JP2010123029A - 通信制御装置および設備制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】汎用的に設備制御システムにおける省配線を実現することが可能な技術を提供する。
【解決手段】共通の通信制御装置２０Ｂを、制御装置２０Ａを備えた設備制御装置１および複数の外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７の各々に実装し、通信制御装置２０Ｂに接続される通信Ａ接続部４（通信Ａ接続部１０）、および通信Ｂ接続部９（通信Ｂ接続部１５）を互いに接続することで、設備制御装置１と、複数の外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７と設備制御装置１を、１本の通信ケーブル６および通信ケーブル１１で多段に接続し、外部入出力信号接続部６０に接続された外部装置８、外部装置１２、外部装置１６を設備制御装置１から制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信制御装置および設備制御システムに関する。

たとえば、工場等におけるＦＡ（ファクトリオートメーション）を構成する産業設備では、複数の産業機器を、通信ネットワークを介して集中して制御することが行われている。

通常、産業機器や、センサ、スイッチその他の制御インタフェースは多数存在するため、通信ネットワークにおける多数の産業機器や制御インタフェースを効率よく接続する技術が求められる。

そこで、従来では、通信ネットワークにおける配線量を削減する装置として、特許文献１に開示された技術が知られている。この特許文献１では、生産設備に用いられる情報監視および動作指示のための表示機の背面部に、外部装置の信号線を中継する装置を設置し、表示機と複数の外部信号線を統合し、表示機の配線のみを介してＰＬＣ等の制御ユニットに接続することにより、配線量を削減する技術が開示されている。

また、参考技術として、一般的な生産設備の配線方法について、図８を参照して説明する。
ベースユニット１１１の複数のスロット１１１ａの各々に、生産設備制御装置１１５、通信制御装置１１２、入出力ユニット１１６が装着されている。

生産設備制御装置１１５（ＰＬＣ（プログラマブル・コントローラ）やパーソナルコンピュータ等）へ外部装置１７４の信号を接続する方法として、外部信号中継装置１０４ｂへ通信ケーブル１１６ａを接続し、入出力ユニット１１６と外部信号中継装置１０４ｂを接続して信号を送受信する。

もう一つの方法として、複数の外部装置１７１、１７２、１７３の信号を外部信号中継装置１０４ａ（省配線装置）に接続し、ここで外部信号を統合して、中継ケーブル１１５ｂ、コネクタ１１５ａを経由して、生産設備の生産設備制御装置１１５へ伝達するものである。

なお、ＰＬＣは、その制御動作がラダープログラム等のソフトウェアにより決定されるシーケンス制御による制御装置であり、ＦＡ設備の制御システムにおいて広く使用されている。

また、省配線装置は、生産設備の信号線の配線量を削減するため、外部信号の配線途中に設置して、多数の配線を１本または複数本に集約化して中継する装置の総称である。上述の特許文献１のように、外部装置の信号を統合して、通信データとして制御装置と送受信する方式が一般的に用いられる。

上述の特許文献１の技術では、生産設備の状態を表示したり、設定を変更したり、動作開始を操作する表示機１０２の背面部に、外部装置１７１、１７２、１７３の信号線を中継するための装置を設置し、表示機１０２の表示機線１０５と外部信号中継装置１０４ａの中継ケーブル１１５ｂを１本にして、配線量を少なくするものである。

従って、複数の外部装置１７１〜１７３のように信号線が多数存在し、表示機１０２の背面の外部信号中継装置１０４ａの配線集約能力だけでは不足した場合、別途に外部信号中継装置の新規開発が必要となる。

すなわち、特許文献１では、表示機線１０５と中継ケーブル１１５ｂを統合したものであり、表示機１０２の背面の限られたスペースに設置されるため、表示機１０２の形状に合わせた専用の外部信号中継装置１０４ａを設置する必要があり、汎用性は必ずしも高くないという技術的課題がある。

そのため、表示機１０２の背面に設置される外部信号中継装置１０４ａと、他の外部信号中継装置１０４ｂは、仕様の異なる装置となってしまい、２種の外部信号中継装置を開発する必要があり、生産設備の制御で用いる場合、１つの外部信号中継装置を汎用的に流用して外部信号線を中継することは難しい。
特開平８−２８６７１１号公報

本発明の目的は、汎用的に設備制御システムにおける省配線を実現することが可能な技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、少なくとも一つの外部装置が集約して接続可能な第１接続インタフェースと、
他の通信制御装置との通信を行うための第２接続インタフェースと、
前記外部装置の制御を行う制御装置が接続可能な制御インタフェースと、
を含む通信制御装置を提供する。

