JP4366860B2 - General-purpose functional circuit and general-purpose unit of a unit constituting a programmable controller - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プログラムに基づいて外部機器のシーケンス制御を行うプログラマブルコントローラを構成するユニットの汎用機能回路及び汎用ユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、プログラマブルコントローラのユニットを開発する場合、同種の機能を有するユニットであっても各ユニット毎に回路設計を行って個別に作製していた。また、作製されるユニットは、CPUユニットを含む他のユニットとの通信を行う必要があるため、CPUやゲートアレイが搭載されることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように個別に回路を開発していては、開発及び商品化までの期間が長くなり、且つ、部品の共通化が困難になる。特に、回路構成や搭載部品が違う場合は個別に品質評価を行うための時間を要する。
【0004】
また、回路にCPUを用いたユニットでは、作製後においてもプログラムを書き換えることで機能の変更が可能であるものの処理速度が遅くなってしまい、特に複数の機能を並列処理することは難しい。また、回路にゲートアレイを用いたユニットでは処理速度が高速であるものの、作製後に機能の変更ができない。さらにゲートアレイを用いる場合、現状においては安価な回路を提供できるが、回路設計後のゲートアレイ化に時間を要する。また、複数の機能を搭載させることを考えた場合、作製後の機能の変更が不可能なため、ゲートアレイ作製段階で全ての機能及びその仕様を決定しておかなければならない。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、複数の機能が簡単に実現できるとともに回路部品の共通化によるコストダウンが図れるプログラマブルコントローラを構成するユニットの汎用機能回路及び汎用ユニットを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、外部機器を接続する外部コネクタと、プログラマブルコントローラを構成するユニットと接続する接続コネクタと、外部コネクタを介して接続される外部機器との間で信号の送受信を行い、外部機器から受信した信号に基づく論理演算を行うとともに演算結果に応じた信号を接続コネクタを介して当該ユニットに送信する機能を少なくとも有した演算処理部とを備え、プログラムを書き換えることで複数種類の機能が選択可能なプログラマブル・ロジック・デバイスにより演算処理部を構成したプログラマブルコントローラを構成するユニットの汎用機能回路において、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスと揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとで演算処理部を構成し、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスがデータを正常にダウンロードしたか否かを検知する検知手段を備え、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは検知手段によりダウンロードの異常が検知された場合に接続コネクタを介してプログラマブルコントローラのユニットに異常を報知するものであって、当該検知手段が不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスからなることを特徴とし、回路の作製後においてもプログラマブル・ロジック・デバイスからなる演算処理部のプログラムを書き換えることで所望の機能に変更することができる。このため、複数の機能が簡単に実現できるとともに回路部品の共通化によるコストダウンが図れるプログラマブルコントローラを構成するユニットの汎用機能回路が実現できる。また、CPUを搭載すること無く、予め定められている通信方式に基づいて揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスにおけるダウンロードの異常を他のプログラマブルコントローラのユニットに報知することができ、しかも、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとして大規模ゲートのものが使用できる。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは、演算処理に要する電圧と、接続コネクタを介したユニットとの送受信に要する電圧との少なくとも2種類の電圧を利用可能としたことを特徴とし、演算処理に要する回路内部の電圧とユニットとの送受信に要する電圧が相違する場合でもユニットとの送受信が可能となる。このため、送受信を行うために2電源間双方向インタフェースICなどの部品を用いる必要がなく、回路の小型化並びにコストダウンが図れる。しかも、回路内部の電圧を低電圧とすれば、低電圧タイプに多くある大規模な揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスが利用でき、消費電力の低減並びに放射ノイズの軽減が図れる。
