JP2008299594A - プログラマブルコントローラ及びプログラマブルコントローラ用の基板 - Google Patents

Abstract

【課題】端子点数の相違する複数の機種に容易に対応できるようにしながらも、簡単で安価な構成で済ませる。
【解決手段】連結基板２１は、４個の同等の単位基板部２２を、分離可能な切離し部２３を介して左右方向に並んで有する。各単位基板部２２に、制御回路が選択的に実装される制御回路実装部２５、シリアルパラレルＩＣ２６、入出力回路部２７、４個の入出力端子２８ａを備えた接続部２８を設けると共に、制御回路とシリアルパラレルＩＣ２６との間を接続するシリアル通信配線２９を設ける。連結基板２１に、各単位基板部２２のシリアル通信配線２９同士を接続するための接続配線３１を設ける。連結基板２１は、プログラマブルコントローラの必要とする入出力端子２８ａの端子点数に応じて、分割されて（或いは分割せずに）使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御回路と、入出力端子に接続された外部機器との間の入出力を制御する入出力回路部とを、基板上に実装してなるプログラマブルコントローラ及びプログラマブルコントローラ用の基板に関する。

例えば工場設備等において使用され、外部機器に対する入出力制御を行うプログラマブルコントローラ（Ｉ／Ｏモジュール）は、例えば、矩形箱状の本体ケース内に、制御回路や入出力回路部等が実装された実装基板を備えて構成されている。また、前記実装基板に、入出力回路部に接続された複数個の入出力端子が設けられ、前記本体ケース部分には、それら入出力端子に接続され、外部機器との電気的接続を行うための接続部（コネクタ）が設けられるようになっている。

この種のプログラマブルコントローラは、ユーザ毎に、必要とする入出力端子の端子点数が相違する事情があり、これに対応するためには、メーカは、端子点数やサイズの異なる複数種類の機種（実装基板）をラインナップしておく必要がある。この場合、機種毎に回路設計やパターン設計を行い、各々の機種毎の実装基板を製作することは、メーカにとって、開発時間、管理面、コスト面で大きな負担となる。

そこで、従来より、プリント基板の製作にあって、１枚の大きな基板（分割基板）に、最小単位の同等の回路ブロックを複数設け、部品実装後にその分割基板を分割して複数枚の小基板を得ることが考えられている（例えば特許文献１参照）。この場合、複数個の小基板を組合せることにより、異種の製品に対応させることが容易となり、もって１種類の分割基板を複数種類の製品に関して共用化することができる。このような分割基板の考え方をプログラマブルコントローラに応用すれば、プログラマブルコントローラにおける端子点数の異なる複数の機種に対応することが可能となる。
特開２００４−２３５５７５号公報

上記分割基板の考え方をプログラマブルコントローラにおいて具体化した場合、例えば図５〜図８に示す構成が考えられる。即ち、図５（ａ）に示すように、分割基板１には、例えば左右に並んだ４つの同等の小基板領域１ａが設けられる。各小基板領域１ａには、制御回路２、シリアルパラレルＩＣ３、入出力回路部４、４個の入出力端子５ａを備えた接続部（コネクタ）５といった部品が実装されると共に７、それら部品間を接続するための配線パターンが設けられる。この場合、制御回路２とシリアルパラレルＩＣ３との間は、シリアル通信配線６（２本を図示）により接続される。さらに、各シリアル通信配線６に接続されるようにして、基板間の電気的接続に必要となる基板間接続用配線７が設けられている。

そして、上記の分割基板１を、破線で示した３本の分割ライン１ｂで分割することにより、図５（ｂ）に示すように、１個の分割基板１から４個の小基板８を得ることができる。その後、小基板８を１個で使用したり、或いは複数個の小基板８を組合せたりすることによって、端子点数が４個の整数倍となっている実装基板を形成することができるのである。このとき、小基板８同士を接続する場合には、基板間接続用配線７同士を電気的に接続する基板間コネクタ９（図６，図７参照）が用いられる。

図６には、４個の小基板８を組合せて、入出力端子５ａの端子点数が１６個のプログラマブルコントローラ１０を構成した様子を示している。図７には、２個の小基板８を組合せて、入出力端子５ａの端子点数が８個のプログラマブルコントローラ１１を構成した様子を示している。図８には、１個の小基板８を用いて、入出力端子５ａの端子点数が４個のプログラマブルコントローラ１２を構成した様子を示している。尚、複数個の小基板８を組合せる場合、制御回路２は、いずれかの小基板８の１個のみが残され、他の小基板８の制御回路２は取外される。