本発明の第２の観点は、少なくとも一つの外部装置が集約して接続可能な第１接続インタフェースおよび通信用の第２接続インタフェースおよび制御インタフェースを具備した第１通信制御装置と、前記第１通信制御装置の前記制御インタフェースを介して当該第１通信制御装置に接続され、前記外部装置と通信する制御装置と、を含む設備制御装置と、
前記第１通信制御装置と同じ構成の第２通信制御装置を備え、当該第２通信制御装置の第１接続インタフェースを介して少なくとも一つの外部装置が接続可能にされ、前記第２通信制御装置の第２接続インタフェースを介して前記設備制御装置の前記第１通信制御装置の第２接続インタフェースに接続可能にされた少なくとも一つの外部信号中継装置と、
を含む設備制御システムを提供する。

本発明によれば、汎用的に設備制御システムにおける省配線を実現することが可能な技術を提供することができる。

本実施の形態の一態様の通信制御装置は、生産設備の制御装置で通信制御する機能と、外部信号線を配線接続する接続中継装置の、両者の機能を備えている。
たとえば、上述の図８で示す、外部信号中継装置１０４ａを多段接続（たとえば、カスケード接続）可能な専用の信号線で連結することにより、外部信号中継装置１０４ａで外部信号中継装置１０４ｂの機能を果たすことを可能にする。

そのため、専用の外部信号連絡ラインである外部信号中継装置１０４ｂ、通信ケーブル１１６ａ、入出力ユニット１１６等の一連の構成は不要となる。
外部信号中継装置１０４ａと通信制御装置１１２において共通の同一の通信制御装置を実装することにより、通信制御装置１１２、外部信号中継装置１０４ａ、外部信号中継装置１０４ｂを同一の通信制御装置を用いて実現でき、１種類の通信制御装置で、汎用的に生産設備の信号中継における省配線を実現することが可能となる。

また、本態様の通信制御装置は、上述の図８における通信制御装置１１２と生産設備制御装置１１５を一体化するように実装できる。
生産設備の設備制御装置と通信制御装置を一体に連結し、外部装置と情報のやり取りを可能にする。すなわち、共通の通信制御装置が実装された外部信号中継装置から送られる外部信号を受信し、設備制御装置へ伝達する。また、設備制御装置から指令を受け、外部信号中継装置に指令を伝達する。

また、本態様の通信制御装置は、複数の外部装置を１つの外部信号中継装置に集約して接続可能にするとともに、本通信制御装置が実装された複数の外部信号中継装置の間を多段に接続することで、１本の通信線に集約でき、設備制御システム内の配線量を大幅に削減できる。

この外部信号中継装置を通信線で多段に連結させれば、さらに多数の外部装置を接続することが可能になる。また、設備制御装置と、外部の複数の外部信号中継装置を１本の通信線で制御することが可能となる。

すなわち、本態様の通信制御装置を生産設備制御装置内へ搭載することで、配線の中継を本態様の通信制御装置だけで構成することが可能となり、他の信号中継手段が不要となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である通信制御装置を用いた設備制御システムの構成の一例を示す概念図である。

図１に例示されるように、本実施の形態の設備制御システムは、システムの中核となる設備制御装置１と、その配下に、通信ケーブル６および通信ケーブル１１を介して多段に接続された複数の外部信号中継装置Ａ１７および外部信号中継装置Ｂ１８を備えている。

本実施の形態の設備制御装置１の外装ボックス２は、図示しない生産設備に搭載され、設備制御装置１は設備の制御を行う。
設備制御装置１の外装ボックス２の内部には、生産設備の中核として、全ての外部装置へ制御指令を伝達する制御装置２０Ａが格納され、前記制御装置２０Ａに当該設備制御装置１の通信部分を制御する通信制御装置２０Ｂ（第１通信制御装置）が連結されて搭載されている。

設備制御装置１の外装ボックス２には、接続インタフェースとして、外部接続部３、通信Ａ接続部４（第１ポート）（第２接続インタフェース）、通信Ｂ接続部５（第２ポート）（第２接続インタフェース）が設けられている。

外装ボックス２の内部では、外部接続部３は制御装置２０Ａへ配線され、通信Ａ接続部４、通信Ｂ接続部５は、通信制御装置２０Ｂへ配線されている。
外部接続部３には、外部より、設備制御装置１へ供給する電源ケーブル、外部装置と接続する入出力信号接続ケーブル、モータ接続ケーブルが繋がれている。

通信Ａ接続部４は、外部信号中継装置Ｂ１８と連結する通信ケーブル６が接続される。
外部信号中継装置Ｂ１８は、自装置に接続されるスイッチ等の外部装置１２（ユーザインタフェース機器）の信号を中継し、設備制御装置１へ通信ケーブル６を経由して信号状態を伝達するものである。

