JP2010257194A - Ｐｌｃのリモート制御システムにおけるスレーブモジュールおよびこのスレーブモジュールを用いたリモート制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】被リモート制御側に、電源モジュールと入出力モジュールとの配置を不要化することで、被リモート制御側を簡素化すること。
【解決手段】中央制御側にＰＬＣ１と、ＰＬＣ１に接続したマスタモジュール２とを含み、被リモート制御側にマスタモジュール２との間でのマスタ／スレーブ通信機能を有するスレーブモジュール３を含むリモート制御システムにおけるスレーブモジュール３であって、当該スレーブモジュール３は、上記マスタ／スレーブ通信機能に加えて、モジュール内各部に電源供給する電源モジュール機能と入出力デバイスとの間で信号入出力を行う入出力モジュール機能とを内蔵することで、当該リモート制御システムの被リモート制御側に電源と入出力の両モジュールの配置を省略可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、中央制御側にプログラマブルコントローラと、マスタモジュールとを含み、被リモート制御側にマスタモジュールとマスタ／スレーブ通信するため伝送路を通じて接続された１以上のスレーブモジュールを含むプログラマブルコントローラにおけるリモート制御システムにおいて、当該スレーブモジュールに関するものである。このリモート制御システムは、マスタモジュールがプログラマブルコントローラの制御指令によりスレーブモジュールとの間でデータ伝送をしてプログラマブルコントローラとスレーブモジュールとの間でデータ交換をすることができるシステムである。

図７を参照して、例えば製造ライン５０側に、各種物品を製造するマシン５１と、製造上のセンサやスイッチ等の入力デバイス５２ａや、アクチュエータやモータ等の出力デバイス５２ｂと、が配置されている。

これら入出力デバイス５２ａ，５２ｂは、配線５４により、中央制御側としてのプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣ）５３に接続されている。

ＰＬＣ５３においては、配線５４を介して各入力デバイス５２ａから送られる信号の状態から、出力デバイス５２ｂに制御信号を送る。このような製造ラインでは、配線５４を多数引き回す必要がある。なお、ＰＬＣ５３は、製品を作るためにこれらマシン５１をシーケンス制御する。ＰＬＣ５３は、全体を統率制御するＣＰＵ、ユーザプログラム格納ＲＯＭ、ＣＰＵが作業に用いるワークＲＡＭ、スイッチやセンサ等の入力デバイス５２ａからの信号を入力したり、アクチュエータ等の出力デバイス５２ｂに制御出力を出力したりするＩ／Ｏ部と、を備える。

図８に省配線化が可能なＰＬＣ５３のリモート制御システムを示す。このリモート制御システムでは、ＰＬＣ５３とマスタモジュール５５とにより中央制御側５６を構成する。製造ライン側には、中央制御側５６からマシン５１をリモート制御できるようにスレーブモジュール５７を配置して構成される。

このリモート制御システムでは、マスタモジュール５５とスレーブモジュール５７とをシリアルインターフェースの通信ケーブル６２で接続し、スレーブモジュール５７にはセンサやアクチュエータ等の入出力デバイス５２ａ，５２ｂを接続した構成としている。

入力デバイス５２ａの信号はスレーブモジュール５７から通信ケーブル６２を介してマスタモジュール５５にシリアルに送られる。このシステムでは、マスタとスレーブ両モジュール５５，５７間では、シリアルインターフェース通信線５８のみであり、ＰＬＣ５３を含む中央制御側５６と、この中央制御側５６により、リモート制御されるマシン５１側との間の配線が極めて簡素化される。

図８のリモート制御システムの場合、スレーブモジュール５７のみ単体でマシン５１側等のリモート制御位置に配置するだけでなく、スレーブモジュール５７へ電源を供給する電源モジュール５８、および、入力デバイス５２ａからの信号の入力を行う入力モジュール５９、出力デバイス５２ｂに信号の出力を行う出力モジュール６０を配置する必要があり、構成が煩雑となる。

上記各モジュール５７−６０は、一般に、図９で示すような略直方体形状をなすハウジングからなるベースユニット６１に装着される。このベースユニット６１は、モジュール装着スロットを備え、このモジュール装着スロットに、電源モジュール５８、スレーブモジュール５７、入力モジュール５９、出力モジュール６０が装着される構成となっている。