しかしながら、上記のように、小基板８を組合せて、所望の端子点数の実装基板を構成する場合、２枚以上の小基板８間を接続するための、基板間接続コネクタ９、或いは別の配線が必要となる。このため、部品点数が多くなって構成の複雑化を招き、必ずしも組立工数やコストの面で有効であるとはいえなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、端子点数の相違する複数の機種に容易に対応することができながらも、簡単で安価な構成で済ませることが可能なプログラマブルコントローラ及びプログラマブルコントローラ用の基板を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明のプログラマブルコントローラは、制御回路と、入出力端子に接続された外部機器との間の入出力を制御する入出力回路部とを、基板上に実装してなるものにあって、複数の単位基板部を、分離可能な切離し部を介して連結した形態とされた連結基板を、必要な端子点数に応じて分割して構成されており、前記連結基板の各単位基板部には、前記制御回路が選択的に実装される制御回路実装部と、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアルパラレルＩＣと、このシリアルパラレルＩＣに接続され４個の入出力端子を備えた入出力回路部と、前記制御回路実装部と前記シリアルパラレルＩＣとをつなぐシリアル通信配線とが夫々設けられていると共に、前記連結基板には、前記各単位基板部のシリアル通信配線同士を、前記切離し部を交差するように延びて接続する接続配線が設けられているところに特徴を有する。

また、本発明のプログラマブルコントローラ用の基板は、制御回路と、入出力端子に接続された外部機器との間の入出力を制御する入出力回路部とを備えるものにあって、複数の単位基板部を、分離可能な切離し部を介して連結した形態とされた連結基板からなり、前記各単位基板部には、前記制御回路が選択的に実装される制御回路実装部と、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアルパラレルＩＣと、このシリアルパラレルＩＣに接続され４個の入出力端子を備えた入出力回路部と、前記制御回路実装部と前記シリアルパラレルＩＣとをつなぐシリアル通信配線とが夫々設けられていると共に、前記各単位基板部のシリアル通信配線同士を、前記切離し部を交差するように延びて接続する接続配線が設けられ、必要な端子点数に応じて前記切離し部によって分割可能とされているところに特徴を有する。

本発明においては、連結基板には、複数の単位基板部が連結された形態で設けられており、必要な端子点数に応じた数の単位基板部を有して基板が構成されるように、切離し部によって分割することが可能である。この場合、連結形態とされている単位基板部の個数の４倍の端子点数の入出力端子を備えた基板を得ることができる。従って、１種類の連結基板を、端子点数の相違する複数の機種に容易に対応させることが可能となり、連結基板の共用化を図ることができる。

このとき、２以上の単位基板部を有して基板を構成する場合、いずれかの制御回路実装部に実装された１個の制御回路と、各単位基板部のシリアルパラレルＩＣとがシリアル通信配線を介して信号の通信を行うのであるが、各単位基板部のシリアル通信配線同士が接続配線によって元々接続されているので、小基板を連結して使用するものと異なり、後に基板間コネクタや別途の配線により接続する必要はない。従って、接続に係る部品数の増加や組立工数の増加を招くことはなく、簡単で安価に済ませることが可能となる。尚、この場合、シリアル通信を採用しているので、シリアル通信配線ひいては単位基板部間を接続する接続配線の本数を少なく済ませることができる。

以下、本発明を具体化した一実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。図１は、プログラマブルコントローラを構成する本実施例に係る連結基板２１の全体構成を概略的に示している。この連結基板２１は、例えば多層のプリント配線基板に、必要な部品を表面実装して構成されているのであるが、本実施例では、複数例えば４個の単位基板部２２を左右方向に並んで有して構成される。

連結基板２１を構成するプリント配線基板は、図で横長な矩形状をなす比較的大形のものからなり、前記各単位基板部２２は、プリント配線基板を左右方向にほぼ四等分する面積の縦長の領域に、同等の回路設計となるように配線パターン等が設けられている。また、連結基板２１における前記各単位基板部２２の境界部分（図１に破線で示す前後方向に延びる直線）には、分離可能な切離し部２３が設けられている。この場合、各切離し部２３は、プリント配線基板に対し、図で前後方向に延びるスリットが、一部分（後述する接続配線が設けられている部分）を除いて形成されることにより設けられている。

前記各単位基板部２２には、図で後部側に位置して、マイコンからなる制御回路２４（図２，図３、図４参照）が選択的に実装される制御回路実装部２５が設けられている。前記制御回路２４は、予め設定、記憶されたプログラムに基づいて、接続された外部機器を制御するようになっている。

