JP4172255B2 - ネットワークシステム及びコントローラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ネットワークシステム及びコントローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
FA(ファクトリーオートメーション)で用いられるPLC(プログラマブルコントローラ)は、スイッチやセンサなどの入力機器のON/OFF情報を入力し、ラダー言語などで書かれたシーケンスプログラム(ユーザプログラム)に沿って論理演算を実行する。そして、PLCは、得られた演算結果にしたがって、リレー,バルブ,アクチュエータなどの出力機器に対し、ON/OFF情報の信号を出力することで制御が実行される。
【0003】
係るPLCの一形態として、各機能ごとに生成されたユニットを複数用意し、電気,機械的に連結して構成するものがある。係るタイプを構成するためのユニットとしては、電源ユニット,CPUユニット,I/Oユニット,マスタユニット等各種のものがある。
【0004】
そして、上記したマスタユニットは、制御系ネットワークに接続され、その制御系ネットワークに接続された各種のスレーブと制御系ネットワークを介して通信可能となっている。この種のスレーブの一例として、リモートIOがある。すなわち、上記した入力機器や出力機器は、PLCを構成するI/Oユニットに接続することもあるが、仮に全ての入出力機器を直接I/Oユニットに接続した場合には、それら入出力機器とI/Oユニットを結ぶ配線が、入出力機器の数だけ存在することになり、係る多数の配線がPLC(I/Oユニット)を起点として工場内に引き回されることになり、好ましくない。
【0005】
そこで、制御対象の付近に入出力機器を接続するための端子台となるI/Oユニットを設置し、PLC(マスタユニット)に接続されたネットワークケーブルに対して各I/Oユニットを接続する。そして、各I/OユニットとPLCとの間ではマスタ−スレーブ間通信などによってI/Oデータの送受を行い、実際の入出力機器に対しては係るI/Oユニットを介して情報の伝達をするようにしている。
【0006】
ところで、従来のリモートIOは、16点のものが主流であり、8点のものも存在する。また、最近では、2点或いは1点と言った小点数に対応したリモートIOも存在する。本明細書では、前者を多点スレーブと称し後者を小点数スレーブと称する。このように小点数スレーブを設けるのは、例えば搬送用コンベアラインのように10m間隔で1から2個のセンサ等を設置すれば足りるような場合、1つのリモートIOで複数箇所に対応するのは配線の引き回しの問題から好ましくなく、各箇所毎にリモートIOを設置することになる。すると、接続する入出力機器の数に対応して小点数スレーブを用いることになる。
【0007】
そして、各リモートIOの各点は、CPUユニットのIOメモリの所定アドレスに割り付けられており、そのIOメモリに対してデータを読み書きすることによりIOデータの送受を行っている。つまり、入力機器からのINデータは、エリア割り付けされたIOメモリの所定アドレスに格納される。従って、ユーザプログラムを演算実行する際に、INデータが格納されるアドレスを参照してINデータを取得し、それに基づいて演算処理をしてOUTデータを算出すると、そのOUTデータを特録すべきアドレスに格納する。これにより、そのOUTデータは、対応するノードのリモートIOに接続された出力機器に伝達され、所望の制御動作をする。
【0008】
一方、リモートIOを接続したネットワーク(リモートIO通信)に対し、多点スレーブと小点数スレーブが混在状態で接続されるようなネットワーク構成のものがある。例えば、上記した搬送用コンベアラインであっても、制御盤のように多数の入出力機器が設置される箇所もあり、係る箇所には多点スレーブが必要となる。そして、このように多点スレーブと小点数スレーブが混在するネットワークシステムにおけるIOメモリの割付は、以下のようにしたものがある。
【0009】
まず第1の方法としては、図1に示すように、小点数スレーブに合わせてメモリ割付を行う。つまり、1つのノード毎に2ビットずつメモリの割付を行う。係るメモリ割付をした場合、例えば16点の多点スレーブを接続する場合、16ビットのメモリ領域が必要となるので、8個分のノード領域を占有する。従って、小点数スレーブの場合には、予め設定したノード毎に割り付けるため、1つのスレーブが1つのノードを使用するが、1個の多点スレーブのために、例えばノード8からノード15までのメモリ領域を占有することになる。
【0010】
一方、第2の方法としては、図2に示すように、多点スレーブに併せてメモリを割り付ける方法がある。つまり、予め各ノード毎に16ビット分ずつメモリ領域を割り付ける。このようなメモリ割付を行ったIOメモリを小点数スレーブが使用する場合、各ノードの0番と1番のビットのみ使用し、2〜15番は空きビットとなる。そしてこの空きビットのメモリ領域は、他の用途のIOメモリとしては使用できない。