この外部信号中継装置Ｂ１８の内部には、上述の設備制御装置１に実装されている通信制御装置２０Ｂと同じ通信制御装置７（第２通信制御装置）が搭載されている。
通信Ａ接続部１０（第１ポート）（第２接続インタフェース）、通信Ｂ接続部９（第２ポート）（第２接続インタフェース）は、外部信号中継装置Ｂ１８の内部で、通信制御装置７に配線されている。

通信Ｂ接続部９は、通信ケーブル６にて、設備制御装置１の通信Ａ接続部４に配線される。
通信Ａ接続部１０は、通信ケーブル１１にて、別の外部信号中継装置Ａ１７の通信Ｂ接続部１５（第２ポート）（第２接続インタフェース）へ配線される。

外部入出力信号接続部６０（第１接続インタフェース）に接続された外部装置１２（スイッチ）は通信制御装置７へ繋がっており、ユーザインタフェースの入力型装置である。
外部入出力信号接続部６０に接続された外部装置８（ＬＥＤ）は通信制御装置７へ繋がっており、ユーザインタフェースの出力型装置である。

外部信号中継装置Ａ１７は、外部信号中継装置Ｂ１８と全く同等の装置である。通信制御装置１３は通信制御装置７（通信制御装置２０Ｂ）と同じである。
通信Ａ接続部１４（第１ポート）（第２接続インタフェース）は通信Ａ接続部１０と同じであり、通信Ｂ接続部１５は通信Ｂ接続部９と同じである。

外部装置（ＬＥＤ）１６（ユーザインタフェース機器）は外部装置（ＬＥＤ）８（ユーザインタフェース機器）と同じである。
図２は、本実施の形態の通信制御装置が実装された設備制御装置の構成例を示す斜視図である。

設備制御装置１に実装された制御装置２０Ａは、生産設備の用途に合わせて、用いる部品や接続は異なるものであるが、制御装置２０Ａおよび通信制御装置２０Ｂの構成は、設備制御装置１の基本部分となるため変わらない。

外装ボックス２は、設備制御装置１の外装箱である。設備制御装置１の制御装置２０Ａは、生産設備を全体制御する装置の核となる部分である。
外装ボックス２の内部において、この制御装置２０Ａに通信制御装置２０Ｂを重ねて搭載している。

制御装置２０Ａおよび通信制御装置２０Ｂの両者は、後述のようにコネクタで接続されており、電気信号を伝達して制御情報のやり取りを行なう。
本実施の形態の場合、設備制御装置１の外装ボックス２の内部には、制御装置２０Ａおよび通信制御装置２０Ｂの他に、モータ制御装置２１、電源回路２２が搭載されている。

モータ制御装置２１は、生産設備の動力関係の駆動動作を制御するものであり、制御装置２０Ａに配線接続されている。モータ制御装置２１の制御対象のモータ２８（産業機器）は、モータ接続ケーブル２７を経由し、外装ボックス２に設置されている外部接続部３のモータ接続部２４に繋がれる。モータ接続部２４は、外装ボックス２の内部で、モータ制御装置２１に配線されている。

電源回路２２は、各装置へ電力を分配して供給するための回路装置である。外部より電源ケーブル３０で供給される。
電源ケーブル３０は、外装ボックス２の外部接続部３に設けられた電源入力部２６に接続され、電源回路２２へ繋がれている。電源回路２２は、モータ制御装置２１と通信制御装置２０Ｂと制御装置２０Ａに繋がれており、各装置へ電力を供給する。

設備制御装置１と、当該設備制御装置１の外装ボックス２に直接に接続された外部装置との制御情報等のやり取りは、外装ボックス２の外部接続部３に設けられた入出力信号接続部２５に入出力信号接続ケーブル２９を接続して制御する。外装ボックス２の内部で、いずれも制御装置２０Ａへ繋がれている。

電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２３は、設備制御装置１の全体の動作開始と停止を指示するスイッチである。
図３は、本実施の形態の設備制御システムを構成する外部信号中継装置の構成例を示す略斜視図である。

なお、この図３では、外部信号中継装置Ｂ１８を説明するが、別の外部信号中継装置Ａ１７も全く同様の構成である。
外部信号中継装置Ｂ１８は、外装ボックス２ａを備えており、通信制御装置７はこの外装ボックス２ａに納められている。

外装ボックス２ａの側面には、信号入力コネクタ３２（外部入出力信号接続部６０）、通信Ａ接続部１０、通信Ｂ接続部９が配置され、これらの配線は、外装ボックス２ａの内部に収容された通信制御装置７へ接続されている。

信号入力コネクタ３２は、外部装置と信号のやり取りするケーブル３３を中継接続するためのものである。前記のケーブルの先には、外部信号中継装置を駆動させる電源線３４と、外部装置Ａ、外部装置Ｂ、外部装置Ｃに接続される信号入出力線３５，３６，３７が繋がっている。