【0010】
請求項3の発明は、上記目的を達成するために、外部機器を接続する外部コネクタと、プログラマブルコントローラを構成するユニットと接続する接続コネクタと、外部コネクタを介して接続される外部機器との間で信号の送受信を行い、外部機器から受信した信号に基づく論理演算を行うとともに演算結果に応じた信号を接続コネクタを介して当該ユニットに送信する機能を少なくとも有した演算処理部と、演算処理部を収納するとともに外部コネクタ並びに接続コネクタが外表面に露設されたハウジングとを備え、プログラムを書き換えることで複数種類の機能が選択可能なプログラマブル・ロジック・デバイスにより演算処理部を構成したブログラマぶるコントローラの汎用ユニットにおいて、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスと揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとで演算処理部を構成し、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスがプログラムを正常にダウンロードしたか否かを検知する検知手段を備え、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは検知手段によりダウンロードの異常が検知された場合に接続コネクタを介してプログラマブルコントローラのユニットに異常を報知するものであって、当該検知手段が不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスからなることを特徴とし、ユニットの作製後においてもプログラマブル・ロジック・デバイスからなる演算処理部のプログラムを書き換えることで所望の機能に変更することができる。このため、複数の機能が簡単に実現できるとともに回路部品の共通化によるコストダウンが図れるプログラマブルコントローラの汎用ユニットが実現できる。また、CPUを搭載すること無く、予め定められている通信方式に基づいて揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスにおけるダウンロードの異常を他のプログラマブルコントローラのユニットに報知することができ、しかも、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとして大規模ゲートのものが使用できる。
【0011】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは、演算処理に要する電圧と、接続コネクタを介したユニットとの送受信に要する電圧との少なくとも2種類の電圧を利用可能としたことを特徴とし、演算処理に要する回路内部の電圧とユニットとの送受信に要する電圧が相違する場合でもユニットとの送受信が可能となる。このため、送受信を行うために2電源間双方向インタフェースICなどの部品を用いる必要がなく、回路の小型化並びにコストダウンが図れる。しかも、回路内部の電圧を低電圧とすれば、低電圧タイプに多くある大規模な揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスが利用でき、消費電力の低減並びに放射ノイズの軽減が図れる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の実施形態と基本的な構成が共通である参考例について説明する。
図1に本参考例における汎用機能回路の回路ブロック図を示し、図2に本参考例における汎用ユニットAを含むプログラマブルコントローラの正面図を示す。本参考例の汎用機能回路は、図1に示すように外部コネクタ1と、接続コネクタ2と、演算処理部3と、表示部4と、絶縁部5と、電源部6と、設定スイッチ7とを備える。
【0013】
外部コネクタ1は外部機器を接続するものであって、例えば、MIL規格に準拠したコネクタ(所謂MILコネクタ)が用いられる。絶縁部5は、外部コネクタ1と演算処理部3に接続されており、例えば、複数のフォトカプラやトランジスタなどで構成され、外部機器と演算処理部3との間で外部コネクタ1を介して送受信される入出力信号の絶縁をとるものである。なお、電源を必要とする高速のフォトカプラを使用する場合は、外部から供給される電源からフォトカプラへ供給する電源回路を別途設ければよい。
【0014】
接続コネクタ2は演算処理部3に接続されており、後述するようにプログラマブルコントローラのマザーボード20が具備するコネクタ21と接続される。そして、この接続コネクタ3を介して演算処理部3が他のユニット、例えばCPUユニット30等との通信を行う。
【0015】
表示部4は、複数のLEDで構成されており、演算処理部3から与えられる制御信号と表示データに基づいて本参考例の汎用機能回路(汎用ユニットA)の動作状態、例えば、外部コネクタ1に接続される外部機器からの入出力信号のON,OFF状態や内部で生成した機能信号の状態を表示する。設定スイッチ7は演算処理部3の動作状態を設定するスイッチであって、例えば、2ビットのディップスイッチで構成される。而して、演算処理部3では設定スイッチ7の設定状態を読み取り、その設定状態に基づいて動作する。電源部6は、各部に必要な電源を供給するものであって、例えば、接続コネクタ2を介してマザーボード20から供給される電源(DC5V)を内部で必要な電源(DC3.3V)に変換して各部に供給する。
