JP2008123404A - 小型表示器の機能拡張方式およびこの小型表示器を備えた表示器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型表示器の小型という利点を確保しつつその機能を任意に拡張可能とすること。
【解決手段】ＰＬＣで制御される外部機器の状況表示を行う小型表示器の機能拡張方式において、複数種の機能拡張モジュールを準備するステップと、上記複数種の機能拡張モジュールの中から機能拡張モジュールを選択するステップと、この選択した１種ないしは複数種の機能拡張モジュールを小型表示器の背部に任意に段積みして拡張コネクタを用いて小型表示器に接続するステップと、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＰＬＣで制御される外部機器の状況表示を行う小型表示器の機能拡張方式およびこの小型表示器を備えた表示器装置に関するものである。

表示器には、制御システムのＨＭＩ（ヒューマン・マシーン・インターフェース）としてのプログラマブル表示器（単に表示器）と称するものがある。この表示器は、外部機器の動作状況を表示する表示機能や外部機器の動作を制御するための操作を行う操作機能を備えたものであり、制御盤等の設置場所に組み込まれて使用される。

特に、近年、この種の表示器は、その産業上の用途が飛躍的に拡大し、環境の温度変化が激しい場所や寒冷地等の現場にも組み込まれて使用されるようになってきている。この表示器には、タッチパネルを備え、表示画面に表示されているＨＭＩ部品を直接操作することができるタイプや、タッチパネルが無くて、表示画面のＨＭＩ部品に、直接、手指等でタッチ操作することができないタイプがある。また、表示器は、通常、図示略の制御盤の表示器取付用開口にその表示器本体が前面から嵌め込まれ、該表示器取付用開口の外周縁に係止して当該開口に装着固定されるようになっている。

このような表示器においてその用途の拡大に伴い各種機能を装備することが要求されてきている一方、表示器も小型で安価な表示器の用途も拡大してきている。

しかしながら、小型表示器の場合では要求される各種機能を当該１台に備えることは難しく、要求機能毎に対応した小型表示器を製作しているのが実情であり、それだけ、製造コストが高くなっていた。また、現場では要求機能が変化する場合があり、その変化に追随させることも容易ではなく、多種類の小型表示器を準備するなどが必要となり、さらにコストや手間がかかるものとなっていた。

そこで、小型表示器の機能を拡張するべく、小型表示器の背部に各種スロットやコネクタを取り付け、それらスロットやコネクタに機能拡張モジュールを装着するとしても、その背部の面積が狭いために、機能拡張モジュールの設置台数が制約される。さらに、小型表示器の背部以外に機能拡張モジュールを配置した表示器装置とすると小型表示器が小型であるという利点が損なわれてしまう。

なお、特開平１１−２１５２１７号公報には、携帯情報端末装置の筐体に複数種のオプション機器（機能拡張モジュール）を同時に装着可能とし、表示装置のタッチパネル操作によりオプション機器装着機構に装着された任意のオプション機器を動作制御可能とした技術が開示されている。

しかしながら、この技術ではオプション機器の設置台数に制約されずに機能を拡張した場合に上記した小型表示器の小型という利点が損なわれるという課題を解決することができない。

特開２００３−０１８６７８公報には、特定監視データ以外のそれぞれ異なる監視データを収集可能とした複数種類の機能拡張モジュールの中から、所望の監視データを収集可能とした機能拡張モジュールを選択し、互いにデータ通信可能に且つ着脱可能に接続するようにした技術が開示されている。

しかしながら、この技術では機能拡張モジュールの設置台数に制約されずに機能を拡張した場合に小型表示器の小型であるという利点が損なわれるという課題を解決することができない。
特開平１１−２１５２１７号公報 特開２００３−０１８６７８公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、小型表示器の小型という利点を確保しつつその機能を任意に拡張可能とすることである。

本発明による小型表示器の機能拡張方式は、ＰＬＣで制御される外部機器の状況表示を行う小型表示器の機能拡張方式において、機能拡張用の回路を内蔵した機能拡張モジュールを、複数種、予め準備するステップと、予め準備されている複数種の機能拡張モジュールの中から機能拡張モジュールを選択するステップと、この選択した機能拡張モジュールを小型表示器の背部に２段以上の段数に段積みして小型表示器と機能拡張モジュールとの内部回路を導通接続するステップと、を備えることを特徴とするものである。