通信Ａ接続部１０、通信Ｂ接続部９は、他の外部信号中継装置Ａ１７もしくは、設備制御装置１と接続される通信ケーブル１１、通信Ｂケーブル３８（通信ケーブル６）が繋がれる。

本実施の形態では、設備制御装置１、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７の、対応する通信Ａ接続部４、通信Ａ接続部１０、通信Ａ接続部１４と、対応する通信Ｂ接続部５、通信Ｂ接続部９、通信Ｂ接続部１５は、互いに属性が異なり、装置同士を接続する場合には、属性の異なる同士で接続する。

すなわち、本実施の形態の設備制御装置１、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７等の装置間の接続方法の決まりとして、このうちの一つの装置（１，１８，１７）の通信Ａ接続部と他装置の通信Ｂ接続部とをケーブルで接続する。そのため、ある装置の通信Ａ接続部と他の装置の通信Ａ接続部のように同じ属性同士では接続はできない。

このように異なる属性同士を接続することで、設備制御装置１、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７の多段の接続を実現する。
図４は、本実施の形態の設備制御システムを構成する設備制御装置の内部における制御装置２０Ａと通信制御装置２０Ｂの接続関係の一例を示すブロック図である。

制御装置２０Ａは、ＣＰＵ４７、電源入力４８（電源入力部２６）、信号入力部４９（
入出力信号接続部２５）、信号出力部５０（入出力信号接続部２５）、モータ接続部５１（モータ接続部２４）、接続部５２を備えている。

通信制御装置２０Ｂは、ＣＰＵ４０、接続部４１（制御インタフェース）、電源入力４２（第１接続インタフェース）、信号入力部４３（第１接続インタフェース）、通信Ａ接続部４４（第１ポート）（第２接続インタフェース）、信号出力部４５（第１接続インタフェース）、通信Ｂ接続部４６（第２ポート）（第２接続インタフェース）を備えている。

ＣＰＵ４０は、制御プログラム４０ａによって動作し、この制御プログラム４０ａは、通信制御装置２０Ｂを、後述のような、外部信号中継装置モードＭＡおよび通信制御モードＭＢのいずれかに自動的に切り換えて動作させる制御機能を備えている。

制御装置２０Ａは生産設備全体の動作を制御する。ＣＰＵ４７はその核となり、接続される信号を受信・伝達する集中管理制御を行う。
電源入力４８は、外部より制御装置２０Ａと通信制御装置２０Ｂを駆動するための電力を供給する。

信号入力部４９は外部装置と接続し、信号を取り入れる部分である。
信号出力部５０は、外部信号と接続し、指令信号を外部装置へ与える部分である。
モータ接続部５１は、設備を動作させる動力に配線されており、モータへ指令を伝達する部分である。

接続部５２は、通信制御装置２０Ｂの接続部４１と接続されている。
通信制御装置２０Ｂは、外部装置からの情報を送受信し、制御装置２０Ａへ接続部４１および接続部５２を経由して伝達する装置である。

ＣＰＵ４０は制御装置２０Ａの核となる集中演算装置であり、通信制御装置２０ＢはＣＰＵ４０の制御下で動作する。
電源入力４２と信号入力部４３と信号出力部４５は通信制御装置２０Ｂが、外部信号中継装置として用いられる時に使われる機能であり、設備制御装置１の通信制御装置２０Ｂとして用いられる時は使われないため、配線も接続されない。

通信Ａ接続部４４（通信Ａ接続部４）は、設備制御装置１とは別に設置される外部信号中継装置（外部信号中継装置Ａ１７、外部信号中継装置Ｂ１８）と配線接続されている。外部装置からの信号は、この通信Ａ接続部４４を使って送受信される。

通信Ｂ接続部４６（通信Ｂ接続部５）は、通信Ａ接続部４４と同等の機能を持つ。ただし、多段接続を可能にするため、通信Ｂ接続部４６と通信Ａ接続部４４の属性は異なる。
図５は、本実施の形態の設備制御システムを構成する外部信号中継装置の内部の接続状態の一例を示すブロック図である。

外部信号中継装置Ｂ１８（外部信号中継装置Ａ１７）において、通信制御装置７（通信制御装置２０Ｂ）は外装ボックス２ａの内部に設置されている。
外部から接続される信号は、通信制御装置２０ＢのＣＰＵ５４（ＣＰＵ４０）の回路に配線接続されており、このＣＰＵ５４で集中制御される。

設備制御装置１との接続部５５（接続部４１）は、通信制御装置２０Ｂが設備制御装置１に実装された場合に制御装置２０Ａに接続して、通信制御装置２０Ｂとして使われる時に用いられ、外部信号中継装置Ｂ１８に実装される場合は使用しない。