【0016】
演算処理部3は、例えば外部コネクタ1を介して接続される外部機器との間で信号の送受信を行い、外部機器から受信した信号に基づく論理演算を行うとともに演算結果に応じた信号を接続コネクタ2を介してプログラマブルコントローラのCPUユニット30等に送信したり、あるいはCPUユニット30から接続コネクタ2を介して受信した信号に基づく論理演算を行って演算結果に応じた信号を外部コネクタ1を介して外部機器に送信するといった機能を有する。本参考例では、所望の機能をプログラムすることでロジック動作(論理演算等)を実現できるFPGA(フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ)やCPLD(コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス)などのPLD(プログラマブル・ロジック・デバイス)で演算処理部3を構成している。なお、一般にPLDは所謂JTAGポートを具備しており、プリント基板に実装した後においてもJTAGポートを用いてプログラムの書き換えが可能となっている。
【0017】
上述のように構成される本参考例の汎用機能回路を合成樹脂により箱形に形成されたハウジング15に収納することにより、図2に示すような汎用ユニットAが構成できる。ハウジング15の前面略中央には外部コネクタ1を露設するとともに、表示部4の表示面4aが配設してある。また、図示は省略してあるが、ハウジング15の背面には設定スイッチ7と接続コネクタ2が露設してあり、接続コネクタ2をコネクタ21に接続することで汎用ユニットAをマザーボード20に装着する。而して、CPUユニット30とともに他のユニットに電源を供給する電源ユニット31や、外部との信号の入出力に関する機能(IO機能)を有した機能ユニット(例えば、外部機器からの信号を取り込んだり外部機器へ信号を出力する入出力ユニット)32等をマザーボード20には装着することでプログラマブルコントローラを構成する。
【0018】
ところで、機能ユニットの機能としては、上記IO機能以外にも入力時定数機能,割込機能,カウンタ機能,比較出力機能,パルス出力機能,PWM出力機能,位置決め機能等の種々の機能があり、これらの機能を有するユニット、すなわち入力時定数ユニット,割込ユニット,カウンタユニット,比較出力ユニット,パルス出力ユニット,PWM出力ユニット,位置決めユニット等が既に提供されている。なお、上記各機能及びそのユニットの構成並びに動作については周知であるから説明を省略する。
【0019】
而して、本参考例の汎用機能回路では、上述のような種々の機能を実現する演算処理部3をプログラムの書き換えが容易であり且つCPUに比べて処理速度の速いPLDで構成しているため、プログラムを書き換えることで1つの汎用機能回路にて上記IO機能,入力時定数機能,割込機能,カウンタ機能,比較出力機能,パルス出力機能,PWM出力機能,位置決め機能等の種々の機能を実現することができる。このため、複数種類の機能回路について回路構成を共通化することができ、回路部品の共通化が実現できて製造管理が容易となってコストダウン及び在庫の削減が図れる。また、絶縁部5に高速のフォトカプラを使用して外部機器と演算処理部3との間で高速且つ多点の入出力を可能とすることにより、入出力の点数及び絶縁部5の応答速度の許す限り、同一の回路構成においてPLDのプログラム変更のみで、入出力ユニット,割込ユニット,カウンタユニット,パルス出力ユニット,PWM出力ユニット,位置決めユニットなどの種々の機能ユニットを作製することができる。このように複数の機能ユニットに共通に利用可能な汎用ユニットAを提供することにより、機能ユニットの品番集約につながり製造管理が容易になるという利点がある。さらに、回路構成の共通化及びプログラム変更だけで種々の機能ユニットが作製できるという特徴から、機能変更要求や新商品開発の要望があった場合でも、開発時間、開発費用を抑えて対応できる。しかも、将来的に他のユニットと接続するための通信方式が変更又は新規になった場合においても、接続コネクタ2との配線による規制内であれば回路構成を変更せずにPLDのプログラム変更だけで対応できる。
【0020】
一方、エンドユーザにおいても、設備故障時などのメンテナンス用に予備として置いておく機能ユニットが本参考例の汎用ユニットAに統合されるために管理が容易になる。つまり、これまでは設備に導入している機能ユニットの種類分の機能ユニットを予備として持ち、管理する必要があったが、本参考例の汎用ユニットAであれば、それまで重複していた機能ユニットの数が1種類で良いために管理が容易になる。また、これまでは割込ユニット,カウンタユニット,パルス出力ユニットなどを個別にマザーボード20に装着していたために各ユニット分だけ装着用のスペース(所謂マザーボード20のスロット)が必要であったが、本参考例の汎用ユニットAであれば1つのスロットを占有するだけで種々の機能が実現できて省スペース化が図れる。
【0021】
(実施形態1)