このようなメモリ割付については、例えば特許文献1の従来の技術の欄などに開示されている。
【0011】
【特許文献1】
特許第3011814号(段落[0008]から[0016]など)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のIOメモリのエリア割付方法では、以下に示す問題を有する。例えば、第1の方法によるエリア割付の場合、16点スレーブを64台接続したい場合は1台あたり8個分のノードを占有するので、ノードアドレスが512個、例えば0〜511まで必要になり、設定がわずらわしい。さらに、各リモートIOなどのスレーブに設置する設定用スイッチも、512番個(例えば0〜511)まで設定可能なものにする必要があるのでコストが上がるという問題点がある。
【0013】
また上記した第2の方法のようなエリア割付では、2点スレーブを128台(256ビット分)接続したい場合は1台あたり1ch(16ビット)の割付エリアを占有するので、128chの割付エリアが必要となる。256ビット(16ch)のデータしか取り込まないのに空きエリアも含めて128chのデータエリアを確保することは、エリアを無駄に使用していることになり、エリアの大きなコントローラの採用が必要になりコストアップするというデメリットがある。
【0014】
この発明は、メモリ割付をする際のノードアドレスを必要以上に大きな数を用意する必要が無く、さらに、メモリの有効利用を行うことのできるネットワークシステム及びコントローラを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明によるネットワークシステムは、入出力点数が2点以下の小点数スレーブと、その小点数スレーブよりも多い入出力点数を扱う多点スレーブとが、同一のネットワーク上に混在し、そのネットワークに接続されたコントローラと通信可能とするネットワークシステムを前提とする。そして、前記コントローラに設けた入出力データを格納するメモリに対しノードアドレスが前記小点数スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記小点数スレーブ用のエリアと、ノードアドレスが前記多点スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記多点スレーブ用のエリアをそれぞれ設定し、前記ネットワークに接続された前記小点数スレーブは、自己の前記ノードアドレスに対応する前記小点数スレーブ用のエリアの所定領域に割り付けられ、前記ネットワークに接続された前記多点スレーブは、自己の前記ノードアドレスに対応する前記多点スレーブ用のエリアの所定領域に割り付けられるようにした。
【0016】
各スレーブは実施の形態では、リモートIOであり、この場合、ネットワークシステムは、リモートIOシステムと称することができる。コントローラは、実施の形態ではPLCに該当するが、CPUユニットとしても良い。
【0017】
そして、各スレーブに対するノードアドレスの設定は各種の方法・規則によって行うことができるが、例えば、ユーザーによって設定される前記小点数スレーブと、前記多点スレーブに対するノードアドレスは、重複した設定を許容するように割り当てるようにし、ネットワーク上での各スレーブの識別は、設定したノードアドレスとスレーブの種類に基づいて行うようにすることもできる。ここで、スレーブの種類は、例えば小点数か多点による識別がある。さらに、INかOUT(IN・OUTの複合)の区別を行うようにしても良い。そして、このスレーブの種別による特定は、ノードアドレスと共に種類情報を別途送るようにしても良いし、実施の形態で示すように、ユーザが設定したノードアドレスに対してさらに種類に識別するための情報を加味して真のアドレス(スレーブ識別コード)を生成し、スレーブ識別コードに基づいてデータの送受を行うと言うように間接的に種類情報を利用するものも含む。
【0018】
また、本発明に係るコントローラは、入出力点数が2点以下の小点数スレーブと、その小点数スレーブよりも多い入出力点数を扱う多点スレーブとが、混在するネットワーク上に接続可能なコントローラであって、ユーザプログラムを演算実行する制御部と、その制御部がアクセスする前記入出力データを格納するメモリを備える。そして、前記メモリは、ノードアドレスが前記小点数スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記小点数スレーブ用のエリアとノードアドレスが前記多点スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記多点スレーブ用のエリアをそれぞれ設定されるようにした。