通信Ｂ接続部９はコネクタとなっており、外部からケーブル接続される。この通信Ｂ接続部９は、外装ボックス２ａの内部では、通信制御装置７の通信Ａ接続部５８（通信Ａ接続部４４）に繋がれており、通信制御装置７の内部回路では、ＣＰＵ５４に接続されている。

同様に通信Ａ接続部１０も通信Ｂ接続部６１（通信Ｂ接続部４６）を経由して、ＣＰＵ５４に配線されている。
外部入出力信号接続部６０は、外部装置と電源入力のためのケーブルが接続される。外装ボックス２ａの内部では、通信制御装置７の電源入力５６、信号入力部５７、信号出力部５９の３つに分岐して配線している。

通信制御装置７の電源入力５６（電源入力４２）は、通信制御装置７を駆動させる電源を引き込む線である。
信号入力部５７（信号入力部４３）は、外部装置の入力信号に接続され、外部装置の状態をＣＰＵ５４で取得するためのものである。

信号出力部５９（信号出力部４５）は、外部装置の出力信号に接続され、外部装置へＣＰＵ５４からの指令を送信する線である。
［作用］
図１に例示されるように、本実施の形態の設備制御システムの場合、設備制御装置１の外装ボックス２に設けられた通信Ａ接続部４と、外部信号中継装置Ｂ１８の通信Ｂ接続部９を通信ケーブル６で繋ぎ、外部信号中継装置Ｂ１８の通信Ａ接続部１０と、外部信号中継装置Ａ１７の通信Ｂ接続部１５を通信ケーブル１１で繋いで多段（カスケード）に接続し、設備の制御を行う。

設備制御装置１からの指令は、通信ケーブル６、通信ケーブル１１を経由して、外部信号中継装置Ａ１７へ伝達される。
外部信号中継装置Ａ１７は、設備制御装置１の指令を受け、接続している外部装置（ＬＥＤ）１６に出力する。

また、外部装置（スイッチ）１２から発信される入力信号は、外部信号中継装置Ｂ１８の通信制御装置２０Ｂで受信し、通信ケーブル６を経由して設備制御装置１へ伝達される。

設備制御装置１はこの通信で伝達された情報を受けて、外部装置１２の動作状態を確認することができる。
本実施の形態の通信制御装置２０Ｂは使用用途により、装置本体へ接続するケーブルなどの場所が異なる。

図４に示すように設備制御装置１における通信制御装置２０Ｂとして使用する場合、電源入力４２、信号入力部４３、信号出力部４５は使用しない。通信制御装置２０Ｂの電力は、接続部４１を介して制御装置２０Ａから供給される。

制御装置２０Ａが通信制御装置２０Ｂを使わず、直接に外部装置と信号のやり取りをするには、信号入力部４９と信号出力部５０を用いる。
通信Ａ接続部４４（通信Ａ接続部４）で受け取った外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７等の情報は、一旦、ＣＰＵ４０で解読され、設備制御に必要な情報を、接続部４１を経由して、制御装置２０ＡのＣＰＵ４７へ伝達する。

図５に示すように、通信制御装置２０Ｂを通信制御装置７（通信制御装置１３）として外部信号中継装置Ｂ１８（外部信号中継装置Ａ１７）で単独で使用する場合は、設備制御装置１の制御装置２０Ａとの接続部５５（接続部４１）を使用しない。

そのかわり、設備制御装置１の通信制御装置２０Ｂとして動作する場合には使用しなかった電源入力５６、信号入力部５７、信号出力部５９が使用される。外部信号中継装置Ｂ１８（外部信号中継装置Ａ１７）を駆動する電力は、電源入力５６（外部入出力信号接続部６０）で供給される。

外部信号中継装置Ｂ１８は、外部装置とは、外部入出力信号接続部６０の信号入力部５７と信号出力部５９で接続し、外部装置の信号を受け取る。受け取った情報は、一旦、通信制御装置７のＣＰＵ５４で解読され、通信Ｂ接続部６１に情報を発信する。設備制御装置１は、通信Ｂ接続部６１（通信Ｂ接続部９）に繋がれた図４の通信Ａ接続部４４（通信Ａ接続部４）で情報を受け取るものである。

図６は、本実施の形態の設備制御システムにおいて、設備制御装置１と、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７に共通に実装される通信制御装置２０Ｂの制御プログラム４０ａの動作の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態の通信制御装置２０Ｂは、設備制御装置１に実装される場合と、外部信号中継装置Ｂ１８や外部信号中継装置Ａ１７に実装される場合とで、以下のように異なるモードで動作する。

通信制御装置２０Ｂの制御プログラム４０ａは、電源ＯＮで起動されると（ステップ２０１）、制御装置２０Ａに対する接続の有無の確認で（ステップ２０２）、制御装置２０Ａに接続しているか否かを確認し、制御装置２０Ａに接続されていると判断された場合は、制御装置２０Ａの制御下で、設備制御装置の通信制御モードＭＢとして通信制御装置２０Ｂは動作する。