ところで、演算処理部3を構成するPLDを大規模で安価なものとする場合、現状では揮発性のPLDが有力となる。しかしながら、揮発性のPLDは電源投入毎にプログラムをダウンロードする必要があり、このダウンロード作業が正常に終了しないと意図する動作を得ることができない。
【0022】
而して、本実施形態は上記課題を解決するために以下に示すような構成を採用したものである。但し、本実施形態の基本構成は参考例と共通であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0023】
図3に示すように本実施形態における演算処理部3は揮発性のPLD3aと、不揮発性のPLD3bと、電源投入時に揮発性PLD3aへダウンロードされるプログラムを格納するROM3cとを備える。揮発性PLD3aは、例えばSRAMベースのFPGAからなり、ROM3cからダウンロードしたプログラムに基づいて動作し、ROM3cに格納するプログラムを変更することでIO機能,入力時定数機能,割込機能,カウンタ機能,比較出力機能,パルス出力機能,PWM出力機能,位置決め機能等の種々の機能を実現することができる。また、不揮発性PLD3bは、例えば、FROMベースのCPLDやEEPROMベースのCPLDからなり、電源投入時における揮発性PLD3aのダウンロード時の異常を検知して、接続コネクタ2を介してCPUユニット30等の他のユニットに上記異常を報知する。
【0024】
次に、電源投入時に不揮発性PLD3bが揮発性PLD3aのダウンロードの異常発生を検知する動作について説明する。
【0025】
不揮発性PLD3bは、ROM3cから揮発性PLD3aにダウンロードするプログラムデータに付加されているチェックビットと揮発性PLD3aから受信したプログラムデータのチェックサム結果とを比較し、両者が一致する場合は異常なし、両者が一致しない場合は異常発生と判断する。さらに、不揮発性PLD3bは、接続コネクタ2と接続された所定の出力ポートを、異常なしと判断した場合にHレベル、異常発生と判断した場合にLレベルとし、異常発生と判断した場合にだけ、他のユニットが接続コネクタ2を介して最初にアクセスに来たタイミングで上記出力ポートの出力をラッチする。その結果、ダウンロードに異常が発生し、且つ、他のユニットから本回路(汎用ユニットA)の状態を問われたときにのみ、上記異常発生を報知する。なお、ダウンロードが正常に終了した場合には、揮発性PLD3aが他のユニットとの通信を行う。
【0026】
上述のように本実施形態では、CPUを搭載すること無く、演算処理部3を構成する揮発性PLD3aの電源投入時におけるダウンロードの異常を不揮発性PLD3bにより検知し、ダウンロードの異常発生を他のユニットに報知することができる。このため、揮発性PLD3aとして大規模ゲートのものが使用できるという利点がある。
【0027】
ところで、接続コネクタ2を介してマザーボード20から入力される供給電圧及び信号電圧は5Vであり、演算処理部3を構成する揮発性PLD3aに動作電圧が3.3Vのものを使用し、不揮発性PLD3bに動作電圧が5Vのものを使用した場合、内部処理に要する電圧(3.3V)と他のユニットとの通信に要する電圧(5V)が相違することになる。このような場合、一般には2電源間双方向インタフェースICなどを用いる必要があり、部品点数の増加を招いてしまう。
【0028】
しかしながら、本実施形態では不揮発性PLD3bとして、演算処理に要する電圧(3.3V)と、接続コネクタ2を介したユニットとの送受信に要する電圧(5V)との少なくとも2種類の電圧を利用可能なデバイスを採用している。
【0029】
次に、演算処理部3による他のユニットとの通信方法について説明する。
【0030】
接続コネクタ2を介して演算処理部3に入力される信号は、不揮発性PLD3bと揮発性PLD3aに入力される。例えば、この信号にはイネーブル信号、アドレス、RD信号、WR信号、データ(入力)などがある。また、揮発性PLD3aで生成された信号で、接続コネクタ2を介して他のユニットに出力する信号(例えば、データ(出力)など)は、不揮発性PLD3bを介して出力する。なお、本データ出力の制御は、揮発性PLD3aからのコントロール信号に基づき、データ入力時はハイインピーダンス状態となる。このように動作電圧が3.3Vの揮発性PLD3aの出力を不揮発性PLD3bにて5Vの信号に変換してから他のユニットに出力するため、ユニット内部の処理電圧(3.3V)と他のユニットと通信する為の電圧(5V)に相違がある場合でも通信が可能となる。このため、2電源間双方向インタフェースICなどの部品が不要となり、回路の小型化を実現でき、且つ、安価な汎用機能回路並びに汎用ユニットAが提供できる。なお、ユニット内部の回路に低電圧(例えば、3.3V)のデバイスを使用できるので、低電圧タイプに多くある大規模の揮発性PLD3aを搭載でき、消費電力の低減や放射ノイズの軽減にもつながる。
【0031】
(実施形態2)
図4に本実施形態の回路ブロック図を示す。但し、本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成及び動作についてのみ説明する。
【0032】
本実施形態は、電源投入時に他のユニット(例えば、CPUユニット30)から接続コネクタ2を介して演算処理部3の揮発性PLD3aにプログラムデータをダウンロードする点に特徴がある。このため、演算処理部3にはダウンロード用のデータを格納するROM3cを設けていない。
