JP4217858B2 - プログラマブルコントローラシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の拡張ユニットをそれぞれ配置してなる複数のラックを有するプログラマブルコントローラシステムに関し、特に、動力線などが収納される配線ダクトを避けてラック間を接続する増設ケーブルを配設することを可能にするとともに、各ラック内の拡張ユニットに対して自然なチャネル割り当てを可能にしたプログラマブルコントローラシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プログラマブルコントローラはCPUユニットに複数の拡張ユニットを接続することにより構成されている。そして、このCPUユニットと拡張ユニットとの接続には、▲1▼CPUユニットと拡張ユニットとをベースを介して接続するベースビルディングブロックタイプと、▲2▼ベースを介さずCPUユニットと拡張ユニットとをコネクタを介して直接接続するベースレスビルディングブロックタイプが知られている。
【0003】
従来、この種ベースビルディングブロックタイプの場合、複数の拡張ユニットをそれぞれ配置してなる多段のラックを有するプログラマブルコントローラシステムを構築するにあたり、図3に示すように、CPUユニット200を含むCPU(Central Processing Unit)ラックと拡張ユニット310−1〜310−3を含む増設ラックとの間の接続は、IOCユニット(IOコントロールユニット)400およびIOIFユニット(IOインターフェースユニット)500を用いて行われていた。
【0004】
なお、図3は、CPUユニット200、拡張ユニット300−1、300−2、IOCユニット400を配置してなるCPUラックと、拡張ユニット310−1〜310−3、IOIFユニット500を配置してなる増設ラックとを備えるラック構成例である。
【0005】
ところで、上記従来システムにおいて、CPUラックに接続されるIOCユニット400の接続位置は、該CPUラックの最終端、すなわちCPUユニット200の反対側の終端に固定され、また、増設ラックに接続されるIOIFユニット500は、該増設ラックの最前端若しくは最終端に固定されていた。
【0006】
このため、従来システムの場合、IOCユニット400とIOIFユニット500とを接続する接続ケーブル(以下「増設ケーブル」という)700は、この従来システム全体が設置される制御盤内部での配置位置に自由度がなく、固定されたものとなり、場合によっては、増設ケーブル700がCPUラックの最終端および増設ラックの最終端に設けられた配線ダクト600内またはその近傍を通らざるを得ない場合もあった。
【0007】
しかしながら、配線ダクト600内には動力線などのノイズ放射が大きい配線が収納されており、本来、高速な信号が内蔵され、外部ノイズを嫌う増設ケーブル700については、制御盤の設計にあたり、ノイズ放射の大きい動力線等との隣接は避けるべきである。
【0008】
そこで、図4に示すように、IOCユニット400をCPUラックの任意の位置に設ける構成が考えられている。
【0009】
図4は、CPUラックに電源ユニット100、CPUユニット200、拡張ユニット300−1〜300−3、IOCユニット400を収容するとともに、増設ラックに拡張ユニット310−1〜310−3、IOIFユニット500を収容した構成例であり、CPUラックの終端は終端部800で終端され、増設ラックの終端は終端部810で終端されている。
【0010】
また、拡張ユニット300−1〜300−3には、それぞれASIC(Application Specific Integrated Circuit)301が内蔵され、拡張ユニット310−1〜310−3には、それぞれASIC311が内蔵されている。
【0011】
そして、CPUラックのIOCユニット400は、拡張ユニット300−1と拡張ユニット300−2との間に配置され、増設ラックのIOIFユニット500は、増設ラックの最前端に配置されている。
【0012】
この場合、CPUラックの拡張ユニット300−1のASIC301は、CPUユニット200に接続されるとともに、CPUラックのIOCユニット400、増設ラックのIOIFユニット500を経由して増設ラックの拡張ユニット310−1のASIC311に接続され、増設ラックの終端の拡張ユニット310−3のASIC311は、終端部810、IOIFユニット500、CPUラックのIOCユニット400を経由してCPUラックの拡張ユニット300−2のASIC301に接続され、また、CPUラックの終端の拡張ユニット300−3のASIC301は、終端部800を経由してIOCユニット400に接続されている。
【0013】
上記構成において、CPUラックのCPUユニット200は、周期的に行われるI/O初期化処理において、まず、CPUラックの拡張ユニット300−1のASIC301のアドレスセット信号をアクティブにする。これにより、拡張ユニット300−1のASIC301は、CPUユニット200に対してI/O種別等のステータスを返す順番が来たと判断し、CPUユニット200からリードアクセスされたら上記ステータスを返す。
【0014】