ステップ２０２で制御装置２０Ａが未接続と判定された場合は、単独の外部信号中継装置モードＭＡとして通信制御装置２０Ｂは動作する。
外部信号中継装置モードＭＡの動作では、通信制御装置２０Ｂは、通信接続状態の確認で（ステップ２０３）、自装置の異常状態、通信ケーブルで接続されている他の外部信号中継装置や設備制御装置１の異常状態を監視し、異常が発生している場合には緊急停止し、異常が解除されるまで、次の動作を実行しない。

次に、接続されている外部装置の入力信号の状態を読取る（ステップ２０４）。
次に、読取った入力状態を外部信号中継装置Ｂ１８（外部信号中継装置Ａ１７）の図示しないメモリに書込む（ステップ２０５）。

次に、設備制御装置１から指令された出力指令が書込まれている外部信号中継装置Ｂ１８（外部信号中継装置Ａ１７）の図示しないメモリから、データを読み出す（ステップ２０６）。

読み出したデータから出力指令を確認し、自装置に接続されている外部装置に対して、制御信号を出力する。
この動作終了後は、上述の通信接続状態の確認（ステップ２０３）に戻り、ステップ２０３〜ステップ２０６を繰り返す。

一方、設備制御装置１に実装されて制御装置２０Ａに接続された場合の通信制御モード
ＭＢの動作は、以下のようになる。
まず、制御プログラム４０ａは、通信接続状態で、自装置（通信制御装置２０Ｂ）の異常状態と接続先の制御装置２０Ａの異常状態を監視する（ステップ２０７）。

次に接続している全ての外部信号中継装置（この場合、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７）のメモリを読み出す（ステップ２０８）。
読み出したデータから、外部信号中継装置（外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７）の入力信号の状態を制御装置２０Ａへ伝達する（ステップ２０９）。

次に、制御装置２０Ａから発信される出力信号をデータとして外部の外部信号中継装置（外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７）へ送信する（ステップ２１０）。
送信後、上述のステップ２０７の通信接続状態の確認に戻り、ステップ２０７〜ステップ２１０を繰り返す。
［効果］
このように、本実施の形態の通信制御装置２０Ｂの場合には、設備制御装置１に実装されて外部装置や外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７等との間の情報中継を行う動作と、外部信号中継装置Ｂ１８や外部信号中継装置Ａ１７に実装されて、自装置に接続された外部装置の外部信号線を中継する動作の、両方の動作を実現することが可能となる。

すなわち、本実施の形態の設備制御システムを構成する設備制御装置１、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７に、共通の通信制御装置２０Ｂを汎用的に実装して省配線を実現できる。

上述の説明では、１台の設備制御装置１に対して、外部信号中継装置Ｂ１８や外部信号中継装置Ａ１７を接続した例を示したが、後述のように複数の設備制御装置１に対して、一つまたは複数の外部信号中継装置を接続することも可能である。

このように、本実施の形態の設備制御システムによれば、設備制御装置１と、外部信号中継装置Ｂ１８および外部信号中継装置Ａ１７の各々において、共通の通信制御装置２０Ｂを備え、相互に多段にカスケード接続されるように構成することで、共通の通信制御装置２０Ｂを用いて汎用的に設備制御システムにおける省配線を実現することが可能となる。

図７は、本実施の形態の設備制御システムの変形例を示す概念図である。
この図７の例では、２台の設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６と、１台の外部信号中継装置６９との接続に応用した例を示す。

この設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６は、上述の設備制御装置１と同様に、制御装置２０Ａおよび通信制御装置２０Ｂが実装されており、外部接続部３、通信Ａ接続部４、通信Ｂ接続部５を備えている。

外部信号中継装置６９は、上述の外部信号中継装置Ｂ１８と同様に通信制御装置２０Ｂが実装され、通信Ｂ接続部９および通信Ａ接続部１０、外部入出力信号接続部６０を備えている。

そして、設備制御装置Ａ６５の通信Ａ接続部４は通信ケーブル６７（通信ケーブル６）を介して外部信号中継装置６９の通信Ｂ接続部９に接続されている。
また、設備制御装置Ｂ６６の通信Ｂ接続部５は通信ケーブル６８（通信ケーブル１１）を介して外部信号中継装置６９の通信Ａ接続部１０に接続されている。

すなわち、複数の設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６と外部信号中継装置６９は、互いに属性の異なる通信Ａ接続部４と通信Ｂ接続部９、通信Ｂ接続部５と通信Ａ接続部１０を接続することにより多段（カスケード）に接続され、相互に通信することが可能になっている。