【0033】
而して、本実施形態においては、揮発性PLD3aにダウンロードするデータをCPUユニット30のメモリに格納しており、電源投入時に接続コネクタ2を介してCPUユニット30から揮発性PLD3aにダウンロードする。なお、実施形態1と同様に不揮発性PLD3bによってダウンロードの異常発生を監視しており、詳細については実施形態1と共通であるから説明は省略する。
【0034】
而して、CPUユニット30のメモリに格納されるプログラムを変更することにより、IO機能,入力時定数機能,割込機能,カウンタ機能,比較出力機能,パルス出力機能,PWM出力機能,位置決め機能など、種々の機能を有する汎用機能回路、並びに汎用ユニットAが実現できる。なお、CPUユニット30のメモリにプログラムを格納する方法としては、例えば、専用のアプリケーションソフトを用いて上位ホスト上でダウンロードするプログラムを選択し、ユーザプログラムとともにCPUユニット30に送信する方法がある。あるいは、上記各機能を実現するための複数種類のプログラムをインターネットに接続されたWWWサーバやFTPサーバに格納しておき、これらのサーバからインターネットを介して所望のプログラムを一旦上記ホストにダウンロードしてから、ユーザプログラムとともにCPUユニット30に送信する方法などがある。
【0035】
【発明の効果】
請求項1の発明は、外部機器を接続する外部コネクタと、プログラマブルコントローラを構成するユニットと接続する接続コネクタと、外部コネクタを介して接続される外部機器との間で信号の送受信を行い、外部機器から受信した信号に基づく論理演算を行うとともに演算結果に応じた信号を接続コネクタを介して当該ユニットに送信する機能を少なくとも有した演算処理部とを備え、プログラムを書き換えることで複数種類の機能が選択可能なプログラマブル・ロジック・デバイスにより演算処理部を構成したプログラマブルコントローラを構成するユニットの汎用機能回路において、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスと揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとで演算処理部を構成し、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスがデータを正常にダウンロードしたか否かを検知する検知手段を備え、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは検知手段によりダウンロードの異常が検知された場合に接続コネクタを介してプログラマブルコントローラのユニットに異常を報知するものであって、当該検知手段が不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスからなるので、回路の作製後においてもプログラマブル・ロジック・デバイスからなる演算処理部のプログラムを書き換えることで所望の機能に変更することができる。このため、複数の機能が簡単に実現できるとともに回路部品の共通化によるコストダウンが図れるプログラマブルコントローラを構成するユニットの汎用機能回路が実現でき、また、CPUを搭載すること無く、予め定められている通信方式に基づいて揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスにおけるダウンロードの異常を他のプログラマブルコントローラのユニットに報知することができ、しかも、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとして大規模ゲートのものが使用できるという効果がある。
【0037】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは、演算処理に要する電圧と、接続コネクタを介したユニットとの送受信に要する電圧との少なくとも2種類の電圧を利用可能としたので、演算処理に要する回路内部の電圧とユニットとの送受信に要する電圧が相違する場合でもユニットとの送受信が可能となるため、送受信を行うために2電源間双方向インタフェースICなどの部品を用いる必要がなく、回路の小型化並びにコストダウンが図れ、しかも、回路内部の電圧を低電圧とすれば、低電圧タイプに多くある大規模な揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスが利用でき、消費電力の低減並びに放射ノイズの軽減が図れるという効果がある。
【0038】