ベースユニット６１は底面に電源供給線、信号線を含むバスが配線されている。各モジュール５７，５９，６０はモジュール装着スロットに装着されることで、電源供給線に接続されて電源供給されるとともに、信号線バスにパラレル接続される。このベースユニット６１はモジュールの拡張に備える場合では、モジュール装着スロットはさらに大きく設けられる。

しかしながら、ＰＬＣ５３とマシン５１との間において、マスタモジュール５５とスレーブモジュール５７との間での配線は簡素化されるが、スレーブモジュール５７側が電源モジュール５８、入力モジュール５９、出力モジュール６０も同時に配置する必要があり、大型で扱いにくく、コストもかかるものとなっている。なお、このベースユニット６１は、図示略の制御盤等にディンレール６３を介して取り付けられる。

特開平０９−２１２２１６号公報 特開平０９−１２８０１５号公報 特開平０９−１２８０１９号公報

本発明により解決すべき課題は、中央制御側にＰＬＣと、ＰＬＣに接続したマスタモジュールとを含み、被リモート制御側にマスタモジュールとマスタ／スレーブ通信するスレーブモジュールと、被リモート制御側に電源を供給する電源モジュールと、入出力デバイスとの間で信号の入出力を行う入出力モジュールとを含むリモート制御システムにおいて、被リモート制御側に、上記電源モジュールと入出力モジュールとの配置を不要化するようなスレーブモジュールを提供することで、被リモート制御側を簡素化し、リモート制御システムにおける配線の簡素化という利点を生かせるようにすることである。

本発明によるスレーブモジュールは、中央制御側にＰＬＣと、ＰＬＣに接続したマスタモジュールとを含み、被リモート制御側にマスタモジュールとの間でのマスタ／スレーブ通信機能を有するスレーブモジュールを含むリモート制御システムにおけるスレーブモジュールであって、当該スレーブモジュールは、上記マスタ／スレーブ通信機能に加えて、モジュール内各部に電源供給する電源モジュール機能と入出力デバイスとの間で信号入出力を行う入出力モジュール機能とを内蔵することで、当該リモート制御システムの被リモート制御側に電源と入出力の両モジュールの配置を省略可能とした、ことを特徴とするものである。

上記「ＰＬＣ」はＰＬＣ本体と入出力モジュールとが一体型の場合、ＰＬＣ本体と入出力モジュールとが別体型の場合も含むことができ、また、ＰＬＣ本体をＰＬＣと称したり、ＣＰＵモジュールと称する場合も含む。

上記「中央制御側」は、その名称に限定されるものではなんらない。

上記「被リモート制御側」は、マスタモジュールに対してリモートした位置に配置され、ＰＬＣにより制御される側という意義であり、その意義以外になんら限定されるものではない。

上記「モジュール」は、その名称に限定されるものではなんらなく、ユニット、装置、その他を含むことができる。

上記「入出力デバイス」は、センサやスイッチ、アクチュエータ、モータ等であり、入出力機器とも言い換えることができる。また、入出力デバイスは、入力デバイスおよび／または出力デバイスという意味であり、狭く解釈されるべきではなんらない。

上記「リモート制御システムの被リモート制御側に電源と入出力の両モジュールの配置を省略可能」とは、被リモート制御側が電源モジュール、入出力モジュールを用いないという意味ではなく、本発明のスレーブモジュールを用いた場合、任意の被リモート制御側では、電源モジュール、入出力モジュールを省略することができるという意義である。

本発明のスレーブモジュールでは、当該スレーブモジュールを用いると、被リモート制御側にはスレーブモジュール以外に、電源モジュールや入出力モジュールを別途に配置する必要が無くなる結果、被リモート制御側を簡素化することができるようになる。

本発明によるリモート制御システムは、中央制側にＰＬＣと、ＰＬＣに接続したマスタモジュールとを含み、被リモート制御側にマスタモジュールとマスタ／スレーブ通信するスレーブモジュールと、被リモート制御側に電源を供給する電源モジュールと、入出力デバイスとの間で信号の入出力を行う入出力モジュールとを含むリモート制御システムであって、上記被リモート制御側には、上記本発明のスレーブモジュールを使用することで、被リモート制御側にそれら電源と入出力の各モジュールの配置を省略可能となっている、ことを特徴とするものである。

