JP2011008497A - Programmable controller, base board, and i/o module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プログラマブルコントローラ、プログラマブルコントローラ用ベースボード、I/Oモジュールに関するものである。 The present invention relates to a programmable controller, a base board for a programmable controller, and an I / O module.
プログラマブルコントローラには、機能別にモジュール構成別としたビルディングブロックタイプがある。このビルディングブロックタイプにおけるモジュールには、例えば、CPUモジュール、I/Oモジュールがある。図8はCPUモジュール100と、I/Oモジュール102とが、プログラマブルコントローラバス104に相互接続された回路構成を示す。こうした接続関係にあるこれらモジュール100,102は、図9で示すように、ベースボード106内各スロットに一方向隣接状態で装着されるようになっている。ベースボード106には、CPUモジュール100を含め、すべてのモジュールを装着するタイプとか、CPUモジュールを除く、モジュールを装着するタイプ等がある。いずれにしても、ベースボード106は、複数のモジュールを装着することができる複数のスロットを有する(特許文献1参照)。
Programmable controllers include building block types classified by function and module configuration. Examples of the module in this building block type include a CPU module and an I / O module. FIG. 8 shows a circuit configuration in which the
ここで、CPUモジュール100は、ラダー図方式のシーケンスプログラム(ラダープログラム)をシステム制御プログラムに従い実行するCPUと、システム制御プログラム、シーケンスプログラムを格納し、また、CPUの演算結果などのデータを格納する各種メモリとから構成される。I/Oモジュール102は、入力モジュール、出力モジュール、入出力モジュール、通信、位置決め、カウンタなどの高機能モジュール等から構成されている。
Here, the
ベースボード106は、図10で示すように、モジュール100,102を装着することができるスロット108を有する。各スロット108それぞれの奥側内壁にはモジュール装着用のコネクタ110が備えられている。モジュール100,102におけるスロット108への挿入側となる背面には上記コネクタ110に接続するための受け側コネクタ112が設けられている。各モジュール100,102がベースボード106の各スロット108に挿入されていき、その受け側コネクタ112がスロット内コネクタ110に接続されたときは、モジュール100,102はベースボード100のスロット108に装着された状態となる。
As shown in FIG. 10, the
この装着状態で、モジュール100,102は互いに図示略のパラレルバスにより互いに接続された状態となる。このパラレルバスは、ベースボード106の奥側内壁等に設けられている。
In this mounted state, the
以上の構成を有するプログラマブルコントローラにおいては、CPUモジュール100は、シーケンス制御を司るモジュールであり、その制御のために、I/Oモジュール102との間で、上記バスを介してデータを授受するようになっている。この場合、I/Oモジュール102のうち、入力モジュールには図示略のセンサ等の入力機器、出力モジュールにはアクチュエータ等の出力機器が接続され、入力モジュールでは入力機器からのデータをCPUモジュール100に送信し、また、出力モジュールでは、CPUモジュール100からの制御信号に応答して出力機器に制御出力を出力するようになっている。
In the programmable controller having the above configuration, the
CPUモジュール100は、上記シーケンス制御のために、各スロット108にいかなるI/Oモジュール102が接続されているかを知る必要がある。この場合、CPUモジュール100は、どのようなI/Oモジュール102が接続されているかが判らないので、シーケンス制御のスキャンごとに、所定の通信プロトコルに従いI/Oモジュール102と通信し、その通信データからどのようなI/Oモジュール102が接続されているのかを認識する。なお、他の先行技術文献として特許文献2を例示する。
The
しかしながら、上記従来例の場合、ベースボードが複数台分のモジュールが接続できるスロットを備えている場合でも、また、ベースボードに1台のI/Oモジュールが接続されているだけの場合でも、CPUモジュールはすべてのスロットに対して通信を行うことにより、モジュールが接続されているかどうか、どのような種類のモジュールが接続されているのかを認識する必要があった。そのような認識処理を行うことが必要となる分、制御動作が、遅くなっていた。 However, in the case of the above conventional example, even when the base board has a slot to which a plurality of modules can be connected, or when only one I / O module is connected to the base board, the CPU The module needs to recognize whether the module is connected and what kind of module is connected by communicating with all the slots. The control operation has been slowed down as much as it is necessary to perform such recognition processing.
本発明により解決すべき課題は、CPUモジュールによる制御動作を高速化できるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is to make it possible to speed up the control operation by the CPU module.