【0019】
コントローラは、PLC全体はもちろんのこと、上記した制御部とメモリを備えたCPUユニットも含む。CPUユニットの場合には、通信はマスタユニット等を介して行うことになる。
【0020】
本発明によれば、小点数のエリアと多点のエリアを別々に持つことで、空きのないエリア割付が行えるとともに、ノードアドレスの最大値も小さくすることができる。
【0021】
そして、実際にネットワークに接続した小点数スレーブと、多点スレーブに対するノードアドレスの設定において、重複を許容して割り当てるようにすると、たとえば、多点スレーブと小点数スレーブに対し、共に小さい数に設定することにより、簡単な設定スイッチを用いることができる。その場合でも、スレーブの種類を加味することによりネットワーク上で各スレーブをユニークに特定することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図3は、本発明が実装されたPLCと、リモートIOを含むネットワークの一例を示している。図3に示すように、PLC10と各種のスレーブが、デバイスネットなどのフィールドバス20を介して接続されネットワークシステムを構築している。スレーブとしては、1または2個の入力機器が接続される小点数スレーブ(INスレーブ)21や、1または2個の出力機器が接続される小点数スレーブ(OUTスレーブ)22や、多数の入力機器が接続される多点スレーブ(INスレーブ)23や、多数の出力機器が接続される多点スレーブ(OUTスレーブ)24などがある。さらに、各スレーブは、自己のノードアドレスをユーザ操作により設定可能な設定スイッチ(ディップスイッチやロータリースイッチ等のメカ的なスイッチ)を備えている。なお、符合25は、終点抵抗である。
【0023】
PLC10は、各機能ごとに生成されたユニットを連結することにより構成され、例えば、CPUユニット11,マスタユニット12などがある。マスタユニット12は、フィールドバス20に接続され、各スレーブと通信を行うようになっている。さらに、PLC10の内部バスを介してCPUユニット11のIOメモリにアクセスし、IOデータ等の読み書きを行うようになっている。
【0024】
CPUユニット11は、ラダー等で記述されたユーザプログラムを演算実行する制御部11aと、IOデータ等を格納するIOメモリ11b等を備えている。もちろん、図示省略するがハードウェア構成としては、上記ユーザプログラムを記憶するメモリや、システムプログラム等を格納するシステムROMや、演算実行時にワークエリアとして使用するワークメモリ(RAM)等も備えている。
【0025】
良く知られているように、入力機器からのINデータや、そのINデータに基づいて制御部11aにて演算処理して得られた出力機器に対するOUTデータは、IOメモリ11bの所定アドレスに格納される。そして、PLC10は、ユーザメモリの演算実行と、IOデータを更新するIOリフレッシュと、周辺処理等をサイクリックに繰り返し実行するもので、IOリフレッシュの際にマスタユニット12はIOメモリ11bにアクセスし、INスレーブ21,23から取得したINデータの書き込みと、OUTデータの読み出しを行う。そして、読み出したOUTデータは、所定のOUTスレーブ22,24を介して出力機器に対して送信する。
【0026】
ここで本発明では、IOメモリ11bに、4種類のスレーブに対応させ、多点OUTデータ用メモリエリアと、多点INデータ用メモリエリアと、小点数OUTデータ用メモリエリアと、小点数INデータ用メモリエリアとを用意している。そして、小点数スレーブ(INスレーブ)21,小点数スレーブ(OUTスレーブ)22,多点スレーブ(INスレーブ)23並びに多点スレーブ(OUTスレーブ)24の4種類のスレーブに対し、それぞれノードアドレスを#0から割り当てるようにしている。
【0027】
各メモリエリアの具体的なデータ構造としては、多点スレーブ用のOUT,INデータエリアは、図5(a),(b)に示すようなデータ構造となり、小点数スレーブ用のOUT,INデータエリアは、図6(a),(b)に示すようなデータ構造となる。本実施の形態では、多点スレーブは16点としているので、各ノードは16ビットずつ割り付けられ、小点数スレーブは2点としているので、各ノードは2ビットずつ割り付けられる。なお、図5,図6では、ノード数をともにnとしているが、各メモリエリアにおけるnの値は必ずしも一致していなくても良い。一例としては、多点スレーブの最大ノード数を64にし、小点数スレーブの最大ノード数を128にするというように、異ならせることができる。もちろん一致させても良い。
【0028】
