JP2014085804A

JP2014085804A - 通信装置

Info

Publication number: JP2014085804A
Application number: JP2012233837A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Yoneda; 光宏米田; Kimihiro Ikumo; 公啓生雲; Tetsuya Nosaka; 哲也野坂; Koji Iguchi; 康二井口; Hideyuki Kishiba; 秀行岸塲; Yusuke Iida; 雄介飯田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-05-12

Abstract

【課題】光電センサにおいて設定された設定値を含むデータを送信することに伴う通信性能の悪化ならびに負荷の増大抑制する。
【解決手段】通信ユニットは、制御装置ならびに光電センサに接続される。通信ユニットは、光電センサの受光量を制御装置に送信する場合は、受光量を表す第１データ領域４０１と、第１データ領域４０１が受光量を表すことを表す第２データ領域４０２とを含むデータ４００をサイクリック通信で制御装置に送信する。また、通信ユニットは、光電センサにおいて設定された設定値を制御装置に送信する場合は、第１データ領域４０１において設定値を表し、第１データ領域４０１が設定値を表すことを第２データ領域４０２において表すデータ４００を制御装置に送信する。
【選択図】図９

Description

本発明は、通信装置に関し、特に、制御装置に対して周期的にデータを送信する通信装置に関する。

一般的に、生産ラインには、複数のセンサが設けられる。制御装置としてのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）は、種々のセンサから入力された信号に応答して、製造機械を制御する。このような製造システムにおいては、システム構成を簡素にすべく、センサからの入力系統を一元化したいというニーズがある。

このようなニーズに対し、特開２０１１−２８５２５号公報に記載のように、ネットワークユニット（通信ユニット）が複数のセンサから送信されたデータを一括管理して制御装置に転送するシステムが用いられる。通信ユニットと制御装置との間の通信には、サイクリック通信あるいはメッセージ通信が用いられる。サイクリック通信では、所定の周期で予め定められた情報を通信ユニットが制御装置に送る。メッセージ通信では、制御装置からの要求（指令）があると、要求された情報を通信ユニットが制御装置に送る。

特開２０１１−２８５２５号公報

ところで、センサの検出値以外にも、センサにおいて設定されるしきい値などの設定値も制御装置に送ることが要求される場合がある。たとえば設定値が変更された場合は、ユーザの操作端末等に新たな設定値を表示させるために、設定値を送る必要があり得る。しかしながら、たとえばサイクリック通信で常に設定値を制御装置に送るようにすると、データ量が大きくなった結果、通信速度が低下し得る。設定値が変化する頻度は多くはないことを考慮すると、ほとんどの時間において無駄に通信速度が低下する結果となり得る。また、メッセージ通信で設定値を要求するようにした場合、制御装置は設定値が変化したことを検知することはできないため、常に設定値を要求しなければ、変更後の設定値を速やかに得ることはできない。したがって、制御装置の負荷が増大し得る。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、センサの検出値とは異なる値を含むデータを送信することに伴う通信性能の悪化ならびに負荷の増大を抑制することである。

ある実施例において、通信装置は、制御装置ならびに複数のセンサに物理的かつ電気的に接続され、前記複数のセンサから受信した情報をメモリに保存し、前記メモリに保存された情報を前記制御装置に向けて送信する。この通信装置は、センサの検出値を制御装置に送信する場合は、検出値を表す第１のデータ領域と、第１のデータ領域が検出値を表すことを表す第２のデータ領域とを含むデータを周期的に制御装置に送信し、検出値とは異なる値を制御装置に送信する場合は、第１のデータ領域において検出値とは異なる値を表し、第１のデータ領域が検出値とは異なる値を表すことを第２のデータ領域において表すデータを制御装置に送信する。

ここで、検出値とは異なる値は、たとえば、センサにおいて設定される設定値、検出値のピーク値、検出値のボトム値等である。設定値には、検出値との比較のために用いられるしきい値、異常判定のためのしきい値などが含まれる。ピーク値は、たとえば所定の期間における最大値である。最大値の平均値などをピーク値として用いてもよい。ボトム値は、たとえば所定の期間における最小値である。最小値の平均値などをボトム値として用いてもよい。

センサの検出値の代わりに検出値とは異なる値を第１のデータ領域において表すとともに、第１のデータ領域が検出値とは異なる値を表すことを第２のデータ領域において表すことによって、データ量を略同じにしつつ、検出値とは異なる値を制御装置に通知することができる。よって、センサの検出値とは異なる値を含むデータを送信することに伴う通信性能の悪化ならびに負荷の増大を抑制することができる。