本発明によるプログラマブルコントローラは、モジュール装着のためのスロットが複数設けられているベースボードを具備し、このベースボード上の各スロットにCPUモジュールと、1ないし複数のI/Oモジュールとが装着されるプログラマブルコントローラであって、ベースボードにおける少なくともI/Oモジュール装着用のスロットに、このスロットに装着されたI/Oモジュールが備えるモジュール認識対象物に記録された情報を読み取ってI/Oモジュールを認識することが可能な自動認識装置が設けられている、ことを特徴とする。 A programmable controller according to the present invention includes a base board provided with a plurality of slots for mounting modules, and a CPU module and one or more I / O modules are mounted in each slot on the base board. A programmable controller that recognizes an I / O module by reading information recorded in a module recognition target included in the I / O module installed in this slot in at least an I / O module installation slot in the base board An automatic recognition device capable of performing the above is provided.
ここでモジュール認識対象物には、無線タグ、バーコード、2次元コード等でもよい。自動認識装置としては、例えば、無線タグを読み取るRF−IDリーダ/ライタ、バーコードを読み取るバーコードリーダ、2次元コードを読み取る2次元コードリーダなどがある。この場合、スロットが狭い場合、RF−IDリーダ/ライタを本体部分と、ヘッド部分とで構成し、そのヘッド部分である通信コイルのみをスロットに配置することが好ましい。同様に、バーコードリーダや2次元コードリーダも本体とヘッド部分とで構成し、そのヘッド部分のみをスロットに配置するようにしてもよい。 Here, the module recognition target may be a wireless tag, a barcode, a two-dimensional code, or the like. Examples of the automatic recognition device include an RF-ID reader / writer that reads a wireless tag, a barcode reader that reads a barcode, and a two-dimensional code reader that reads a two-dimensional code. In this case, when the slot is narrow, it is preferable that the RF-ID reader / writer is composed of a main body portion and a head portion, and only the communication coil that is the head portion is arranged in the slot. Similarly, a bar code reader or a two-dimensional code reader may be constituted by a main body and a head portion, and only the head portion may be arranged in the slot.
自動認識装置はその全体をスロット内に配置することに限定されず、その一部がスロット内に配置されることを含む。 The automatic recognition apparatus is not limited to being disposed in the slot as a whole, but includes being partially disposed in the slot.
本発明では、ベースボードのスロットにI/Oモジュールを装着するだけで、それに設けてあるモジュール認識対象物に記録された情報が、スロット内の自動認識装置により読み取られて認識されるから、CPUモジュール側にその自動認識装置が読み取った情報、例えばベースボードのスロットにI/Oモジュールが装着されていること、どのようなI/Oモジュールが装着されているかなどの情報を伝送することで、CPUモジュールはその情報からシーケンス制御を行うことができるようになる。その結果、CPUモジュールは従来のように、スロット内にI/Oモジュールが接続されているかどうか、どのようなI/Oモジュールが接続されているのかを各スロットをスキャンする必要がなくなり、それだけ、制御動作を高速化することができるようになる。この場合、複数のスロットにたとえ1台のI/Oモジュールが装着されているだけでも、装着されているI/Oモジュールだけから、情報がCPUモジュール側に伝送されるので、CPUモジュールはベースボードに装着されるI/Oモジュールの数に依存することなく、制御動作を高速化できる。 In the present invention, simply by mounting an I / O module in the slot of the base board, the information recorded on the module recognition target provided on the base board is read and recognized by the automatic recognition device in the slot. By transmitting information read by the automatic recognition device to the module side, for example, information such as whether an I / O module is installed in the slot of the base board, what I / O module is installed, The CPU module can perform sequence control from the information. As a result, the CPU module does not need to scan each slot to determine whether or not an I / O module is connected in the slot and what type of I / O module is connected, as in the past. The control operation can be speeded up. In this case, even if only one I / O module is installed in a plurality of slots, information is transmitted to the CPU module only from the installed I / O module. The control operation can be speeded up without depending on the number of I / O modules mounted on the.
本発明において、好ましい態様は、上記モジュール認識対象物が、I/Oモジュールのスロット挿入側部分に設けた無線タグであり、上記自動認識装置が、装置本体と、装置本体に接続されるタグリーダー用通信コイルとを含み、かつ、その通信コイルは、スロット内に設けられていることで、スロットに装着されたI/Oモジュールが備える上記無線タグと通信が可能となっている、ことである。 In a preferred embodiment of the present invention, the module recognition target is a wireless tag provided at a slot insertion side portion of the I / O module, and the automatic recognition device includes a device main body and a tag reader connected to the device main body. And the communication coil is provided in the slot, thereby enabling communication with the wireless tag included in the I / O module installed in the slot. .