係る構成にすると、各スレーブ21〜24は、それぞれにあってメモリ割り付けがされているので、例えば小点数スレーブを図5に示す多点スレーブ用のメモリエリアを使用して2から15番のビットが空きビットになることは無いし、多点スレーブを図6に示す小点数スレーブ用のメモリエリアを使用することにより複数のノードアドレスが使用不能になるおそれはなくなる。
【0029】
また、実際に接続可能なスレーブ(リモートIO)の最大個数と、ノードアドレスの最大値は一致している(具体的な値は、0番から始まるためノードアドレスの方が1小さい)。従って、必要以上に大きな数値まで設定可能な設定スイッチを用意することが無く、通常の設定スイッチにより、各スレーブのノードアドレスを効率良く設定できる。
【0030】
一方、上記したようにスレーブのノードアドレスを種類毎に「0番」から割り振っているため、そのままではネットワーク上に同じノードアドレスのスレーブが最大4個存在することになり好ましくない。そこで本実施の形態では、ネットワーク上でのマスタ−スレーブ間通信において各スレーブを識別するためのコード(スレーブ識別コード)は例えば4桁にし、スレーブの種類は、最上位(先頭)の1桁を利用して特定し、上記した設定スイッチによる設定は、下位の2ないし3桁を利用して特定するようにする。
【0031】
つまり、例えば、小点数スレーブ(INスレーブ)21を「1」,小点数スレーブ(OUTスレーブ)22を「2」,多点スレーブ(INスレーブ)23を「3」並びに多点スレーブ(OUTスレーブ)24を「4」として振り分ける。すると、上記した実施の形態では、小点数スレーブはノード数を最大128としているので、下三桁を設定スイッチで設定することになり、小点数スレーブ(INスレーブ)のノードアドレスが#111とすると、スレーブ識別コードは#1111となる。また、多点スレーブはノード数を最大64としているので、下二桁を設定スイッチで設定することになり、多点スレーブ(OUTスレーブ)のノードアドレスが#50とすると、実際のノードアドレスは#4050となる。
【0032】
また、上記のように下2桁或いは下3桁をユーザが設定スイッチなどを操作して設定した値をそのまま用い、最上位桁にスレーブの種類を特定する値を付加することによりスレーブ識別コードを設定したが、本発明はこれに限ることはなく各種の設定を行うことができる。一例を示すと、ユーザが設定した値に対し、スレーブの種類に応じた数値を加算する(オフセットする)ことにより、各スレーブのスレーブ識別コードが重複しないユニークなものにすることができる。具体的には、下記表1に示すように、ノード数を適宜加算した値をオフセットすることにより、スレーブ識別コードを連続させつつユニークに設定することができる。すなわち、この例では、多点スレーブ(INスレーブ)はユーザの設定したノードアドレスをそのままスレーブ識別コードに使用し、多点スレーブ(OUTスレーブ)はユーザの設定したノードアドレスの値に64を加算した値をスレーブ識別コードに使用することにより、64から127を割り当てる。さらに、小数点スレーブ(INスレーブ)はユーザの設定したノードアドレスの値に128(=64+64)を加算した値をスレーブ識別コードに使用することにより、128から255を割り当てる。さらに、小数点スレーブ(OUTスレーブ)はユーザの設定したノードアドレスの値に256(=64+64+128)を加算した値をスレーブ識別コードに使用することにより、256から383を割り当てる。このように設定すると、識別コードのデータサイズを小さくすることができ、通信回線上のデータ伝送効率がよくなる。
【0033】
【表1】
【0034】
そして、各リモートIOは、自分が上記4種類のどれであるかが分かっているので、設定スイッチで設定されたアドレスに基づいてスレーブ識別コード(真のノードアドレス)を設定し、マスタユニットさらには他のスレーブとの間で通信を行う場合に、スレーブの種類を付加した真のノードアドレスを用いて行う。各スレーブに設定されるノードアドレスは、そのフィールドバス20上でユニークとなり、通常のマスタ−スレーブ間通信によるデータの送受が行える。
【0035】
このように、本発明では、IOメモリへのエリア割付を、リモートIOの種類毎に行うようにしたが、それ以外の構成並びに作用効果は従来のものと同様に行うことができる。つまり、どのノードのIOデータがIOメモリのどこに格納されているかの情報などは、マスタユニット12並びにCPUユニット11が保有しており、それに基づいてIOメモリ11bへのアクセスを行うことができるし、マスタユニット12はノードアドレスにしたがって所定のスレーブ21〜24と通信を行うことができる。なお、マスタユニット12並びにスレーブ21〜24におけるデータの送受のための機構等は、従来と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、メモリ割付をする際のノードアドレスを必要以上に大きな数を用意する必要が無く、さらに、メモリの有効利用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のメモリのエリア割付方法の一例を説明する図である。