また、図で手前側に位置して、シリアル信号とパラレル信号との間での変換を行うシリアルパラレルＩＣ２６が実装されていると共に、このシリアルパラレルＩＣ２６に接続された入出力回路部２７が実装されている。各単位基板部２２の図で前辺部には、前記入出力回路部２７に接続された４個の入出力端子２８ａを備えた接続部（コネクタ）２８が設けられている。各接続部２８には、図示しない外部機器（例えば、モータ、ベルトコンベア、電磁弁、表示装置、ランプ等の負荷、スイッチやセンサ等の入力機器）のケーブルに接続されたコネクタ（端子台）が接続可能とされ、入出力回路部２７は、それらの入出力制御を行うようになっている。

さらに、各単位基板部２２には、前記制御回路実装部２５（制御回路２４）と、シリアルパラレルＩＣ２６との間を接続するシリアル通信配線２９が設けられている。このとき、図では便宜上２本のみ図示しているが、シリアル通信配線２９は、電源線、信号線、グランド線の３本が設けられている。また、前記シリアルパラレルＩＣ２６には、各単位基板部２２のシリアルパラレルＩＣ２６に個別のＩＤ番号（例えばＮｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３、Ｎｏ４）を設定するためのＩＤ設定部３０が設けられている。

そして、この連結基板２１には、各単位基板部２２のシリアル通信配線２９同士を接続するための接続配線３１が設けられている。この場合、詳しく図示はしていないが、接続配線３１は、連結基板２１の内層パターンとして設けられ、切離し部２３を交差するように連結基板２１の左右方向ほぼ全体に延びて設けられている。切離し部２３において単位基板部２２が分割された場合には、切離し部２３にて接続配線３１が切断されることは勿論である。

さて、上記した連結基板２１は、図２〜図４に示すように、プログラマブルコントローラ３２，３３、３４の必要とする入出力端子２８ａの端子点数に応じて、切離し部２３にて分割されて、或いは分割せずにそのままで使用される。即ち、図２に示すように、入出力端子２８ａの端子点数が１６個のプログラマブルコントローラ３２を得る場合には、連結基板２１を分割しないそのままの状態で、いずれか（図では右端）の単位基板部２２の制御回路実装部２５に制御回路２４を実装する。図２（ｂ）に示すように、この連結基板２１をケース３２ａ内に組込むことにより、端子点数が１６個のプログラマブルコントローラ３２を得ることができる。

これにて、図２（ａ）に示すように、制御回路２４は、シリアル通信配線２９及び接続配線３１を介して、全てのシリアルパラレルＩＣ２６と接続されている状態となる。このとき、各シリアルパラレルＩＣ２６には固有のＩＤ番号（例えば左から順にＮｏ１〜Ｎｏ４）が設定されており、制御回路２４は、そのＩＤに基づいて、各シリアルパラレルＩＣ２６との間で信号の通信（シリアル通信）を行うことが可能となる。従って、入出力端子２８ａ（接続部２８）に接続された外部機器を、プログラムに基づいて制御することができる。

次に、図３に示すように、入出力端子２８ａの端子点数が８個のプログラマブルコントローラ３３を得る場合には、連結基板２１を、中央の切離し部２３により切断し分割するようにする。この切断は、例えばルータを用いて行われるのであるが、連結基板２１には、スリット２３ａ、２３ｂが形成されているので、切断作業を簡単に行うことができる。これにて、図３（ａ）に示すように、２個の単位基板部２２を連結した形態の実装基板２１´が得られ、その際、予めいずれか（図では右側）の制御回路実装部２５に制御回路２４を実装しておく。このとき、１枚の連結基板２１から実装基板２１´（端子点数が８個であるプログラマブルコントローラ３３）を２個得ることができる。

図３（ｂ）に示すように、この実装基板２１´をケース３３ａ内に組込むことにより、端子点数が８個のプログラマブルコントローラ３３を得ることができる。この場合も、制御回路２４は、シリアル通信配線２９及び接続配線３１を介して、２個のシリアルパラレルＩＣ２６と接続されている状態となり、各シリアルパラレルＩＣ２６に付されたＩＤに基づいて、各シリアルパラレルＩＣ２６との間で信号の通信を行うことが可能となり、入出力端子２８ａ（接続部２８）に接続された外部機器を制御することができる。