本発明のスレーブモジュールによれば、従来のように被リモート制御側にスレーブモジュール以外に電源モジュールや入出力モジュールを配置する必要がなくなる結果、被リモート制御側が簡素化し、リモート制御システム全体が扱い易くなる。

図１は本発明の実施の形態にかかるＰＬＣのリモート制御システムの構成を示す図である。 図２はリモート制御システムのＰＬＣとマスタモジュールそれぞれの構成を示す図である。 図３（ａ）はリモート制御システムのスレーブモジュールの構成を示す図、図３（ｂ）はスレーブモジュールをディンレールに装着した状態を示す図である。 図４は本発明のリモート制御システムを実際の製造ラインに適用した例を示す図である。 図５はＰＬＣのスレーブモジュールが複数の場合のリモート制御システムの構成を示す図である。 図６はＰＬＣのスレーブモジュールが複数の場合のリモート制御システムの他の構成を示す図である。 図７は従来のＰＬＣによる制御システムの構成を示す図である。 図８は従来のＰＬＣのリモート制御システムの構成を示す図である。 図９は各モジュールをベースユニットに装着した状態を示す図である。

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スレーブモジュールを含む、ＰＬＣのリモート制御システムを説明する。

図１は、同リモート制御システムを示す。同図を参照して、このリモート制御システムは、ＰＬＣ１と、マスタモジュール２と、スレーブモジュール３と、マスタモジュール２とスレーブモジュール３との通信のためのシリアルインターフェースの通信ケーブル４と、から構成される。

スレーブモジュール３には、センサやスイッチ等の入力デバイス５ａ、アクチュエータやモータ等の出力デバイス５ｂが接続されている。製造マシン６は、制御対象として、その状態が例えばセンサ等の入力デバイス５ａにより検知され、その検知信号は、スレーブモジュール３に入力される。スレーブモジュール３は、この検知信号をマスタモジュール２にシリアル通信で送る。また、マスタモジュール２は、この検知信号をＰＬＣ１にパラレルに伝送する。ＰＬＣ１は、その検知信号に基づき、ユーザプログラムに従い、制御信号をマスタモジュール２からスレーブモジュール３に出力する。スレーブモジュール３は、その制御信号に応答して、出力デバイス５ｂを駆動してマシン６を制御する。７は製造ラインを示す。また、ＰＬＣ１に接続される入・出力デバイスは図１ではその図示を略している。

以上の構成において、ＰＬＣ１とマスタモジュール２は全体を制御する側である中央制御側Ａを構成し、スレーブモジュール３、入出力デバイス５ａ，５ｂ等は中央制御側Ａにより、リモート制御される側となる被リモート制御側Ｂを構成する。

図２を参照して、中央制御側Ａを説明すると、ＰＬＣ１は、ビルディングブロックタイプとして、ＰＬＣ本体１ｅと、１ないし複数の入出力モジュール１ｆとを含む。なお、入出力モジュール１ｆ以外の他のモジュールを含むことができる。この場合、他のモジュールはその図示を略している。ＰＬＣ本体１ｅは、システム全体を統率制御するＣＰＵ１ａと、メモリ１ｂ（ユーザプログラム格納ＲＯＭ、ＣＰＵが作業に用いるワークＲＡＭ等を含む）と、マスタモジュール２との通信インターフェース１ｃと、１ないし複数の入出力インターフェース１ｄと、を備える。このようなＰＬＣ１は周知であり、特に詳細な説明は略する。入出力モジュール１ｆには、入・出力デバイス１ｇが接続される。入出力モジュール１ｆは、入力モジュールおよび／または出力モジュールで構成される。

マスタモジュール２は、通信制御部２ａと、ＰＬＣ本体１ｅとのパラレル通信インターフェース２ｂと、スレーブモジュール３とのシリアル通信インターフェース２ｃと、メモリ２ｄ（通信ソフトウエア格納メモリ、等を含む）と、を含む。