検出値とは異なる値が変化すると、第１のデータ領域において検出値とは異なる値を表すデータを制御装置に送信するようにしてもよい。これにより、検出値とは異なる値が変化することに伴って、変化後の値を制御装置に通知することができる。

制御装置からの要求があると、第１のデータ領域において検出値とは異なる値を表すデータを制御装置に送信するようにしてもよい。これにより、たとえば制御装置の負荷が低い場合など、制御装置にとって都合がよいときに検出値とは異なる値を制御装置に通知することができる。

検出値とは異なる値が変化すると、第１のデータ領域において検出値を表し、第３のデータ領域において検出値とは異なる値が変化したことを表すデータを制御装置に送信するようにしてもよい。このようにすれば、検出値を常に制御装置に通知しつつ、検出値とは異なる値が変化したことを制御装置に通知できる。

第１のデータ領域において検出値とは異なる値を表すデータを制御装置に所定の回数送信した後、第１のデータ領域において検出値を表すデータを制御装置に送信するようにしてもよい。第１のデータ領域において検出値とは異なる値を表すデータを制御装置に送信してから所定時間経過した後、第１のデータ領域において検出値を表すデータを制御装置に送信するようにしてもよい。あるいは、第１のデータ領域において検出値とは異なる値を表すデータを制御装置に送信した後、制御装置からの要求があると、第１のデータ領域において検出値を表すデータを制御装置に送信するようにしてもよい。これにより、センサの検出値を制御装置に再び通知できる。

光電センサシステムを示す概略図である。通信ユニットの外観を示す斜視図である。通信ユニットの機能ブロック図である。分散ユニットの外観を示す斜視図である。分散ユニットの機能ブロック図である。センサを示す斜視図である。センサから通信ユニットに送信される情報、ならびに通信ユニットからＰＬＣに送信されるデータを示す図である。通信ユニットからＰＬＣに送信されるデータを示す図（その１）である。通信ユニットからＰＬＣに送信されるデータを示す図（その２）である。通信ユニットからＰＬＣに送信されるデータを示す図（その３）である。通信ユニットからＰＬＣに送信されるデータを示す図（その４）である。通信ユニットが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、センサシステムの一例としての光電センサシステム１について説明する。なお、光電センサシステム以外のセンサシステムを用いてもよい。光電センサシステム１は、通信ユニット１０と、複数の分散ユニット２０（２０Ａ，２０Ｂ）と、複数のセンサ３０（３０Ａ〜３０Ｎ）とを備える。

通信ユニット１０は、以下に説明する態様で、ＰＬＣ２ならびに複数のセンサ３０に物理的かつ電気的に接続され、複数のセンサ３０から受信した情報をＰＬＣ２に向けて送信する。

通信ユニット１０は、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介してＰＬＣ２に接続される。一例として、通信ユニット１０は、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、ＣＣ−ＬＩＮＫ（登録商標）、ＤｅｖｉｃｅＮＥＴ、ＣｏｍｐｏＮＥＴなどを利用してＰＬＣ２と通信するように構成される。

分散ユニット２０Ａ，２０Ｂは、通信ユニット１０に対してバス形式で接続される。本実施の形態においては２つの分散ユニット２０Ａ，２０Ｂが用いられるが、分散ユニットの数は２つに限定されず、複数であればいくつであってもよい。

本実施の形態において、各分散ユニット２０Ａ，２０Ｂは、通信ユニット１０とシリアル伝送路で物理的に接続される。なお、各分散ユニット２０Ａ，２０Ｂは、通信ユニット１０とパラレル伝送路で物理的に接続されてもよい。

通信ユニット１０および分散ユニット２０Ａ，２０Ｂには、夫々異なるセンサ３０が接続される。すなわち、センサ３０Ａ〜３０Ｎは、光電センサシステム１において、分散して設置される。一例として、本実施の形態においては、センサ３０Ａ〜３０Ｆは、通信ユニット１０に接続される。センサ３０Ｇ〜３０Ｉは、分散ユニット２０Ａに接続される。センサ３０Ｊ〜３０Ｎは、分散ユニット２０Ｂに接続される。なお、センサ３０の総数ならびに、通信ユニット１０および分散ユニット２０の各々に接続されるセンサ３０の数は図１に示される数に限定されない。一例として、通信ユニット１０にセンサが接続されなくてもよい。

