番でシリアル伝送することができる。
(4)前記各実施形態の入出力装置200a,200b,200cは、デジタル信号を入出力するために出力ポート70a,70b,70c及び入力ポート75a,75b,75cを設けたが、アナログ信号を入出力するためにA/D変換器あるいはD/A変換器を設けることができ、これらも入出力ポートに含まれる。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications such as the following are possible.
(1) In each of the above embodiments, serial transmission is performed in an asynchronous manner in which a start bit is provided immediately before 8-bit data and a stop bit is provided immediately after the data. It is also possible to provide start information immediately before and send end information immediately after the message.
(2) In the above embodiment, parallel-serial conversion is performed using a dedicated chip (UART chip) for the serial reception means and serial transmission means, but serial data received via the IO port is converted into parallel by software. It is also possible to serially convert parallel data by software and transmit it via the IO port.
(3) In each of the above embodiments, the input /
(4) The input /
10,10a,10b,10c CPU
20,20a,20b,20c シリアル送信手段
25,25a,25b,25c E/O変換器
30,30a,30b,30c シリアル受信手段
35,35a,35b,35c O/E変換器
40 IO点数設定
50 IOデータ
60 制御回路
62 PWMパルス発生手段
64 速度検出手段
66 入力ポート
68 アナログ入力回路
70,70a,70b,70c 出力ポート(入出力ポート)
75,75a,75b,75c 入力ポート(入出力ポート)
80,80a,80b,80c アドレス設定
90 バスライン
100,110,120 主制御装置(制御装置)
150 電動機
200,200a,200b,200c,210,210a,210b,210c,220,220a,220b,220c 入出力装置
300,300a,300b,300c,300d シリアル伝送路
350a,350b,350c,350d 光ファイバ(シリアル伝送路)
500,520 制御装置(制御システム)
10, 10a, 10b, 10c CPU
20, 20a, 20b, 20c Serial transmission means 25, 25a, 25b, 25c E /
75, 75a, 75b, 75c Input port (input / output port)
80, 80a, 80b, 80c Address setting 90 Bus line 100, 110, 120 Main control device (control device)
150
500,520 Control device (control system)
Claims (13)
前記外部機器を監視する監視情報を、前記入出力ポートを指定する順番で、前記制御装置から前記入出力装置まで一方向に伝送する第1のシリアル伝送路と、
前記外部機器を制御する制御情報を、前記入出力ポートを指定する順番で、前記入出力装置から前記制御装置まで一方向に伝送する第2のシリアル伝送路とを備えることを特徴とする制御システム。 A control system having a control device that monitors and controls external devices, and an input / output device that remotely controls the control device via a plurality of input / output ports,
A first serial transmission path for transmitting the monitoring information for monitoring the external device in one direction from the control device to the input / output device in the order of specifying the input / output port;
A control system comprising: a second serial transmission path for transmitting control information for controlling the external device in one direction from the input / output device to the control device in the order of designating the input / output ports. .
複数の前記入出力装置の間を接続する単数あるいは複数の第3のシリアル伝送路と前記第1のシリアル伝送路と前記第2のシリアル伝送路とを介して前記制御装置と前記複数の入出力装置とが環状に接続されることを特徴とする請求項1に記載の制御システム。 A plurality of the input / output devices are provided,
The control device and the plurality of input / outputs via one or a plurality of third serial transmission lines, the first serial transmission lines, and the second serial transmission lines that connect the plurality of input / output devices. The control system according to claim 1, wherein the device is connected in a ring shape.
前記外部機器を監視する監視情報を、前記制御装置から一の前記入出力装置まで一方向に伝送する第1のシリアル伝送路と、
前記外部機器を制御する制御情報を、他の前記入出力装置から前記制御装置まで一方向に伝送する第2のシリアル伝送路と、
複数の前記各入出力装置の間を接続する単数あるいは複数の第3のシリアル伝送路と、
を備えることを特徴とする制御システム。 A control system having a control device that monitors and controls an external device, and a plurality of input / output devices that remotely control the control device via a plurality of input / output ports,
A first serial transmission path for transmitting monitoring information for monitoring the external device in one direction from the control device to the one input / output device;
A second serial transmission path for transmitting control information for controlling the external device in one direction from the other input / output device to the control device;
A single or a plurality of third serial transmission lines connecting the plurality of input / output devices;
A control system comprising:
前記制御装置は、前記各アドレスの順番で前記監視情報を送信し、前記各アドレスの順番で前記制御情報を受信し、
前記各入出力装置は、前記アドレスに対応する位置の前記監視情報を前記入出力ポートに出力し、前記入出力ポートから入力した前記制御情報を前記アドレスに対応する位置に送信することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の制御システム。 Each input / output device stores an address that identifies the device itself,
The control device transmits the monitoring information in the order of the addresses, receives the control information in the order of the addresses,
Each of the input / output devices outputs the monitoring information at a position corresponding to the address to the input / output port, and transmits the control information input from the input / output port to a position corresponding to the address. The control system according to claim 2 or 3.
前記各データは、直前に開始情報が付加され、直後に終了情報が付加され、所定の伝送速度で伝送されることを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の制御システム。 The monitoring information and the control information are a plurality of data input / output for each input / output port,
5. The control system according to claim 1, wherein start information is added immediately before each data, end information is added immediately after the data, and the data is transmitted at a predetermined transmission rate.
前記監視情報を前記入出力ポートを指定する順番で一方向に受信するシリアル受信手段と、
前記制御情報を前記入出力ポートを指定する順番で一方向に送信するシリアル送信手段と、
が備えられることを特徴とする制御装置。 A plurality of input / output ports for outputting monitoring information for remotely monitoring the external device and inputting control information for remotely controlling the external device;
Serial receiving means for receiving the monitoring information in one direction in the order of specifying the input / output ports;
Serial transmission means for transmitting the control information in one direction in the order of specifying the input / output ports;
A control device comprising:
前記外部機器を制御する複数の制御情報を所定の順番で一方向に受信するシリアル受信手段と、
が備えられることを特徴とする制御装置。 Serial transmission means for transmitting a plurality of monitoring information for monitoring connected external devices in a predetermined order in one direction;
Serial receiving means for receiving a plurality of control information for controlling the external device in one direction in a predetermined order;
A control device comprising:
前記所定の順番は、前記各入出力ポートを指定することを特徴とする請求項10に記載の制御装置。 Both the serial transmission means and the serial reception means are connected to an input / output device having a plurality of input / output ports,
The control device according to claim 10, wherein the predetermined order specifies each of the input / output ports.
前記シリアル受信手段と一の前記光ファイバとの間には、光信号を電気信号に変換するO/E変換器が介挿され、
前記シリアル送信手段と他の前記光ファイバとの間には、電気信号を光信号に変換するE/O変換器が介挿されていることを特徴とする請求項10に記載の制御装置。 Both the serial transmission means and the serial reception means are connected via an optical fiber to an input / output device for remotely monitoring and controlling the external device,
Between the serial receiving means and the one optical fiber, an O / E converter that converts an optical signal into an electric signal is inserted,
11. The control apparatus according to claim 10, wherein an E / O converter that converts an electrical signal into an optical signal is interposed between the serial transmission unit and the other optical fiber.
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