【図2】従来のメモリのエリア割付方法の一例を説明する図である。
【図3】ネットワークシステムの一例を示す図である。
【図4】CPUユニットの内部構造の一例を示す図である。
【図5】多点スレーブ用のIOメモリ内のデータ構造の一例を示す図である。
【図6】小点数スレーブ用のIOメモリ内のデータ構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 PLC
11 CPUユニット
11a 制御部
11b IOメモリ
12 マスタユニット
20 フィールドバス
21 小点数スレーブ(INスレーブ)
22 小点数スレーブ(OUTスレーブ)
23 多点スレーブ(INスレーブ)
24 多点スレーブ(OUTスレーブ)
25 終点抵抗
Claims (3)
- 入出力点数が2点以下の小点数スレーブと、その小点数スレーブよりも多い入出力点数を扱う多点スレーブとが、同一のネットワーク上に混在し、そのネットワークに接続されたコントローラと通信可能とするネットワークシステムにおいて、
前記コントローラに設けた入出力データを格納するメモリに対し、ノードアドレスが前記小点数スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記小点数スレーブ用のエリアと、ノードアドレスが前記多点スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記多点スレーブ用のエリアをそれぞれ設定し、
前記ネットワークに接続された前記小点数スレーブは、自己の前記ノードアドレスに対応する前記小点数スレーブ用のエリアの所定領域に割り付けられ、
前記ネットワークに接続された前記多点スレーブは、自己の前記ノードアドレスに対応する前記多点スレーブ用のエリアの所定領域に割り付けられたことを特徴とするネットワークシステム。 - ユーザによって設定される前記小点数スレーブと、前記多点スレーブに対するノードアドレスは、重複した設定を許容するように割り当てるようにし、
ネットワーク上での各スレーブの識別は、スレーブの種類と前記ユーザが設定したノードアドレスに基づいて行うことを特徴とする請求項1に記載のネットワークシステム。 - 入出力点数が2点以下の小点数スレーブと、その小点数スレーブよりも多い入出力点数を扱う多点スレーブとが、混在するネットワーク上に接続可能なコントローラであって、
ユーザプログラムを演算実行する制御部と、
その制御部がアクセスする入出力データを格納するメモリを備え、
前記メモリは、ノードアドレスが前記小点数スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記小点数スレーブ用のエリアとノードアドレスが前記多点スレーブの入出力点数に対応したビットごとに割当てられるデータ構造からなる前記多点スレーブ用のエリアをそれぞれ設定されていることを特徴とするコントローラ。
Priority Applications (1)
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JP2002334265A JP4172255B2 (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | ネットワークシステム及びコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JP2004171155A JP2004171155A (ja) | 2004-06-17 |
JP4172255B2 true JP4172255B2 (ja) | 2008-10-29 |
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Family Applications (1)
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JP2002334265A Expired - Lifetime JP4172255B2 (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | ネットワークシステム及びコントローラ |
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2002
- 2002-11-18 JP JP2002334265A patent/JP4172255B2/ja not_active Expired - Lifetime
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