本発明において、好ましい態様は、タグリーダーを備えたCPUモジュールと、無線タグを備えた1ないし複数のI/Oモジュールと、を備えたシステム構成とすることである。 In the present invention, a preferred embodiment is a system configuration including a CPU module including a tag reader and one or more I / O modules including a wireless tag.
本発明によれば、ベースボードに装着されるI/Oモジュールの数に依存することなく、CPUモジュールによる制御動作を高速化できるようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to speed up the control operation by the CPU module without depending on the number of I / O modules mounted on the base board.
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プログラマブルコントローラを詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのプログラマブルコントローラ、ベースボード、I/Oモジュール、無線タグ、タグリーダーを例示するものであって、本発明は、以下で説明するものに特定しない。 Hereinafter, a programmable controller according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment described below exemplifies a programmable controller, a base board, an I / O module, a wireless tag, and a tag reader for embodying the technical idea of the present invention. It is not specified in what is described in.
図1は本発明の実施の形態においてベースボードにモジュールが収納されている状態で当該ベースボードの一部を切り欠いて示すプログラマブルコントローラの外観構成を示す。図1を参照して、ベースボード1はボックス型であり、モジュール3が収納されている。このモジュール3は、電源モジュール、CPUモジュール、I/Oモジュールである。実施の形態では、説明の便宜で図1以降ではCPUモジュール3a、I/Oモジュール3bとし、電源モジュールは図示と説明から省略する。ただしモジュールを総称する場合はモジュール3と称する。CPUモジュール3aはベースボード1の図上では左端に収納され、I/Oモジュール3bはCPUモジュール3aの右側に隣接した状態で配置されている。実施の形態のプログラマブルコントローラは機能別に複数のモジュールで構成したビルディングブロックタイプであり、CPUモジュール3aはシーケンス制御を司るモジュールであり、I/Oモジュール3bは入力モジュール、出力モジュール、入出力モジュール、通信モジュール、他の高機能モジュール等を含む。
FIG. 1 shows an external configuration of a programmable controller in which a part of a base board is cut out in a state where a module is housed in the base board in an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the
図2ないし図5を参照してベースボード1のスロット5に設けたコネクタ7と、通信コイル9、ならびにモジュール3に設けた受け側コネクタ11と、無線タグ13とを説明する。図2はモジュール3を収納していないベースボード1を正面方向から見て示し、図3は同様にモジュール3を収納していないベースボード1を背面方向から見て示す。図4はベースボード内において通信コイル9と無線タグ13との対向状態を示す断面構成を示す。図5は通信コイル9と無線タグ13とを拡大して示す。なお、ベースボード1は詳細な構造を有するが、実施の形態では図解の都合で省略して示す。
The
ベースボード1は、モジュール3を装着することができるスロット5を有する。各スロット5それぞれの奥側内壁にはモジュール装着用のコネクタ7が備えられている。各モジュール3におけるスロット5への挿入側となる背面には上記コネクタ7に接続するための受け側コネクタ11が設けられている。各モジュール3がベースボード1の各スロット5に矢印方向に挿入されていき、その受け側コネクタ11がスロット内コネクタ7に接続されたときは、モジュール3はベースボード1のスロット5に装着された状態となる。この装着状態で、モジュール3はベースボード1に設けてある互いに図示略のパラレルバスにより互いに接続された状態となる。このパラレルバスは、ベースボード1の奥側内壁等に設けられている。モジュール3は、上述したように、CPUモジュール3aと、複数のI/Oモジュール3bとを含む。
The
以上の構成において本実施の形態では、ベースボード1の各スロット5には無線タグリーダ側通信コイル9が設けられている。また、各スロット5に挿入されるモジュール3の背面には、無線タグ13が設けられている。この無線タグ13は、ICタグ、IDタグ、RFタグ、電子タグ、トランスポンダ、データキャリア等とも呼ばれ、非接触式でRF(Radio Frequency)信号を受信して半導体メモリ等の電子回路に記録されたデータを読み出したり、あるいはデータを書き込み可能なRF−ID(Radio Frequency IDentification)技術を用いたタグである。
In the above configuration, in the present embodiment, each slot 5 of the