請求項3の発明は、外部機器を接続する外部コネクタと、プログラマブルコントローラを構成するユニットと接続する接続コネクタと、外部コネクタを介して接続される外部機器との間で信号の送受信を行い、外部機器から受信した信号に基づく論理演算を行うとともに演算結果に応じた信号を接続コネクタを介して当該ユニットに送信する機能を少なくとも有した演算処理部と、演算処理部を収納するとともに外部コネクタ並びに接続コネクタが外表面に露設されたハウジングとを備え、プログラムを書き換えることで複数種類の機能が選択可能なプログラマブル・ロジック・デバイスにより演算処理部を構成したブログラマぶるコントローラの汎用ユニットにおいて、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスと揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとで演算処理部を構成し、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスがプログラムを正常にダウンロードしたか否かを検知する検知手段を備え、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは検知手段によりダウンロードの異常が検知された場合に接続コネクタを介してプログラマブルコントローラのユニットに異常を報知するものであって、当該検知手段が不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスからなるので、ユニットの作製後においてもプログラマブル・ロジック・デバイスからなる演算処理部のプログラムを書き換えることで所望の機能に変更することができるため、複数の機能が簡単に実現できるとともに回路部品の共通化によるコストダウンが図れるプログラマブルコントローラの汎用ユニットが実現でき、また、CPUを搭載すること無く、予め定められている通信方式に基づいて揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスにおけるダウンロードの異常を他のプログラマブルコントローラのユニットに報知することができ、しかも、揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスとして大規模ゲートのものが使用できるという効果がある。
【0040】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、不揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスは、演算処理に要する電圧と、接続コネクタを介したユニットとの送受信に要する電圧との少なくとも2種類の電圧を利用可能としたので、演算処理に要する回路内部の電圧とユニットとの送受信に要する電圧が相違する場合でもユニットとの送受信が可能となるため、送受信を行うために2電源間双方向インタフェースICなどの部品を用いる必要がなく、回路の小型化並びにコストダウンが図れ、しかも、回路内部の電圧を低電圧とすれば、低電圧タイプに多くある大規模な揮発性のプログラマブル・ロジック・デバイスが利用でき、消費電力の低減並びに放射ノイズの軽減が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汎用機能回路の参考例を示す回路ブロック図である。
【図2】本発明の汎用ユニットの参考例を含むプログラマブルコントローラの正面図である。
【図3】本発明の汎用機能回路の実施形態1を示す回路ブロック図である。
【図4】本発明の汎用機能回路の実施形態2を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
1 外部コネクタ
2 接続コネクタ
3 演算処理部
5 絶縁部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a programmable controller that performs sequence control of an external device based on a program.Units that make upThe general-purpose functional circuit and the general-purpose unit are described.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when developing a unit of a programmable controller, even a unit having the same type of function is individually manufactured by designing a circuit for each unit. In addition, since the unit to be manufactured needs to communicate with other units including the CPU unit, a CPU and a gate array are often mounted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, if circuits are individually developed as described above, the period until development and commercialization becomes long, and it becomes difficult to share parts. In particular, when the circuit configuration and mounted parts are different, it takes time to individually evaluate the quality.