本実施の形態において、通信ユニット１０は、センサ３０Ａ〜３０Ｆからの信号をＰＬＣ２に伝達する。分散ユニット２０Ａは、センサ３０Ｇ〜３０Ｉからの信号を通信ユニット１０に伝達し、通信ユニット１０が、分散ユニット２０Ａからの信号をＰＬＣ２に伝達する。分散ユニット２０Ｂは、センサ３０Ｊ〜３０Ｎからの信号を通信ユニット１０に伝達し、通信ユニット１０が、分散ユニット２０Ｂからの信号をＰＬＣ２に伝達する。したがって、各センサ３０Ａ〜３０Ｎからの信号は、通信ユニット１０によって一元化されてＰＬＣ２に伝えられる。

一例として、各センサ３０の検出値、検出値のピーク値、検出値のボトム値、各センサ３０において設定された設定値などが各センサ３０が通信ユニット１０に直接、あるいは分散ユニット２０を介して間接的に、所定の周期で送信される。本実施の形態において、センサ３０の検出値は、一例として受光量である。また、設定値は一例として、検出値、ピーク値またはボトム値などと比較されるしきい値である。各センサ３０から通信ユニット１０に送信される情報はこれらに限定されない。

図２、３を参照して通信ユニット１０についてさらに説明する。図２に示すように、通信ユニット１０は、ＰＬＣ２との接続に用いられる入力コネクタ１０１および出力コネクタ１０２、分散ユニット２０との接続に用いられる接続コネクタ１０４、センサ３０との接続に用いられる接続コネクタ１０６、電源入力コネクタ１０８を備える。

さらに、図３に示すように、通信ユニット１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）１１０、通信ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１１２、シリアル通信回路１１４、パラレル通信回路１１６、シリアル通信回路１１８、電源回路１２０を備える。

ＭＰＵ１１０は、通信ユニット１０における全ての処理を統括して実行するように動作する。通信ＡＳＩＣ１１２は、ＰＬＣ２との通信を管理する。上述したように、通信ユニット１０は、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＣＣ−ＬＩＮＫ、ＤｅｖｉｃｅＮＥＴ、ＣｏｍｐｏＮＥＴなどを利用してＰＬＣ２と通信する。

一方、通信ユニット１０と分散ユニット２０Ａ，２０Ｂとはバス形式で接続される。また、通信ユニット１０と分散ユニット２０との通信にはシリアル通信が用いられる。なお、パラレル通信を用いてもよい。通信ユニット１０と分散ユニット２０との接続に用いられる通信線は、一例として送信用と受信用の２本である。

センサ３０は、たとえば通信ユニット１０の側面に取り付けられる。通信ユニット１０とセンサ３０との通信には、パラレル通信あるいはシリアル通信が用いられる。すなわち、通信ユニット１０とセンサ３０とがシリアル伝送路およびパラレル伝送路で物理的に接続される。なお、通信ユニット１０とセンサ３０とを、シリアル伝送路およびパラレル伝送路のうちのいずれか一方で接続してもよい。

図４、５を参照して分散ユニット２０についてさらに説明する。図４に示すように、分散ユニット２０は、通信ユニット１０との接続に用いられる接続コネクタ２０２、センサ３０との接続に用いられる接続コネクタ２０４、電源入力コネクタ２０６、ロータリースイッチ２０８を備える。

さらに、図５に示すように、分散ユニット２０は、ＭＰＵ２１０、通信ユニット１０との通信のためのシリアル通信回路２１２、センサ３０との通信のためのシリアル通信回路２１４、電源回路２１６を備える。

ＭＰＵ２１０は、分散ユニット２０における全ての処理を統括して実行するように動作する。上述したように、通信ユニット１０と分散ユニット２０とはバス形式で接続され、シリアル通信が利用される。

センサ３０は、たとえば分散ユニット２０の側面に取り付けられる。分散ユニット２０とセンサ３０との通信には、シリアル通信が用いられるが、パラレル通信を用いてもよい。一方、分散ユニット２０とセンサ３０とは、シリアル伝送路およびパラレル伝送路のうちの少なくともいずれか一方で物理的に接続される。分散ユニット２０とセンサ３０とを、シリアル伝送路およびパラレル伝送路で接続してもよい。

本実施の形態において、分散ユニット２０は光電センサシステム１内において複数設けられることから、各々の分散ユニット２０を区別して通信ユニット１０と通信するためには、各々の分散ユニット２０の識別番号を特定する必要がある。この目的のため、ユーザは、ロータリースイッチ２０８を用いて各分散ユニット２０の識別番号を設定することができる。通信ユニット１０は、受信したデータに含まれる識別番号から、データの送信元の分散ユニット２０を特定することができる。また、通信ユニット１０から発信されるデータに識別番号を含ませることにより、所望の分散ユニット２０に対してコマンドを与えることができる。