そして、CPUユニット200は、このステータスをリードすることにより拡張ユニット300−1を認識し、そのステータスに基づき拡張ユニット300−1のチャネル番号の書き込み処理を行う。拡張ユニット300−1のASIC301は、上記処理を終了すると、レディ信号をアクティブにする。
【0015】
このレディ信号は、次の拡張ユニット、この場合は、増設ラックの拡張ユニット310−1のASIC311に、IOCユニット400、IOIFユニット500を経由して接続されており、次の拡張ユニット、すなわち、増設ラックの拡張ユニット310−1のASIC311は、CPUユニット200に対してI/O種別等のステータスを返す順番が来たと判断する。
【0016】
以下同様にして、チャネル番号の書き込み、レディ信号のアクティブを繰り返し、増設ラックの最終ユニット、すなわち、拡張ユニット310−3のレディ信号がアクティブになると、終端部810で、エンド信号として折り返す。
【0017】
このエンド信号は、IOIFユニット500、IOCユニット400を経由してCPUラックの拡張ユニット300−2のASIC301のアドレスセット信号に接続され、以降、上記と同様にチャネル番号の書き込み、レディ信号のアクティブを繰り返す。
【0018】
そして、CPUラックの最終ユニット、すなわち、CPUラックの拡張ユニット300−3のASIC301のレディ信号がアクティブになると、終端部800で、エンド信号としてCPUユニット200に折り返す。
【0019】
CPUユニット200は、このエンド信号をアクティブになった時点で接続されている拡張ユニットのすべてのチャネル番号の書き込み処理が終了したと判断して、このI/O初期化処理を終了する。
【0020】
上記I/O初期化処理における拡張ユニットのチャネル割り付けは、CPUラックのIOCユニット400が、拡張ユニット300−1と拡張ユニット300−2との間に配置され、増設ラックのIOIFユニット500が、増設ラックの最前端に配置されているので、CPUラックの拡張ユニット300−1、増設ラックの拡張ユニット310−1〜310−3、CPUラックの拡張ユニット300−2、300−3の順になる。
【0021】
しかし、この場合は、ユーザが自然にイメージするCPUラック、増設ラックの順番でのチャネル割り付けにならない。
【0022】
これは、CPUユニット200からの拡張ユニットの認識がアドレスセット信号、レディ信号の一方向のみとなっており、拡張ユニットの物理的位置の認識ができないからである。そのために、CPUユニット200は、拡張ユニットを認識する毎にチャネル割り付け処理をしていくことしかできず、この問題はソフトウエアの処理では解決できない。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、増設ケーブルの柔軟な配置を可能にするとともに、各ラック内の拡張ユニットに対して自然なチャネル割り当てを可能にしたプログラマブルコントローラシステムを提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
この発明のプログラマブルコントローラシステムは、複数の拡張ユニットをそれぞれ配置してなる複数段のラックを有するプログラマブルコントローラシステムにおいて、上記複数段のラックのうち、CPUユニットおよび拡張ユニットを配置してなるCPUラックの任意の位置に、IOコントロールユニットを配置し、上記複数段のラックのうち、拡張ユニットを配置してなる増設ラックの任意の位置に、上記IOコントロールユニットに増設ケーブルを介して接続されるIOインターフェースユニットを配置し、上記各拡張ユニットに、該拡張ユニット自身のラック位置に対応したアドレスを示すラック信号およびラック内のスロット位置に対応したアドレスを示すスロット信号を設けるとともに、上記スロット信号が示すアドレスに定数を加算または減算した結果を同一ラック内の次の拡張ユニットに渡すスロット加算回路またはスロット減算回路を設け、上記各段のIOインターフェースユニットに、前段のラックからのラック信号が示すアドレスに定数を加算または減算した結果を該IOインターフェースユニットが配置されたラックのラック信号に渡すラック加算回路またはラック減算回路を設けたことを特徴とするものである。
【0025】
この発明のプログラマブルコントローラは、上記IOインターフェースユニットに、該IOインターフェースユニットが配置されたラックのラック信号を、後段のラックに配置されたIOインターフェースユニットへ伝えることを特徴とするものである。
【0026】
ここで、CPUユニットは、このプログラマブルコントローラシステムを構成するプログラマブルコントローラ(PLC)の要部を構成するものであり、拡張ユニットとは、このプログラマブルコントローラシステムを構成するI/Oユニット、高機能ユニット等を含む。
【0027】
上記構成によると、増設ケーブルの柔軟な配置が可能になり、ノイズ放射が大きい動力線等との隣接を避ける配置を容易に取ることができるとともに、各ラック内の拡張ユニットに対して自然なチャネル割り当てが可能になり、ユーザが自然にイメージするCPUラック、増設ラックの順番でのチャネル割り付けを行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係わるプログラマブルコントローラシステムの実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0029】