この図７に例示されるように、本実施の形態の通信制御装置２０Ｂによる通信の場合、複数の設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６は、多段のカスケード接続の任意の位置に配置することが可能であり、必ずしも、最上流の位置である必要はない。

外部装置（ＬＥＤ）７０と外部装置（スイッチ）７１の信号線は、外部信号中継装置６９の外部入出力信号接続部６０に接続されるように配線されている。この二つの外部装置（ＬＥＤ）７０および外部装置７１は、設備制御装置Ａ６５と設備制御装置Ｂ６６の双方で監視および制御することができる。

従来では、通常、制御装置毎に外部信号中継装置を用意する必要があり、システム構成は制約を受ける。
これに対して、本変形例の場合には、複数の設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６と、配下の外部信号中継装置６９の各々に、共通の通信制御装置２０Ｂを実装して多段に接続することで、１つの外部信号中継装置６９を、複数の設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６にて使用することができ、柔軟に設備制御システムを構築することができる。

すなわち、本変形例の場合には、外部信号中継装置６９の外部入出力信号接続部６０に接続される外部装置７０、外部装置７１を、２つの設備制御装置Ａ６５、設備制御装置Ｂ６６で共有して使用することも可能である上に、外部信号中継装置６９に接続されている１つの外部装置（ＬＥＤ）７０または外部装置７１に対して、２つの設備制御装置Ａ６５および設備制御装置Ｂ６６から状態監視および動作指令を行うことが可能となる。

この本変形例の接続方法を用いることで、設備制御装置Ａ６５と設備制御装置Ｂ６６との間で、外部装置７０、外部装置７１の信号を送受信する他に、制御情報の通信を並行して行うことも可能である。

以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、生産設備の設備制御装置１と、外部信号線を中継する外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７の双方に共通の通信制御装置２０Ｂを実装することにより、設備制御システムにおいて汎用性の高い通信機能を実現することが可能となる。

また、設備制御装置１、外部信号中継装置Ｂ１８、外部信号中継装置Ａ１７の各々に実装された通信制御装置２０Ｂに属性の異なる通信Ａ接続部４（通信Ａ接続部１０）および通信Ｂ接続部５（通信Ｂ接続部９）を設けて属性の異なる同士を多段に接続することで、外部信号中継装置Ｂ１８や外部信号中継装置Ａ１７で、複数の外部信号を１本の通信線にて中継することができ、設備制御システムの配線量を大幅に削減することが可能となる。

また、共通の通信制御装置２０Ｂが実装された複数の外部信号中継装置（外部信号中継装置Ｂ１８および外部信号中継装置Ａ１７）を連結して接続可能にすることで、接続する外部装置の数に囚われず、外部装置の信号線を集約して接続することが可能となる。そのため、外部装置に対して情報を入出力するための専用ラインを設ける必要がなくなり、省配線化を実現できる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
［付記１］
生産設備に搭載されている入力装置の指令に応じ、出力装置を操作することと、生産設備の中核となり動作状態を監視し、製造者へ状態通知をする機能を持った制御装置において、前記制御装置の通信部分を制御し、外部装置の指令状態を伝達する装置（通信制御装置）と、外部信号線を接続中継する装置（外部信号中継装置）を備えたことを特徴とする生産設備。
［付記２］
付記１記載の生産設備において、制御装置の通信制御装置は、外部からの信号を送受信する機能と、生産設備の制御装置に送受信した信号を受け渡す機能を有することを特徴とする生産設備。
［付記３］
付記２記載の生産設備において、外部信号線中継装置は、生産設備における、センシング装置等を１つ以上、接続することを可能にする機能を持つことを特徴とする生産設備。［付記４］
付記２記載の制御装置の通信制御装置は、付記３記載の外部信号線中継装置を、少なくとも１つ以上連結した生産設備の構成で、外部信号線中継装置に接続される外部信号を監視・指令出力を行う集中管理機能を有することを特徴とする生産設備。
［付記５］
付記３記載の外部信号線中継装置は、複数接続した外部信号の状態を、まとめて付記２記載の制御装置の通信制御装置へ送受信することにより、省配線化することを可能にすることを特徴とする生産設備。

本発明の一実施の形態である通信制御装置を用いた設備制御システムの構成の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である通信制御装置が実装された設備制御装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態である設備制御システムを構成する外部信号中継装置の構成例を示す略斜視図である。 本発明の一実施の形態である設備制御システムを構成する設備制御装置の内部における制御装置と通信制御装置の接続関係の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態である設備制御システムを構成する外部信号中継装置の内部の接続状態の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態である設備制御システムにおける設備制御装置および外部信号中継装置に共通に実装される通信制御装置の作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態である設備制御システムの変形例を示す概念図である。 本発明の参考技術である、一般的な生産設備の配線方法を示す概念図である。