[0004]
In addition, in a unit using a CPU as a circuit, the function can be changed by rewriting a program even after production, but the processing speed is slowed down. In particular, it is difficult to process a plurality of functions in parallel. In addition, although a unit using a gate array in a circuit has a high processing speed, the function cannot be changed after fabrication. Further, when a gate array is used, an inexpensive circuit can be provided at present, but it takes time to make a gate array after circuit design. In addition, when considering mounting a plurality of functions, it is impossible to change the functions after fabrication. Therefore, all functions and specifications thereof must be determined at the gate array fabrication stage.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a programmable controller that can easily realize a plurality of functions and reduce costs by sharing circuit components.Units that make upIt is to provide a general-purpose functional circuit and a general-purpose unit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of
[0008]
Claim2The invention of claim1In the invention, the nonvolatile programmable logic device is characterized in that at least two kinds of voltages, that is, a voltage required for arithmetic processing and a voltage required for transmission / reception with the unit via the connection connector can be used. Transmission / reception with the unit is possible even when the voltage in the circuit required for the arithmetic processing is different from the voltage required for transmission / reception with the unit. For this reason, it is not necessary to use a component such as a bidirectional interface IC between two power sources in order to perform transmission / reception, and the circuit can be reduced in size and cost. In addition, if the internal voltage of the circuit is set to a low voltage, a large-scale volatile programmable logic device that is common in the low voltage type can be used, and power consumption and radiation noise can be reduced.
[0010]
Claim3The invention ofIn order to achieve the above object, signals are transmitted and received between an external connector for connecting an external device, a connection connector for connecting a unit constituting the programmable controller, and an external device connected via the external connector, An arithmetic processing unit having at least a function of performing a logical operation based on a signal received from an external device and transmitting a signal according to the operation result to the unit via the connection connector, and storing the arithmetic processing unit and an external connector, In a general-purpose unit of a blogger controller that includes a housing with a connection connector exposed on the outer surface and configured an arithmetic processing unit with a programmable logic device that can select multiple types of functions by rewriting the program,A non-volatile programmable logic device and a volatile programmable logic device constitute an arithmetic processing unit, and detection means for detecting whether or not the volatile programmable logic device has successfully downloaded a program. The nonvolatile programmable logic device notifies the unit of the programmable controller via the connector when a download abnormality is detected by the detection means.The detection means comprises a nonvolatile programmable logic deviceIt is characterized byEven after the unit is manufactured, the program can be changed to a desired function by rewriting the program of the arithmetic processing unit composed of the programmable logic device. For this reason, it is possible to realize a general-purpose unit of a programmable controller that can easily realize a plurality of functions and can reduce the cost by sharing circuit components. Also,Without loading a CPU, download errors in volatile programmable logic devices can be reported to other programmable controller units based on a predetermined communication method, and volatile programmable A large-scale gate can be used as a logic device.
[0011]
Claim4The invention of claim3In the invention, the nonvolatile programmable logic device is characterized in that at least two kinds of voltages, that is, a voltage required for arithmetic processing and a voltage required for transmission / reception with the unit via the connection connector can be used. Transmission / reception with the unit is possible even when the voltage in the circuit required for the arithmetic processing is different from the voltage required for transmission / reception with the unit. For this reason, it is not necessary to use a component such as a bidirectional interface IC between two power sources in order to perform transmission / reception, and the circuit can be reduced in size and cost. In addition, if the internal voltage of the circuit is set to a low voltage, a large-scale volatile programmable logic device that is common in the low voltage type can be used, and power consumption and radiation noise can be reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before describing an embodiment of the present invention, a reference example having a basic configuration in common with the embodiment of the present invention will be described.
Figure 1Reference exampleShows a circuit block diagram of the general-purpose functional circuit in Fig.Reference exampleThe front view of the programmable controller containing the general purpose unit A in FIG. BookReference exampleAs shown in FIG. 1, the general-purpose functional circuit includes an
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Book configured as aboveReference example2 is housed in a housing 15 formed in a box shape with a synthetic resin, a general-purpose unit A as shown in FIG. 2 can be configured. The
[0018]
By the way, there are various functions such as an input time constant function, an interrupt function, a counter function, a comparison output function, a pulse output function, a PWM output function, and a positioning function in addition to the above-mentioned IO functions. Units having the above functions, that is, an input time constant unit, an interrupt unit, a counter unit, a comparison output unit, a pulse output unit, a PWM output unit, a positioning unit and the like have already been provided. In addition, since each said function and the structure and operation | movement of its unit are known, description is abbreviate | omitted.