図1は、この発明に係わるプログラマブルコントローラシステムの一実施形態を示すブロック図である。なお、図1においては、図4に示した従来のプログラマブルコントローラシステムと同様の機能を果たす部分には、説明の便宜上図4で用いた符号と同一の符号を付する。
【0030】
図1に示すプログラマブルコントローラシステムは、CPUユニットを含むCPUラックと、2つの増設ラックからなる3段のラックを有している。
【0031】
ここで、CPUラックには、電源ユニット100、CPUユニット200、拡張ユニット300−1〜300−3、IOCユニット400が接続される。
【0032】
第1の増設ラックには、拡張ユニット310−1〜310−3、IOIFユニット500−1が接続され、また、第2の増設ラックには、拡張ユニット320−1〜320−3、IOIFユニット500−2が接続される。
【0033】
なお、上記構成においては、CPUラックに3台の拡張ユニット300−1〜300−3を接続し、第1の増設ラックおよび第2の増設ラックにもそれぞれ3台の拡張ユニット310−1〜310−3および拡張ユニット320−1〜320−3を接続するように構成したが、CPUラック、第1の増設ラックおよび第2の増設ラックに接続する拡張ユニットの数は3台に限定されず、任意である。
【0034】
また、上記構成においては、CPUラックと第1の増設ラックおよび第2の増設ラックからなる3段のラック構成としたが、このラックの段数も任意である。
【0035】
さて、この実施の形態のプログラマブルコントローラシステムにおいては、CPUラックと第1の増設ラックおよび第2の増設ラックとの間の増設ケーブルの配置に自由度を持たせるために、CPUラックのIOCユニット400は、拡張ユニット300−1と拡張ユニット300−2との間に配置し、第1の増設ラックのIOIFユニット500−1は、拡張ユニット310−1と拡張ユニット310−2との間に配置し、かつ、第2の増設ラックのIOIFユニット500−2は、拡張ユニット320−1と拡張ユニット320−2との間に配置するものとしている。
【0036】
なお、このIOCユニット400、IOIFユニット500−1、IOIFユニット500−2の配置位置もそれぞれのラック内であれば任意である。
【0037】
このような構成によると、CPUラックと第1の増設ラックおよび第2の増設ラックとの間の増設ケーブルの配置位置を任意に設定することが可能になる。
【0038】
また、この実施の形態のプログラマブルコントローラシステムにおいては、CPUラックの拡張ユニット300−1〜300−3、第1の増設ラックの拡張ユニット310−1〜310−3、第2の増設ラックの拡張ユニット320−1〜320−3がそれぞれ自らの物理的な位置を認識でき、しかもその認識した位置がIOCユニット400、IOIFユニット500−1、IOIFユニット500−2の配置位置に依存しないようにするために、ラック信号とスロット信号が導入されている。
【0039】
ここで、上記ラック信号とは、このプログラマブルコントローラシステムの第何番目のラックであるかを認識するための信号であって、例えば、3本の信号から構成される。この3本の信号により最大1〜8までの物理的ラック位置を認識することができる。
【0040】
上記スロット信号とは、このプログラマブルコントローラシステムを構成する各ラック内の第何番目のスロットであるかを認識するための信号であって、例えば、4本の信号から構成される。この4本の信号により最大1〜16までの物理的スロット位置を認識することができる。
【0041】
CPUラックの拡張ユニット300−1〜300−3には、それぞれASIC301と、スロット信号に「1」を加算し、かつ該加算結果を同一ラック内の次の拡張ユニットに渡す加算回路302(スロット加算回路)が設けられ、同様に、第1の増設ラックの拡張ユニット310−1〜310−3にも、それぞれASIC311と、スロット信号に「1」を加算し、かつ該加算結果を同一ラック内の次の拡張ユニットに渡す加算回路312(スロット加算回路)が設けられ、第2の増設ラックの拡張ユニット320−1〜320−3にも、それぞれASIC321と、スロット信号に「1」を加算し、かつ該加算結果を同一ラック内の次の拡張ユニットに渡す加算回路322(スロット加算回路)が設けられる。
【0042】
第1の増設ラックのIOIFユニット500−1には、CPUラックのラック信号を入力してこのCPUラックのラック信号に「1」を加算し、かつ、該加算結果を第1の増設ラックのラック信号として出力する加算回路501−1(ラック加算回路)が設けられ、同様に、第2の増設ラックのIOIFユニット500−2にも、第1の増設ラックのラック信号を入力してこの第1の増設ラックのラック信号に「1」を加算し、かつ、該加算結果を第2の増設ラックのラック信号として出力する加算回路501−2(ラック加算回路)が設けられる。
【0043】
IOIFユニット500−1の加算回路501−1から出力される第1の増設ラックのラック信号は、後段のラック、すなわち第2の増設ラックに配置されたIOIFユニット500−2へ伝えられる。