上記小型表示器にはタッチパネル付きの表示器だけでなくタッチパネル無しの表示器も含む。

機能拡張モジュールは内部回路等が基板上に搭載されたり、また、全体ないしは一部がケースに囲まれ、そのケースに拡張コネクタが取り付けられて構成されている。

本発明の機能拡張方式では、小型表示器の拡張機能に対応した機能拡張モジュールを予め準備してあるから、小型表示器の用途の変更あるいは機能の追加等に対応した機能拡張モジュールを選択することができる。そして、この選択した機能拡張モジュールは小型表示器の背部に段積みすることにより小型表示器の内部回路に機能拡張モジュールの機能拡張用の回路を導通接続して当該小型表示器の機能を拡張することができる。この場合、小型表示器の小型という利点を損なうことなく、小型表示器の機能を任意に拡張することができる。

本発明による表示器装置は、小型表示器と、この小型表示器の機能を拡張する機能拡張モジュールとを備え、小型表示器は、その背部に種類が異なる機能拡張モジュールを選択的に段積みして搭載可能であり、かつ、この搭載状態で小型表示器と機能拡張モジュールとの内部回路が接続されるようになっていることを特徴とするものである。

本発明の表示器装置によれば、小型表示器の背部の面積が狭くてもその背部に機能拡張モジュールを段積みして搭載するので機能拡張モジュールの設置台数に制約されることなく、またに、小型表示器の小型という利点を損ねることなく、小型表示器の機能を拡張することができるようになる。

本発明の好適な一態様は、上記機能拡張モジュールが、小型表示器を着脱自在に収納する開口を備えると共に操作キーが配備されたベゼルであり、上記ベゼルは、上記操作キーによりその開口に装着された小型表示器の操作が可能なことである。

この態様では、小型表示器の表示画面上のタッチパネルの有無にかかわらず、そのベゼルの操作キーで表示画面の表示を制御操作することができる。小型表示器の表示画面が狭くて手指操作が容易ではない場合、特にベゼルの操作キーはユーザにとり表示制御の操作が容易となり便利である。

本発明の好適な一態様は、上記ベゼルがその背部に他の機能拡張モジュールが搭載可能になっていることである。

この態様では、ベゼル背部に他の機能拡張モジュールを容易に段積みすることができるようになる。

本発明の好適な一態様は、上記小型表示器が、種類が異なるベゼルの開口に収納可能になっていることである。

この態様では、小型表示器に対して種類が異なるベゼルを用いることができるので、例えば、操作キーの配列が相違するベゼルを用いることにより、より小型表示器の機能を種々に拡張することができるようになる。

本発明の好適な一態様は、上記機能拡張モジュールが、複数の拡張機能を有するモジュールである。

この態様では、単一の機能拡張モジュールに複数の拡張機能を付けることにより、より小型表示器の用途拡大に機能拡張モジュールの設置数が増大することを抑制できて便利である。

なお、拡張機能としては、例えば、電源機能、シリアル通信機能、Ｉ／Ｏ機能、イーサネット（登録商標）機能、等があり、これら機能を１つあるいは組み合わせることができる。

本発明によれば、小型表示器の小型という利点を確保しつつその機能を任意に拡張することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る小型表示器の機能拡張方式およびその小型表示器を用いた表示器装置を説明する。

図１は、小型表示器Ａを示す。図１（ａ）は小型表示器Ａの正面からの斜視図、図１（ｂ）は小型表示器Ａの背面からの斜視図、図１（ｃ）は小型表示器Ａの回路ブロック図である。この小型表示器Ａは、正面視矩形形状であり、正面側に表示画面２を備えると共にこの表示画面２の下方に並列配置された複数のファンクションキー４とを備え、背面側に拡張コネクタ６を備える。