図６を参照して、センサ３０についてさらに説明する。センサ３０は、アンプユニット３０１と、ファイバユニット３０２とを備える。アンプユニット３０１は、ケーシングに回動自在に取付けられた開閉カバーと、本体ケーシングの内部に収容されたフレームとを有している。開閉カバーの開状態において露出するフレームの上面に表示部および操作部を有している。操作部をユーザが操作することによって、しきい値等の設定値を設定することができる。また、センサ３０は、ＰＬＣ２等からの指令に基づき、設定値を自動的に設定することも可能である。

アンプユニット３０１の両側壁部分に、通信ユニット１０、分散ユニット２０または他のアンプユニット３０１との接続コネクタ３０４，３０６が設けられている。したがって、アンプユニット３０１は、通信ユニット１０または分散ユニット２０に対して直列的に複数接続することが可能である。よって、他のアンプユニット３０１に接続されたアンプユニット３０１からの信号は、他のアンプユニット３０１を介して通信ユニット１０または分散ユニット２０に伝達される。

アンプユニット３０１の前壁部分には、ファイバユニット３０２が接続される。ファイバユニット３０２は、ヘッド部と、投光側光ファイバおよび受光側光ファイバとを備える。

以下、各センサ３０と通信ユニット１０との間の通信、ならびに通信ユニット１０とＰＬＣ２との間の通信についてさらに説明する。図７に示すように、各センサ３０は、受光量（検出値）を常に通信ユニット１０に所定の周期で送信する。一方、設定値、ピーク値、ボトム値等、頻繁に変化することがない値は、変化した場合にセンサ３０から通信ユニット１０に送信される。

通信ユニット１０は、各センサ３０から受信した情報をメモリに一時的に保存しておき、メモリに保存された情報を所定の周期でＰＬＣ２に送信する。すなわち、通信ユニット１０は、サイクリック通信でデータをＰＬＣ２に送信する。

一例として、通信ユニット１０からサイクリック通信でＰＬＣ２に送信するデータ４００は、図８に示すように、受光量および設定値のうちのいずれか一方を表す、各センサ３０に対して設けられた第１データ領域４０１（４０１Ａ〜４０１Ｎ）と、第１データ領域４０１において表される値が受光量であるか設定値であるかを表す第２データ領域４０２と、設定値が変化したかどうかを表す第３データ領域４０３とを含む。

図８に示すように、通常時は、第１データ領域４０１において受光量が表される。すなわち、第１データ領域４０１には受光量が割り付けられる。この場合、一例として、第２データ領域４０２において各センサ３０に対して割当てられた数値（すなわちフラグ）が「０」であることによって、各第１データ領域４０１において受光量が表されることが表される。

本実施の形態においては、所定の桁数（たとえばセンサ３０の数）の数値を用いて、第１のデータ領域４０１において表される値が受光量であるか設定値であるかが示される。たとえば、１桁目の数値はセンサ３０Ａの第１のデータ領域４０１Ａにおいて表される値が受光量であるか設定値であるかが示される。また、２桁目の数値はセンサ３０Ｂの第１のデータ領域４０１Ｂにおいて表される値が受光量であるか設定値であるかが示される。以下、同様にして、各センサ３０の第１のデータ領域４０１において表される値が受光量であるか設定値であるかが示される。

さらに、第３データ領域４０３における数値（すなわちフラグ）が「０」であることによって、設定値が変化していないことが表される。設定値が変化していない場合はこのようなデータが通信ユニット１０からＰＬＣ２に送信される。

説明のため、センサ３０Ｃの設定値が変化したと想定する。この場合、図９に示すように、センサ３０Ｃに対して設けられた第１データ領域４０１Ｃにおいて、センサ３０Ｃの設定値が表される。また、第２データ領域４０２において、センサ３０Ｃに対して割当てられた数値が「１」に変更されることによって、第１データ領域４０１Ｃにおいて設定値が表されることが表される。さらに、第３データ領域４０３における数値が「１」であることによって、いずれかのセンサ３０の設定値が変化したことが表される。

なお、図１０に示すように、第３データ領域４０３における数値が「１」であることによって、いずれかのセンサ３０の設定値が変化したことが表わす一方で、第１データ領域４０１において受光量を表し、第２データ領域４０２が、各第１データ領域４０１において受光量が表されることを表すデータを送信するようにしてもよい。このようにすれば、設定値が変化しても、通常通り受光量をサイクリック通信でＰＬＣ２に通知しつつ、ＰＬＣ２の負荷が低い場合などＰＣＬ２にとって都合がよい時期に、後でメッセージ通信利用して設定値をＰＣＬ２に通知することができる。