マスタモジュール２は、パラレル通信インターフェース２ｂにより、ＰＬＣ本体１ｅとはパラレル通信線８で接続されている。

マスタモジュール２は、シリアル通信インターフェース２ｃにより、シリアル通信ケーブル４を介して、スレーブモジュール３と接続されている。マスタモジュール２において、通信制御部２ａは、ＣＰＵ等からなり、ＰＬＣ本体１ｅからの制御指令をメモリ２ｄに格納する通信ソフトウエアに従いスレーブモジュール３に送信処理したり、スレーブモジュール３からの信号を受信し、受信した信号をＰＬＣ本体１ｅに伝送したりする。

マスタモジュール２は、スレーブモジュール３との間でマスタ／スレーブ通信を行う。本明細書において、このマスタ／スレーブ通信は、マスタモジュール２がスレーブモジュール３に要求信号を送信すると、スレーブモジュール３は、この要求信号を受けて初めてマスタモジュール２に返信する、という通信ということとする。

本実施の形態では、スレーブモジュール３を、マスタモジュール２との間でマスタ／スレーブ通信を行うスレーブモジュール機能に加えて、モジュール内各部に電源を供給する電源モジュール機能と、制御対象を制御するために入出力デバイス５ａ，５ｂとの間で入出力信号をやり取りする入出力モジュール機能とを、単一ハウジング内部に、備えさせたことで、被リモート制御側Ｂをコンパクト化し、リモート制御システムにおける配線の簡素化という利点と共に、システム全体を扱い易くしたことを特徴とする。

スレーブモジュール３の構成を、図３（ａ）を参照して説明すると、スレーブモジュール３は、通信制御部３ａ、通信インターフェース３ｂ、入出力インターフェース３ｃ、メモリ３ｄ、および電源供給部３ｅを備える。通信制御部３ａは、ＣＰＵにより構成される。

通信制御部３ａは、ＣＰＵからなり、マスタモジュール２とスレーブモジュール３との間でのマスタ／スレーブ通信を制御する。

通信インターフェース３ｂは、マスタモジュール２との間でシリアルインターフェースの通信ケーブル４を介して、信号をシリアル通信するインターフェースである。

入出力インターフェース３ｃは、入出力デバイス５ａ，５ｂとの間で信号の送受信を行う。

メモリ３ｄは、入出力信号を記憶するＩ／Ｏメモリや、通信ソフトウエアを格納するプログラムメモリ、等で構成される。

電源供給部３ｅは、スレーブモジュール３内各部に電源を供給する。

以上により、実施の形態のスレーブモジュール３は、マスタ／スレーブ通信機能を有する従来のスレーブモジュールとは異なって、電源モジュール機能、ならびに入出力モジュール機能を有するので、ベースユニット無しで、かつ、電源モジュール、入出力モジュールを省略し、スレーブモジュール３単体のみで、ディンレール９に図３（ｂ）で示すように直接装着することができる。

図４を参照して、実施の形態のリモート制御システムをビン（容器）にキャップを装着する工程に適用した例を説明する。この工程は、キャップを切り出す第１工程と、ビンにキャップを装着する第２工程とを含む。

第１工程を実施する場所にはキャップ切り出しマシン（サブマシン）１０と、入力デバイスとしての複数のセンサ５ａや出力デバイスとしての複数のモータ５ｂが配置されている。

第２工程を実施する場所には、キャップをビンに装着するマシン（メインマシン）１１が配置されている。

第１工程と第２工程との間には、キャップ１２を搬送する第１搬送ベルト１５ａが設置されている。

第２工程にはビン１４を搬送する第２搬送ベルト１５ｂが設置されている。第２工程では、第１、第２搬送ベルト１５ａ，１５ｂと接続する回転ベルト１６が配置されている。回転ベルト１６中央にメインマシン１１が配置されている。

キャップ１２は第１工程で切り出しされて第１搬送ベルト１５ａで第２工程の回転ベルト１６まで搬送される。ビン１２は第２搬送ベルト１５ｂで第２工程の回転ベルト１６まで搬送される。メインマシン１１は回転ベルト１６上で、ビン１４にキャップ１２を装着し、キャップ１２を装着したビン１４は、回転ベルト１６から第３搬送ベルト１５ｃ上を搬送される。