小型表示器Ａは、制御システムのＨＭＩとして、監視制御用表示器として用いることができるプログラマブル表示器であって、図１（ｃ）で示すように回路的にＣＰＵ８、メモリ１０、表示部１２、入力部１４、通信インターフェース１６、機能拡張インターフェース１８、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、等を備える。図１（ｃ）には理解のため拡張コネクタ６を記載している。以降の拡張コネクタは各回路ブロック図に記載している。メモリ１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＶＲＡＭなどから構成されている。

小型表示器Ａにおいて、ＣＰＵ８は、通信インターフェース１６を介して外部機器を制御するプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）と通信して、メモリ１０に格納されている表示制御プログラムに従い外部機器の状態を表示／制御することができる。

小型表示器Ａは、入力部１４にタッチパネルが使用されており、ユーザは、表示部１２の表示画面の表示に基づいて、制御対象の外部機器の状態などを把握すると共に、タッチパネルを操作して、外部機器への制御指示などを入力することができる。そして、小型表示器Ａにはタッチパネルの無い小型表示器もある。表示部１２は液晶表示装置で構成されている。タッチパネルを入力部１４とする場合は、タッチパネルは表示部１２の表示画面上に配置されて、ペン先や指先で圧力を加える（タッチする）ことにより、その押圧点直下の座標値に応じた信号をＣＰＵ８に伝送するようになっている。表示部１２は、タッチパネルの有効タッチ面積と同程度かもしくはそれより若干小さい面積を有し多数の液晶画素を縦横マトリクスに配列した画素構成になっている。

ＣＰＵ８は、タッチパネルからの操作入力を監視しており、入力部１４であるタッチパネルユーザ操作に応じて各種外部機器を制御するようになっている。また、小型表示器Ａに複数のボタンが表示されている場合にタッチパネル無しの場合、、タッチパネルが無くて、ボタンに、直接、物理的に手指等でタッチして選択（フォーカス）操作することができない場合、手指等で物理的操作することができる操作キーとして、ファンクションキー４をその操作キーとしてその操作を受け付けたり、また、後述するベゼルＢ１，Ｂ２の操作キーの操作を受け付けたりすることができる。

なお、小型表示器Ａにおける液晶表示装置用のバックライト回路や、その他の回路や、各種入出力ポート、等の図示やその説明は省略する。

図２は第１機能拡張モジュールとしての第１ベゼルＢ１を示す。図２（ａ）は第１ベゼルＢ１の正面からの斜視図、図２（ｂ）は第１ベゼルＢ１の背面からの斜視図、図２（ｃ）は第１ベゼルＢ１の回路ブロック図である。第１ベゼルＢ１は、小型表示器Ａを着脱自在に収納する開口２０を備えると共に操作キー２２を備え、この開口２０の底部に出力側拡張コネクタ２４が配備されている。第１ベゼルＢ１の背部には入力側拡張コネクタ２６が配備されている。この操作キー２２は、小型表示器Ａの表示画面に貼り付けたボタンを選択（フォーカス）する操作キーとして、矢印方向に表示画面上をスクロールさせる４つの矢印キーと「Ｅｎｔｅｒ」キー、ならびに「Ｅｓｃ」（エスケープ）、「Ｍｅｎｕ」（メニュー）、「ＣＬＲ」（クリア）キーの合計８キーから構成されている。各矢印キーは上下左右左方向のボタンにフォーカスを移動させるものであり、「Ｅｎｔｅｒ」キーは、フォーカスを確定するために操作されるキーである。「ＥＳＣ」、「Ｍｅｎ」、「ＣＬＲ」の英語略語が表記されているキーの説明は略する。

第１ベゼルＢ１は、内部に操作キー入力ロジックブロック２８を搭載している。矢印キー、「Ｅｓｃ」「Ｍｅｎｕ」「ＣＬＲ」「Ｅｎｔｅｒ」キーを操作することにより操作キー入力ロジックブロック２８がその操作に対応した操作信号を出力側拡張コネクタ２４に出力する。また、第１ベゼルＢ１はもう一方の入力側拡張コネクタ２６に他の機能拡張モジュールから与えられる機能拡張信号を出力側拡張コネクタ２４に伝送する。操作キー入力ロジックブロック２８の詳細な説明は略する。