さらに別の一例として、図１１に示すように、ＰＬＣ２からの要求（指令）があった場合、第１データ領域４０１において設定値が割り付けられ、第２データ領域４０２において各センサ３０に対して割当てられた数値（すなわちフラグ）が「１」であることによって、各第１データ領域４０１において設定値が表されることが表されてもよい。この場合、設定値が変化していなければ、第３データ領域４０３における数値が「０」であり得る。一方、設定値が変化していれば、第３データ領域４０３における数値が「１」であり得る。

第１データ領域４０１において設定値を表すデータがＰＬＣ２に所定の回数（例えば１回）送信した後は、図８に示したように、第１データ領域４０１に割り付けられるデータが受光量に戻される。第１データ領域４０１において設定値を表すデータがＰＬＣ２に送信してから所定時間経過した後に、第１データ領域４０１に割り付けられるデータを受光量に戻してもよい。ＰＬＣ２からの要求（指令）があると、第１データ領域４０１に割り付けられるデータを受光量に戻してもよい。

設定値に代えて、受光量のピーク値あるいはボトム値を第１データ領域４０１に割り付けるようにしてもよい。

図１２を参照して、通信ユニット１０が実行する処理について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、通信ユニット１０は、いずれかのセンサ３０から、設定値を受信したか否かを判断する。設定値を受信すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、設定値を送信したセンサ３０の受光量の代わりに、設定値をＰＬＣ２に送信する。その後、Ｓ１０４にて、設定値ではなく、受光量をＰＬＣ２に送信する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１光電センサシステム、２ＰＬＣ、１０通信ユニット、２０，２０Ａ，２０Ｂ分散ユニット、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎセンサ、１０１入力コネクタ、１０２出力コネクタ、１０４，１０６，２０２，２０４，３０４，３０６接続コネクタ、１０８，２０６電源入力コネクタ、１１２通信ＡＳＩＣ、１１４，１１８，２１２，２１４シリアル通信回路、１１６パラレル通信回路、１２０，２１６電源回路、２０８ロータリースイッチ、３０１アンプユニット、３０２ファイバユニット、４００データ、４０１第１データ領域、４０２第２データ領域、４０３第３データ領域。

Claims

制御装置ならびに複数のセンサに物理的かつ電気的に接続され、前記複数のセンサから受信した情報をメモリに保存し、前記メモリに保存された情報を前記制御装置に向けて送信する通信装置であって、
前記センサの検出値を前記制御装置に送信する場合は、前記検出値を表す第１のデータ領域と、前記第１のデータ領域が前記検出値を表すことを表す第２のデータ領域とを含むデータを周期的に前記制御装置に送信し、
前記検出値とは異なる値を前記制御装置に送信する場合は、前記第１のデータ領域において前記検出値とは異なる値を表し、前記第１のデータ領域が前記検出値とは異なる値を表すことを前記第２のデータ領域において表すデータを前記制御装置に送信する、通信装置。
前記通信装置は、前記検出値とは異なる値が変化すると、前記第１のデータ領域において前記検出値とは異なる値を表すデータを前記制御装置に送信する、請求項１に記載の通信装置。
前記通信装置は、前記制御装置からの要求があると、前記第１のデータ領域において前記検出値とは異なる値を表すデータを前記制御装置に送信する、請求項１に記載の通信装置。
前記データは、前記検出値とは異なる値が変化したかどうかを表す第３のデータ領域を含み、
前記通信装置は、前記検出値とは異なる値が変化すると、前記第１のデータ領域において前記検出値を表し、前記第３のデータ領域において前記検出値とは異なる値が変化したことを表すデータを前記制御装置に送信する、請求項１に記載の通信装置。
前記通信装置は、前記第１のデータ領域において前記検出値とは異なる値を表すデータを前記制御装置に所定の回数送信した後、あるいは前記第１のデータ領域において前記検出値とは異なる値を表すデータを前記制御装置に送信してから所定時間経過した後、前記第１のデータ領域において前記検出値を表すデータを前記制御装置に送信する、請求項１〜４のいずれかに記載の通信装置。
前記通信装置は、前記第１のデータ領域において前記検出値とは異なる値を表すデータを前記制御装置に送信した後、前記制御装置からの要求があると、前記第１のデータ領域において前記検出値を表すデータを前記制御装置に送信する、請求項１〜４のいずれかに記載の通信装置。
前記検出値とは異なる値は、前記センサにおいて設定される設定値、前記検出値のピーク値および前記検出値のボトム値のうちのいずれかである、請求項１〜６のいずれかに記載の通信装置。