図４に示すように、入出力端子２８ａの端子点数が４個のプログラマブルコントローラ３４を得る場合には、各制御回路実装部２５に制御回路２４を実装した上で、連結基板２１を、各切離し部２３により切断し分割するようにする。これにて、図４（ａ）に示すように、１個の単位基板部２２からなる実装基板２１″が得られる。このとき、１枚の連結基板２１から実装基板２１″（端子点数が４個であるプログラマブルコントローラ３４）を４個得ることができる。図４（ｂ）に示すように、この実装基板２１″をケース４３ａ内に組込むことにより、端子点数が４個のプログラマブルコントローラ３４を得ることができる。

尚、図示はしないが、連結基板２１を、左右どちらか一方の切離し部２３により切断し分割することにより、端子点数が１２個の実装基板（プログラマブルコントローラ）と、端子点数が４個の実装基板２１″（プログラマブルコントローラ３４）とを得ることができる。

このように本実施例によれば、複数の単位基板部２２が連結された形態で設けられ、切離し部２３によって分割することが可能な１種類の連結基板２１を、端子点数の相違する複数の機種のプログラマブルコントローラ３２〜３４に容易に対応させることが可能となった。この結果、連結基板２１の共用化を図ることができ、回路設計（開発時間）、管理面、コスト面でのメリットを得ることができる。

このとき、２以上の単位基板部２２を有して基板を構成する場合、いずれかの制御回路実装部２５に実装された１個の制御回路２４と、各単位基板部２２のシリアルパラレルＩＣ２６とがシリアル通信配線２９を介して信号の通信を行うのであるが、各単位基板部２２のシリアル通信配線２９同士が接続配線３１によって元々接続されているので、小基板を連結して使用するものと異なり、後に基板間コネクタや別途の配線により接続する必要はない。

従って、本実施例によれば、連結基板２１を用いることによって、端子点数の相違する複数の機種に容易に対応することができながらも、接続に係る部品数の増加や組立工数の増加を招くことはなく、簡単で安価に済ませることができるという優れた効果を得ることができるものである。

尚、上記実施例では、連結基板２１を、４個の単位基板部２２を連結した形態に構成したが、５個以上の単位基板部２２を連結した形態に連結基板を構成することも可能である。但し、単位基板部の個数を徒に多くしても、逆に取扱い性などが低下するので、最大でも８個の単位基板部を有する（端子点数が３２個）程度とすることが好ましい。その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例を示すもので、連結基板の概略的平面図 端子点数が１６個の場合の基板の概略的平面図（ａ）及びプログラマブルコントローラの外観を示す図（ｂ） 端子点数が８個の場合の図２相当図 端子点数が４個の場合の図２相当図 従来例を示すもので、分割基板（ａ）及び小基板（ｂ）の概略的平面図 図２相当図 図３相当図 図４相当図

符号の説明

図面中、２１は連結基板、２２は単位基板部、２３は切離し部、２４は制御回路、２５は制御回路実装部、２６はシリアルパラレルＩＣ、２７は入出力回路部、２８は接続部、２８ａは入出力端子、２９はシリアル通信配線、３１は接続配線、３２〜３４はプログラマブルコントローラを示す。

Claims (2)

1. 制御回路と、入出力端子に接続された外部機器との間の入出力を制御する入出力回路部とを、基板上に実装してなるプログラマブルコントローラであって、
   複数の単位基板部を、分離可能な切離し部を介して連結した形態とされた連結基板を、必要な端子点数に応じて分割して構成されており、
   前記連結基板の各単位基板部には、前記制御回路が選択的に実装される制御回路実装部と、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアルパラレルＩＣと、このシリアルパラレルＩＣに接続され４個の入出力端子を備えた入出力回路部と、前記制御回路実装部と前記シリアルパラレルＩＣとをつなぐシリアル通信配線とが夫々設けられていると共に、
   前記連結基板には、前記各単位基板部のシリアル通信配線同士を、前記切離し部を交差するように延びて接続する接続配線が設けられていることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 制御回路と、入出力端子に接続された外部機器との間の入出力を制御する入出力回路部とを備えるプログラマブルコントローラ用の基板であって、
   複数の単位基板部を、分離可能な切離し部を介して連結した形態とされた連結基板からなり、
   前記各単位基板部には、前記制御回路が選択的に実装される制御回路実装部と、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアルパラレルＩＣと、このシリアルパラレルＩＣに接続され４個の入出力端子を備えた入出力回路部と、前記制御回路実装部と前記シリアルパラレルＩＣとをつなぐシリアル通信配線とが夫々設けられていると共に、
   前記各単位基板部のシリアル通信配線同士を、前記切離し部を交差するように延びて接続する接続配線が設けられ、
   必要な端子点数に応じて前記切離し部によって分割可能とされていることを特徴とするプログラマブルコントローラ用の基板。

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