符号の説明

１ 設備制御装置
２ 外装ボックス
２ａ 外装ボックス
３ 外部接続部
４ 通信Ａ接続部
５ 通信Ｂ接続部
６ 通信ケーブル
７ 通信制御装置
８ 外部装置（ＬＥＤ）
９ 通信Ｂ接続部
１０ 通信Ａ接続部
１１ 通信ケーブル
１２ 外部装置
１３ 通信制御装置
１４ 通信Ａ接続部
１５ 通信Ｂ接続部
１６ 外部装置（ＬＥＤ）
１７ 外部信号中継装置Ａ
１８ 外部信号中継装置Ｂ
２０Ａ 制御装置
２０Ｂ 通信制御装置
２１ モータ制御装置
２２ 電源回路
２３ 電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
２４ モータ接続部
２６ 電源入力部
２７ モータ接続ケーブル
２８ モータ
２９ 入出力信号接続ケーブル
３０ 電源ケーブル
３２ 信号入力コネクタ
３４ 電源線
３５ 信号入出力線
３６ 信号入出力線
３７ 信号入出力線
３８ 通信Ｂケーブル
４０ ＣＰＵ
４０ａ 制御プログラム
４１ 接続部
４２ 電源入力
４３ 信号入力部
４４ 通信Ａ接続部
４５ 信号出力部
４６ 通信Ｂ接続部
４７ ＣＰＵ
４８ 電源入力
４９ 信号入力部
５０ 信号出力部
５１ モータ接続部
５２ 接続部
５４ ＣＰＵ
５５ 接続部
５６ 電源入力
５７ 信号入力部
５８ 通信Ａ接続部
５９ 信号出力部
６０ 外部入出力信号接続部
６１ 通信Ｂ接続部
６５ 設備制御装置Ａ
６６ 設備制御装置Ｂ
６７ 通信ケーブル
６８ 通信ケーブル
６９ 外部信号中継装置
７０ 外部装置（ＬＥＤ）
７１ 外部装置
ＭＡ 外部信号中継装置モード
ＭＢ 通信制御モード

Claims (7)

1. 少なくとも一つの外部装置が集約して接続可能な第１接続インタフェースと、
   他の通信制御装置との通信を行うための第２接続インタフェースと、
   前記外部装置の制御を行う制御装置が接続可能な制御インタフェースと、
   を含むことを特徴とする通信制御装置。
2. 請求項１記載の通信制御装置において、
   前記第２接続インタフェースは、属性の異なる第１および第２ポートを備え、前記第１ポートと前記第２ポートとを結合するように複数の前記通信制御装置同士が多段に接続されることを特徴とする通信制御装置。
3. 請求項１記載の通信制御装置において、
   前記制御インタフェースへの前記制御装置の接続の有無に応じて、
   前記制御装置と前記通信制御装置とを含む設備制御装置における通信制御装置として動作するか、
   前記設備制御装置に接続され、前記通信制御装置のみを具備した外部信号中継装置の通信制御装置として動作するか、
   を切り換える制御機能を備えたことを特徴とする通信制御装置。
4. 少なくとも一つの外部装置が集約して接続可能な第１接続インタフェースおよび通信用の第２接続インタフェースおよび制御インタフェースを具備した第１通信制御装置と、前記第１通信制御装置の前記制御インタフェースを介して当該第１通信制御装置に接続され、前記外部装置と通信する制御装置と、を含む設備制御装置と、
   前記第１通信制御装置と同じ構成の第２通信制御装置を備え、当該第２通信制御装置の第１接続インタフェースを介して少なくとも一つの外部装置が接続可能にされ、前記第２通信制御装置の第２接続インタフェースを介して前記設備制御装置の前記第１通信制御装置の第２接続インタフェースに接続可能にされた少なくとも一つの外部信号中継装置と、
   を含むことを特徴とする設備制御システム。
5. 請求項４記載の設備制御システムにおいて、
   前記第１および第２通信制御装置は、前記制御インタフェースへの前記制御装置の接続の有無に応じて、前記設備制御装置の前記第１通信制御装置として動作するか、前記外部信号中継装置の前記第２通信制御装置として動作するかを切り換えることを特徴とする設備制御システム。
6. 請求項４記載の設備制御システムにおいて、
   前記第２接続インタフェースは、属性の異なる第１および第２接続ポートを備え、前記第１ポートと前記第２ポートとを結合するように前記設備制御装置の前記第１通信制御装置と、少なくとも一つの前記外部信号中継装置の前記第２通信制御装置とが多段に接続されることを特徴とする設備制御システム。
7. 請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の設備制御システムにおいて、
   前記外部装置は、前記制御装置に接続された産業機器の制御のためのユーザインタフェースを提供するユーザインタフェース機器であることを特徴とする設備制御システム。