無線タグ13は、図5で示すように、薄い矩形状の基板13aと、基板13aの各辺に沿って螺旋状に配線されたアンテナコイル13bと、アンテナコイル13bに接続され、アンテナコイル13bの内側に配置された半導体チップ13cとを備える。基板13aは、例えば厚みが0.2mmの樹脂シートからなり、この樹脂シート状に印刷又はエッチングによりアンテナコイル13bが形成される。半導体チップ13cは、アンテナコイル13bとで共振回路を形成するコンデンサや、受信回路を復調する復調回路、受信データを処理する処理回路、IDや受信データを記憶する半導体メモリからなる。応答信号は、無線タグリーダ/ライタ15からの応答要求に基づいて生成される。
As shown in FIG. 5, the
通信コイル9は無線タグリーダ/ライタ15のヘッド部15aを構成するものであり、同じく図5で示すように、基板9aと、基板9a上に螺旋状に配線されたアンテナコイル9bとを含む。
The
無線タグリーダ/ライタ15は、図6で示すように、非接触通信により無線タグ13と交信して読み取り/書き込みを行う通信コイル9からなるヘッド部15aと、このヘッド部15aを制御するコントローラ部15bと、を有する。無線タグリーダ/ライタ15は、搬送波をベースバンド信号としてデジタル信号により変調して送出し、無線タグ13からの応答信号を受信する機器である。搬送波のベースバンド信号に基づく変調には、搬送波の振幅を変化させるASK(Amplitude Shift Keying:位相シフトキーイング)変調や、周波数を変化させるFSK(Frequency Shift Keying)変調、位相を変化させるPSK(Phase Shift Keying)変調がある。
As shown in FIG. 6, the wireless tag reader /
無線タグリーダ/ライタ15のコントローラ部15bの詳細説明は略するが、コントローラ部15bは、例えば、13.56MHzのRF信号を、搬送波として出力する。この搬送波を、電力増幅し、ASK変調すると共に、LPFによって高調波成分を除去して、LC共振回路を介して、無線タグ13に送信するようになっている。このLC共振回路が備えるコイルがヘッド部15aとしての通信コイル9として作用する。この変調信号は、LC共振回路を介して無線タグ13のアンテナコイル13bに送出される。また無線タグ13の応答信号はアンテナコイル13bから通信コイル9を含む無線タグリーダ/ライタ15のヘッド部15aによって受信され、コントローラ部15bで復調され、無線タグ13からの応答信号の受信を判別するようになっている。
Although detailed description of the
無線タグ13は、無線タグリーダ/ライタ15からの信号を受信し、動作に必要な電力を生成すると共に、受信データをメモリに書き込んだり、受信データに基づいてメモリからデータを読み出す動作を行っている。このメモリ内には、無線タグ13を識別するための識別情報として、例えばI/Oモジュール3b等の各種モジュール3の種別情報等が格納されている。具体的には、メーカーコードや製品コード、シリアルナンバーなどがIDとして格納される。したがって、無線タグリーダ/ライタ15は、無線タグ13からそのIDを読み取ることによって、無線タグ13が取り付けられているモジュール3を識別することができる。
The
無線タグリーダ/ライタ15は、無線タグ13に対してヘッド部15aである通信コイル9を介して応答要求信号を送信して、無線タグ13からの応答信号を受信する動作を行っている。この無線タグリーダ/ライタ15は、ISO規格に基づく無線タグリーダ/ライタでよく、近傍読取型装置が好ましい。
The wireless tag reader /
図7を参照してプログラマブルコントローラ全体の構成を説明すると、ベースボード1にモジュール3が収納された状態で、CPUモジュール3aはプログラマブルコントローラバス17を介してI/Oモジュール3bに接続されている。CPUモジュール3aは、CPU19、システムプログラムメモリ21、ユーザプログラムメモリ23、ワークメモリ25、無線タグリーダ/ライタ15のコントローラ部15bを有する。CPUモジュール3aは、システムプログラムメモリ21に予め格納されているシステムプログラムを基層のプログラムとして動作する。CPUモジュール3aは、シーケンスプログラムなどのユーザプログラムを後述するユーザプログラムメモリ23に格納した後で、ユーザプログラムメモリ23に格納されているシーケンスプログラムを演算実行して、外部の制御対象機器の自動シーケンス制御を行う。CPU19は、システムプログラムメモリ21に格納されているシステムプログラムに基づいて、CPUモジュール3a内の各構成部の動作制御を行うとともに、ユーザプログラムメモリ23に格納されているシーケンスプログラムの実行や停止などの制御、ならびに本実施形態に係るベースボード1内のI/Oモジュールの自動認識処理を行う。
The overall configuration of the programmable controller will be described with reference to FIG. 7. The
以下、その自動認識処理を説明すると、CPUモジュール3a内のCPU19は、無線タグリーダ/ライタ15のコントローラ部15bに無線タグ13との交信開始を指示する。コントローラ部15bは、ヘッド部15aを駆動し、通信コイル9から無線タグ13に信号を送信する。I/Oモジュール3bが装着されていない場合、そのI/Oモジュール3bに対応する無線タグリーダヘッド部15aは信号を送信しても送信先のI/Oモジュール3bが装着されていないので、応答信号を受信できない。ベースボード1にI/Oモジュール3bが装着してある場合、そのI/Oモジュール3bに取り付けてある無線タグ13は、この信号の受信に応答し、その応答信号を無線タグリーダヘッド部15aに送信する。この応答信号には、無線タグ13を取り付けたI/Oモジュール3bの種別情報等を含む。
Hereinafter, the automatic recognition process will be described. The