図３は第２機能拡張モジュールとしての第２ベゼルＢ２を示す。図３（ａ）は第２ベゼルＢ２の正面からの斜視図、図３（ｂ）は第２ベゼルＢ２の背面からの斜視図、図３（ｃ）は第２ベゼルＢ２の回路ブロック図である。第２ベゼルＢ２は、小型表示器を着脱自在に収納する開口３０を備えると共に操作キー３２を備え、この開口３０の底部に出力側拡張コネクタ３４が配備されている。第２ベゼルＢ２の背部には入力側拡張コネクタ３６が配備されている。操作キー３２は、矢印方向に表示画面上をスクロールさせる４つの矢印キーと、「Ｅｓｃ」「Ｍｅｎｕ」「ＣＬＲ」「Ｅｎｔｅｒ」キー、数値キー、小数点キー、等の合計２０キーから構成されている。第２ベゼルＢ２は、内部に操作キー入力ロジックブロック３８を搭載している。矢印キー、「Ｅｓｃ」「Ｍｅｎｕ」「ＣＬＲ」「Ｅｎｔｅｒ」キー、数値キー、小数点キー、等を操作することにより操作キー入力ロジックブロック３８がその操作に対応した操作信号を出力側拡張コネクタ３４に出力する。また、第２ベゼルＢ２はもう一方の入力側拡張コネクタ３６に他の機能拡張モジュールから与えられる機能拡張信号を出力側拡張コネクタ３４に伝送する。操作キー入力ロジックブロック３８の詳細な説明は略する。

図４は第３機能拡張モジュールＣ１を示す。図４（ａ）は第３機能拡張モジュールＣ１の正面からの斜視図、図４（ｂ）は第３機能拡張モジュールＣ１の背面からの斜視図、図４（ｃ）は第３機能拡張モジュールＣ１の回路ブロック図である。第３機能拡張モジュールＣ１は正面側に拡張コネクタ４０を備える。第３機能拡張モジュールＣ１は側面側にターミナルブロック４２等を備える。第３機能拡張モジュールＣ１は電源機能拡張部であるＤＣ／ＤＣコンバータ４４を内蔵している。ＤＣ／ＤＣコンバータ４４はターミナルブロック４２から与えられる直流電圧を所望の直流電圧に変換して拡張コネクタ４０に出力する。４１は外部直流電圧出力電源である。

図５は第４機能拡張モジュールＣ２を示す。図５（ａ）は第４機能拡張モジュールＣ２の正面からの斜視図、図５（ｂ）は第４機能拡張モジュールＣ２の背面からの斜視図、図５（ｃ）は第４機能拡張モジュールＣ２の回路ブロック図である。第４機能拡張モジュールＣ２は正面側に拡張コネクタ４６を備える。第４機能拡張モジュールＣ２は電源機能拡張部であるＤＣ／ＤＣコンバータ４８、ターミナルブロック５０、シリアル通信部５２、Ｄ−ｓｕｂ５４を有する。当該他の機能拡張部は、例えばシリアル通信、Ｉ／Ｏ機能、イーサネット（登録商標）機能、等である。

この場合、図５（ｄ）で示すように、Ｉ／Ｏ機能部５６、Ｉ／Ｏ用コネクタ５８を設けて第５機能拡張モジュールＣ２´としたり、あるいは図５（ｅ）で示すように、シリアル通信部５２、Ｄ−ｓｕｂ５４を削除して、Ｉ／Ｏ機能部５６、Ｉ／Ｏ用コネクタ５８とした第６機能拡張モジュールＣ２´´とすることもできる。

図６は上記小型表示器Ａ、第１機能拡張モジュールである第１ベゼルＢ１、第２機能拡張モジュールである第２ベゼルＢ２、第３機能拡張モジュールＣ１、第４機能拡張モジュールＣ２の組み合わせ例を示す図である。組み合わせとしては、以下である。ただし、第５機能拡張モジュールＣ２´、第６機能拡張モジュールＣ２´´の組み合わせは説明の都合で省略する。