以上の工程において、実施の形態のリモート制御システムは、第１工程側にスレーブモジュール３が配置され、第２工程側にＰＬＣ１と、マスタモジュール２との中央制御側Ａが配置される。ＰＬＣ１は、ＰＬＣ本体１ｅと、入出力モジュール１ｆとを含む。入出力モジュール１ｆには、センサ１ｇやその他の入・出力デバイスが接続される。なお、図４では図解の都合で、ＰＬＣ１とマスタモジュール２とは別々に配置したように示されるが、同一ベースユニット内に配置することができる。

スレーブモジュール３においては、被リモート制御側Ｂとして、センサ等の入出力デバイス５ａ，５ｂとの間で配線がされている。第１、第２工程間でのマスタモジュール２とスレーブモジュール３との間ではシリアルインターフェースの通信ケーブル４が配線されている。第２工程のメインマシン１１は、ＰＬＣ１により、制御され、第１工程のサブマシン１０は、ＰＬＣ本体１ｅにより、マスタモジュール２およびスレーブモジュール３を介して、リモート制御される。このリモート制御システムでは、スレーブモジュール３が、従来のように、スレーブモジュール、電源モジュール、入出力モジュールの三者ではなく、電源モジュール機能、入出力モジュール機能を有するスレーブモジュール３単体のみで構成されるので、システム構成が簡素化している。

また、マスタモジュール２とスレーブモジュール３との間では、マスタ／スレーブ通信方式により通信が行われるが、スレーブモジュール３が、例えば、図５や図６で示すように、複数ある場合では、マスタモジュール２は各スレーブモジュール３に対して、宛先となるスレーブモジュール３を順次切替えながら繰り返し通信する、ポーリング方式とすることができる。この場合、本発明はこれに限定されない。例えば、マスタモジュール２は複数のスレーブモジュール３に同報通信により要求信号を送信し、スレーブモジュール３は受信した要求を処理後、マスタモジュール２に応答を送信してもよい。マスタモジュール２とスレーブモジュール３とのＴＣＰ／ＩＰ通信により、スレーブモジュール３のＩＰアドレスをマスタモジュール２に自動ないし手動で設定させるようにしてもよい。マスタモジュール２からスレーブモジュール３に制御指令等のデータを送信すると、スレーブモジュール３は自局宛のデータを受信して制御対象の制御を行うことができるようにしてもよい。

以上から本実施の形態では、スレーブモジュールを、単一のハウジング内にスレーブモジュール機能と、電源モジュール機能と、入出力機能とを含むので、従来のように、スレーブモジュールに加えて、電源モジュールと入出力モジュールとを配置したモジュール三者を配置する必要はなく、単体で配置すればよいこととなり、スレーブモジュール構成が大幅にコンパクト化する。その結果、リモート制御システムにおける配線の簡素化という利点と共に、システム全体が扱い易くなる。

１ ＰＬＣ
１ｅ ＰＬＣ本体
１ｆ 入出力モジュール
２ マスタモジュール
３ スレーブモジュール
４ シリアル通信ケーブル
５ａ，５ｂ 入出力デバイス

Claims (2)

1. 中央制御側にＰＬＣと、ＰＬＣに接続したマスタモジュールとを含み、被リモート制御側にマスタモジュールとの間でのマスタ／スレーブ通信機能を有するスレーブモジュールを含むリモート制御システムにおけるスレーブモジュールであって、
   当該スレーブモジュールは、上記マスタ／スレーブ通信機能に加えて、モジュール内各部に電源供給する電源モジュール機能と入出力デバイスとの間で信号入出力を行う入出力モジュール機能とを内蔵することで、当該リモート制御システムの被リモート制御側に電源と入出力の両モジュールの配置を省略可能とした、ことを特徴とするスレーブモジュール。
2. 中央制側にＰＬＣと、ＰＬＣに接続したマスタモジュールとを含み、被リモート制御側にマスタモジュールとマスタ／スレーブ通信するスレーブモジュールと、被リモート制御側に電源を供給する電源モジュールと、入出力デバイスとの間で信号の入出力を行う入出力モジュールとを含むリモート制御システムであって、
   上記被リモート制御側は、請求項１に記載のスレーブモジュールを使用することで、被リモート制御側にそれら電源と入出力の各モジュールの配置を省略可能となっている、ことを特徴とするリモート制御システム。

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