無線タグリーダ/ライタコントローラ部15bは、ヘッド部15aにより無線タグ13から読み取ったデータをCPU19に送る。CPU19は、このデータにより制御を行う。したがって、CPUモジュール3aは、CPU19により、無線タグリーダ/ライタ15に無線タグ13との交信開始を指示させるだけで、無線タグリーダ/ライタ15が無線タグ13からデータを読み取ってI/Oモジュール3bが接続されているかどうか、また、どのようなI/Oモジュール3bが接続されているかを自動認識することができ、この自動認識によりシーケンス制御を行うことができる。
The wireless tag reader /
以上説明したように、本実施の形態では、ベースボード1内のスロット5に、このスロット5に装着されたI/Oモジュール3bが備える無線タグ13に記録された情報を読み取ってI/Oモジュール3bを認識することが可能な通信コイル9が設けられているので、ベースボード1のスロット5にI/Oモジュール3bを装着するだけで、それに設けてある無線タグ13に記録された情報が、スロット5内の通信コイル9から無線タグリーダ/ライタ15のコントローラ部15bにより読み取られて認識されるから、CPUモジュール3a側にその無線タグリーダ/ライタ15が読み取った情報、例えばベースボード1のスロット5にI/Oモジュール3bが装着されていること、どのようなI/Oモジュール3bが装着されているかなどの情報を伝送することで、CPUモジュール3aはその情報からシーケンス制御を行うことができるようになる。
As described above, in this embodiment, the information recorded in the
その結果、本実施の形態では、従来のようにベースボード1のスロット5の数だけ、I/Oモジュール3bが装着されていても装着されていなくても、すべてのスロット5に対してI/Oモジュール3bが接続されているかどうか、また、どのようなI/Oモジュール3bが接続されているのかをスキャンする必要がなくなり、制御動作を高速化できるようになる。
As a result, in the present embodiment, the number of I /
1 ベースボード
3 モジュール
5 スロット
7 コネクタ
9 通信コイル
11 コネクタ
13 無線タグ
1
Claims (5)
ベースボードにおける少なくともI/Oモジュール装着用のスロットに、このスロットに装着されたI/Oモジュールが備えるモジュール認識対象物に記録された情報を読み取ってI/Oモジュールを認識することが可能な自動認識装置が設けられている、
ことを特徴とするプログラマブルコントローラ。 A programmable controller comprising a base board provided with a plurality of slots for mounting modules, and a CPU module and one or more I / O modules mounted in each slot on the base board,
Automatic capable of recognizing an I / O module by reading information recorded in a module recognition object included in the I / O module installed in the slot in at least an I / O module installation slot in the base board A recognition device is provided,
A programmable controller characterized by that.
上記自動認識装置が、装置本体と、装置本体に接続されるタグリーダー用通信コイルとを含み、かつ、その通信コイルは、スロット内に設けられていることで、スロットに装着されたI/Oモジュールが備える上記無線タグと通信が可能となっている、
ことを特徴とする請求項1に記載のプログラマブルコントローラ。 The module recognition object is a wireless tag provided on the slot insertion side portion of the I / O module,
The automatic recognition apparatus includes an apparatus main body and a tag reader communication coil connected to the apparatus main body, and the communication coil is provided in the slot so that the I / O attached to the slot is provided. Communication with the wireless tag provided in the module is possible.
The programmable controller according to claim 1.
無線タグを備えた1ないし複数のI/Oモジュールと、
を備えて、システム構成とした、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のプログラマブルコントローラ。 A CPU module with a tag reader;
One or more I / O modules with wireless tags;
With a system configuration,
The programmable controller according to claim 1 or 2, wherein the programmable controller.
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2009
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