（１）小型表示器Ａと第１ベゼルＢ１
（２）小型表示器Ａと第１ベゼルＢ１と第３機能拡張モジュールＣ１
（３）小型表示器Ａと第１ベゼルＢ１と第４機能拡張モジュールＣ２
（４）小型表示器Ａと第２ベゼルＢ２
（５）小型表示器Ａと第２ベゼルＢ２と第３機能拡張モジュールＣ１
（６）小型表示器Ａと第２ベゼルＢ２と第４機能拡張モジュールＣ２
（７）小型表示器Ａと第３機能拡張モジュールＣ１
（８）小型表示器Ａと第４機能拡張モジュールＣ２
もちろん、組み合わせは、機能拡張モジュールの種類により幾通りもあるが、実施の形態では説明の都合で上記８通りを例示している。ただし、（１）−（８）の組み合わせは実線、破線、一点鎖線を用いて示している。

上記小型表示器Ａに対して、製造メーカーは、第１ベゼルＢ１、第２ベゼルＢ２、第３機能拡張モジュールＣ１、第４機能拡張モジュールＣ２、第５機能拡張モジュールＣ２´、第６機能拡張モジュールＣ２´´、…を準備する。このように各種機能拡張モジュールを予め準備しておくことにより、ユーザが例えば上記組み合わせ（１）ないし（８）のうち、組み合わせ（１）を要求する場合は、図７で示すように、また、上記組み合わせ（１）ないし（８）のうち、組み合わせ（２）を要求する場合は、図８で示すように、それらを拡張コネクタを介して組立ててユーザに供給することができる。

図７は上記組み合わせ（１）ないし（８）のうち、組み合わせ（１）を示す。

この組み合わせは小型表示器Ａと第１ベゼルＢ１であり、小型表示器Ａは第１ベゼルＢ１の開口２０に収納される。小型表示器Ａは、第１ベゼルＢ１の開口２０に収納された状態で拡張コネクタ６，２４で接続され、操作キー２２の操作信号が両拡張コネクタ６，２４を介して小型表示器Ａの機能拡張インターフェース１８に与えられる。小型表示器Ａでは、ＣＰＵ８はその操作信号の内容に応じて表示部１２の表示画面に表示しているボタン等のＨＭＩ部品の表示を制御する。

以上のように、小型表示器Ａとの第１ベゼルＢ１との組み合わせでは、小型表示器Ａは第１ベゼルＢ１にコンパクトに収納されるとともに、第２機能拡張モジュールである第１ベゼルＢ１の操作キー２２の機能を拡張することができ、小型表示器Ａの背部面積が狭くても、小型表示器Ａの小型という利点を損ねることなく、小型表示器Ａの機能を拡張することができる。

図８は上記組み合わせ（１）ないし（８）のうち、組み合わせ（２）を示す。この組み合わせは、小型表示器Ａと第１ベゼルＢ１と第３機能拡張モジュールＣ１との組み合わせである。この組み合わせは、小型表示器Ａの拡張コネクタ６は第１ベゼルＢ１の拡張コネクタ２４と接続され、第１ベゼルＢ１の背部の拡張コネクタ２６は第３機能拡張モジュールＣ１の拡張コネクタ４０と接続される。これによって小型表示器Ａには第１ベゼルＢ１の操作キー２２の操作信号が両拡張コネクタ６，２４を介して小型表示器Ａの機能拡張インターフェース１８に与えられると共に、第３機能拡張モジュールＣ１のＤＣ／ＤＣコンバータ４４（１２−２４ＶＤＣを５ＶＤＣ変換）の直流電圧は、第３機能拡張モジュールＣ１の拡張コネクタ４０、第１ベゼルＢ１の拡張コネクタ２６，２４、小型表示器Ａの拡張コネクタ６を通じて小型表示器Ａに与えられる。

以上のように小型表示器Ａとの第１ベゼルＢ１と第３機能拡張モジュールＣ１の組み合わせでは、小型表示器Ａは第１ベゼルＢ１にコンパクトに収納されるとともに、第２機能拡張モジュールである第１ベゼルＢ１の操作キー２２の機能と、第３機能拡張モジュールＣ１の機能とを拡張することができるようになる。