【0044】
このような構成によると、CPUユニット200は、上記ラック信号とスロット信号からなる個々の拡張ユニットの物理的位置に対応したアドレスをリードすることにより個々の拡張ユニットのステータスリードが可能になる。なお、図1においては、CPUユニット200からのステータスリードラインは図上省略してある。
【0045】
ここで、各拡張ユニットのチャネル割り当てはCPUユニット200のソフトウエアで自由に設定でき、例えば、CPUラック、第1の増設ラック、第2の増設ラックの順番にチャネルを連続で割り当てることで、ユーザが自然にイメージする通りのチャネル割り当てが可能になる。
【0046】
また、ラック毎の先頭チャネルを定義することにより、各ラックに拡張ユニットを追加したときのチャネルずれに対しても個々の拡張ユニットに注目したときのチャネル番号を変更する必要がなくなるという仕様も、CPUユニット200のソフトウエア処理のみで可能になる。
【0047】
図2は、CPUユニット200で認識する個々の拡張ユニットの物理的位置をテーブルで示したものである。
【0048】
図2においては、CPUラックの拡張ユニット300−1(図1参照)はラック信号(RAC)が「1」、スロット信号(SLOT)が「1」であり、第1の増設ラックの拡張ユニット310−1および第2の増設ラックの拡張ユニット320−1のスロット信号(SLOT)がそれぞれ「1」に設定されている場合を示している。
【0049】
この場合、CPUラックの拡張ユニット300−1(図1参照)は、ラック信号(RAC)は「1」、スロット信号(SLOT)も「1」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット300−1をCPUラックの最前端の拡張ユニット(1−1)であると認識する。
【0050】
また、CPUラックの拡張ユニット300−2(図1参照)については、ラック信号(RAC)は「1」であるが、スロット信号(SLOT)は、拡張ユニット300−1の加算回路302で「1」が加算されて「2」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット300−2をCPUラックの拡張ユニット300−1の次の拡張ユニット(1−2)であると認識する。
【0051】
さらに、CPUラックの拡張ユニット300−3については、ラック信号(RAC)は「1」であるが、スロット信号(SLOT)は、拡張ユニット300−2の加算回路302で「1」が加算されて「3」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット300−3をCPUラックの拡張ユニット300−2の次の拡張ユニット(1−3)であると認識する。
【0052】
次に、第1の増設ラックの拡張ユニット310−1については、スロット信号(SLOT)は「1」であるが、ラック信号(RAC)は、IOIFユニット500−1の加算回路501−1で「1」が加算されて「2」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット310−1を第1の増設ラックの最前端の拡張ユニット(2−1)であると認識する。
【0053】
また、第1の増設ラックの拡張ユニット310−2については、ラック信号(RAC)は、IOIFユニット500−1の加算回路501−1で「1」が加算されて「2」であるが、スロット信号(SLOT)は、拡張ユニット310−1の加算回路312で「1」が加算されて「2」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット310−2を第1の増設ラックの拡張ユニット310−1の次の拡張ユニット(2−2)であると認識する。
【0054】
さらに、第1の増設ラックの拡張ユニット310−3については、ラック信号(RAC)はIOIFユニット500−1の加算回路501−1で「1」が加算されて「2」であるが、スロット信号(SLOT)は、拡張ユニット310−2の加算回路312で「1」が加算されて「3」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット310−3を第1の増設ラックの拡張ユニット310−2の次の拡張ユニット(2−3)であると認識する。
【0055】
同様に、第2の増設ラックの拡張ユニット320−1については、ラック信号(RAC)はIOIFユニット500−2の加算回路501−2で「1」が加算されて「3」であり、スロット信号(SLOT)は「1」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット320−1を第2の増設ラックの最前端の拡張ユニット(3−1)であると認識する。
【0056】
また、第2の増設ラックの拡張ユニット320−2については、ラック信号(RAC)はIOIFユニット500−2の加算回路501−1で「1」が加算されて「3」であり、スロット信号(SLOT)は拡張ユニット320−1の加算回路322で「1」が加算されて「2」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット320−2を第2の増設ラックの拡張ユニット320−1の次の拡張ユニット(3−2)であると認識する。
【0057】
さらに、第2の増設ラックの拡張ユニット320−3については、ラック信号(RAC)はIOIFユニット500−2の加算回路501−1で「2」が加算されて「3」であり、スロット信号(SLOT)は、拡張ユニット320−2の加算回路322で「1」が加算されて「3」であるので、CPUユニット200は、この拡張ユニット320−3を第2の増設ラックの拡張ユニット320−2の次の拡張ユニット(3−3)であると認識する。
【0058】
なお、上記実施形態では、ラックを上下方向に多段に配列した例について説明したが、この発明は、当該ラックが横方向に複数配列される構造のものにも適用することができる。
【0059】
また、上記実施形態においては、スロット信号に1を加算する構成と、ラック信号に1を加算する構成を採用したが、これに代えて、当該スロット信号から1を減算する構成や、当該ラック信号から1を減算する構成を採用してもよく、さらに、その加算値または減算値については、1以外の定数を適用することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、CPUユニットおよび拡張ユニットを配置してなるCPUラックの任意の位置に、IOコントロールユニットを配置するとともに、拡張ユニットを配置してなる増設ラックの任意の位置に、上記IOコントロールユニットに増設ケーブルを介して接続されるIOインターフェースユニットを配置するように構成したので、増設ケーブルの柔軟な配置が可能になり、ノイズ放射が大きい動力線等との隣接を避ける配置を容易に取ることができる。
【0061】
また、この発明によると、上記拡張ユニットに、該拡張ユニットのラック位置を識別するためのラック信号およびラック内のスロット位置を識別するためのスロット信号を設けるとともに、上記スロット信号に定数を加算等して同一ラック内の次の拡張ユニットに渡すスロット加算回路等を設け、上記IOインターフェースユニットに前段のラックからのラック信号に定数を加算等して該IOインターフェースユニットが配置されたラックのラック信号に渡すラック加算回路等を設ける構成を採用したので、増設ケーブルの柔軟な配置を可能にするとともに、各ラック内の拡張ユニットに対して自然なチャネル割り当てが可能になり、ユーザが自然にイメージするCPUラック、増設ラックの順番でのチャネル割り付けを行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わるプログラマブルコントローラシステムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1に示したCPUユニットで認識する個々の拡張ユニットの物理的位置をテーブルで示したものである。
【図3】従来のプログラマブルコントローラシステムの問題点を説明する図である。
【図4】従来のプログラマブルコントローラシステムの他の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
100 電源ユニット
200 CPUユニット
300−1〜300−3 拡張ユニット
301 ASIC
302 加算回路
310−1〜310−3 拡張ユニット
311 ASIC
312 加算回路
320−1〜320−3 拡張ユニット
321 ASIC
322 加算回路
400 IOCユニット
500、500−1、500−2 IOIFユニット
600 配線ダクト
700 増設ケーブル
800、810 終端部
Claims (2)
- 複数の拡張ユニットをそれぞれ配置してなる複数段のラックを有するプログラマブルコントローラシステムにおいて、
上記複数段のラックのうち、CPUユニットおよび拡張ユニットを配置してなるCPUラックの任意の位置に、IOコントロールユニットを配置し、
上記複数段のラックのうち、拡張ユニットを配置してなる増設ラックの任意の位置に、上記IOコントロールユニットに増設ケーブルを介して接続されるIOインターフェースユニットを配置し、
上記各拡張ユニットに、該拡張ユニット自身のラック位置に対応したアドレスを示すラック信号およびラック内のスロット位置に対応したアドレスを示すスロット信号を設けるとともに、上記スロット信号が示すアドレスに定数を加算または減算した結果を同一ラック内の次の拡張ユニットに渡すスロット加算回路またはスロット減算回路を設け、
上記各段のIOインターフェースユニットに、前段のラックからのラック信号が示すアドレスに定数を加算または減算した結果を該IOインターフェースユニットが配置されたラックのラック信号に渡すラック加算回路またはラック減算回路を設けたこと
を特徴とするプログラマブルコントローラシステム。 - 上記IOインターフェースユニットに、該IOインターフェースユニットが配置されたラックのラック信号を、後段のラックに配置されたIOインターフェースユニットへ伝えること
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システム。
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