以上のように本実施の形態では、小型表示器の場合では要求される各種機能を当該１台に備える必要は無く、また要求機能毎に対応した小型表示器を製作する必要も無いから、小型表示器の製造コストは安価に済む。また、現場では要求機能が変化しても、その変化に対応して機能拡張モジュールを選択して組立てることができるから、従来のように機能毎に多種類の小型表示器を準備する必要が無くなりコストや手間が大幅に削減されるものとなる。また、メーカーも予め機能拡張モジュールを準備しておくことにより、ユーザの要求仕様の変化に追随することができる。

また、小型表示器が小型であるがゆえにその背部の面積が狭くても、機能拡張モジュールの設置台数の制約が無くなり、小型表示器が小型であるという利点を活かすことができる。

特に、小型表示器のうち、例えば、図示略の制御盤の表示器取付用開口に前面から嵌め込まれるような小型表示器では、該表示器取付用開口の外周縁に係止して当該開口に装着固定されるが、このような装着固定の形態でも小型表示器の背部に機能拡張モジュールを段積みすることができるなど、その用途は広い。

図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る小型表示器の正面からの斜視図、図１（ｂ）は小型表示器の背面からの斜視図、図１（ｃ）は小型表示器の回路ブロック図である。 図２（ａ）は第１ベゼルの正面からの斜視図、図２（ｂ）は第１ベゼルの背面からの斜視図、図２（ｃ）は第１ベゼルの回路ブロック図である。 図３（ａ）は第２ベゼルの正面からの斜視図、図３（ｂ）は第２ベゼルの背面からの斜視図、図３（ｃ）は第２ベゼルの回路ブロック図である。 図４（ａ）は第１機能拡張モジュールの正面からの斜視図、図４（ｂ）は第１機能拡張モジュールの背面からの斜視図、図４（ｃ）は第１機能拡張モジュールの回路ブロック図である。 図５（ａ）は第４機能拡張モジュールの正面からの斜視図、図５（ｂ）は第４機能拡張モジュールの背面からの斜視図、図５（ｃ）は第４機能拡張モジュールの回路ブロック図、図５（ｄ）は第５機能拡張モジュールの回路ブロック図、図５（ｅ）は第６機能拡張モジュールの回路ブロック図である。 図６は小型表示器、第１ベゼル、第２ベゼル、第３機能拡張モジュール、第４機能拡張モジュールの組み合わせ例を示す図である。 図７は図６で示す組み合わせの一例に対応した機構図である。 図８は図６で示す組み合わせの他の一例に対応した機構図である。

符号の説明

Ａ 小型表示器
Ｂ１ 第１ベゼル（第１機能拡張モジュール）
Ｂ２ 第２ベゼル（第２機能拡張モジュール）
Ｃ１ 第３機能拡張モジュール
Ｃ２ 第４機能拡張モジュール

Claims (6)

1. ＰＬＣで制御される外部機器の状況表示を行う小型表示器の機能拡張方式において、
   機能拡張用の回路を内蔵した機能拡張モジュールを、複数種、予め準備するステップと、
   予め準備されている複数種の機能拡張モジュールの中から機能拡張モジュールを選択するステップと、
   この選択した機能拡張モジュールを小型表示器の背部に２段以上の段数に段積みして小型表示器と機能拡張モジュールとの内部回路を導通接続するステップと、
   を備えることを特徴とする小型表示器の機能拡張方式。
2. 小型表示器と、この小型表示器の機能を拡張する機能拡張モジュールとを備え、小型表示器は、その背部に種類が異なる機能拡張モジュールを選択的に段積みして搭載可能であり、かつ、この搭載状態で小型表示器と機能拡張モジュールとの内部回路が接続されるようになっている、ことを特徴とする表示器装置。
3. 上記機能拡張モジュールは、小型表示器を着脱自在に収納する開口を備えると共に操作キーが配備されたベゼルであり、上記ベゼルは、上記操作キーによりその開口に装着された小型表示器の操作が可能である、ことを特徴とする請求項２に記載の表示器装置。
4. 上記ベゼルはその背部に他の機能拡張モジュールが搭載可能になっている、ことを特徴とする請求項３に記載の表示器装置。
5. 上記小型表示器は種類が異なるベゼルの開口に収納可能になっている、ことを特徴とする請求項３または４に記載の表示器装置。
6. 上記機能拡張モジュールは、複数の拡張機能を有するモジュールである、ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の表示器装置。

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