[0019]
Thus, the bookReference exampleIn the general-purpose function circuit, the
[0020]
On the other hand, the end user also has a functional unit that is reserved as a spare for maintenance in the event of equipment failure.Reference exampleSince it is integrated into the general-purpose unit A, management becomes easy. In other words, until now it was necessary to have and manage as many functional units as the types of functional units installed in the equipment.Reference exampleThe general-purpose unit A can be easily managed because only one type of functional unit may be used. In the past, since an interrupt unit, a counter unit, a pulse output unit, and the like were individually mounted on the
[0021]
(Embodiment1)
By the way, when making PLD which comprises the
[0022]
Thus, the present embodiment employs the following configuration in order to solve the above problems. However, the basic configuration of this embodiment isReference exampleTherefore, the same reference numerals are given to the common components and the description thereof is omitted.
[0023]
As shown in FIG. 3, the
[0024]
Next, an operation in which the
[0025]
The
[0026]
As described above, in the present embodiment, a download abnormality at the time of power-on of the
[0027]
By the way, the supply voltage and the signal voltage input from the
[0028]
However, in the present embodiment, as the
[0029]
Next, a communication method with other units by the
[0030]
A signal input to the
[0031]
(Embodiment2)
FIG. 4 shows a circuit block diagram of the present embodiment. However, the basic configuration of this embodiment is the embodiment.1Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only the configuration and operation that characterize the present embodiment will be described.
[0032]
The present embodiment is characterized in that the program data is downloaded from another unit (for example, the CPU unit 30) to the
[0033]
Thus, in this embodiment, data to be downloaded to the
[0034]
Thus, by changing the program stored in the memory of the
[0035]
【The invention's effect】
The invention of
[0037]
Claim2The invention of claim1In the present invention, the nonvolatile programmable logic device can use at least two kinds of voltages, that is, a voltage required for arithmetic processing and a voltage required for transmission / reception with the unit via the connection connector. Even when the required internal voltage of the circuit is different from the voltage required for transmission / reception with the unit, transmission / reception with the unit is possible. Therefore, there is no need to use components such as a bi-directional interface IC between two power supplies for transmission / reception. If the internal voltage of the circuit is low, the large-scale volatile programmable logic devices that are common in low-voltage types can be used, reducing power consumption and radiating noise. There is an effect that can be reduced.
[0038]
Claim3The invention transmits / receives a signal between an external connector for connecting an external device, a connection connector for connecting a unit constituting a programmable controller, and an external device connected via the external connector, and receiving the signal from the external device. The arithmetic processing unit having at least a function of performing a logical operation on the basis of the processed signal and transmitting a signal according to the operation result to the unit via the connection connector, and storing the arithmetic processing unit, and the external connector and the connection connector are externally connected. Computation processing unit is composed of a programmable logic device that has a housing exposed on the surface and can select multiple types of functions by rewriting the programIn the general-purpose unit of the Blogramaburu controller, a non-volatile programmable logic device and a volatile programmable logic device constitute an arithmetic processing unit, and the volatile programmable logic device successfully downloaded the program. A non-volatile programmable logic device that detects whether or not a download abnormality is detected by the detection means, and notifies the abnormality of the programmable controller unit via the connection connector. , The detection means comprises a nonvolatile programmable logic deviceTherefore, even after the unit is manufactured, it can be changed to the desired function by rewriting the program of the arithmetic processing unit consisting of the programmable logic device, so that a plurality of functions can be easily realized and the circuit parts can be shared. A programmable controller general-purpose unit that can reduce costs can be realized.Also, it is possible to notify other programmable controller units of download abnormalities in a volatile programmable logic device based on a predetermined communication method without mounting a CPU, and in addition, it is volatile. Large-scale gates can be used as programmable logic devicesThere is an effect.
[0040]
Claim4The invention of claim3In the present invention, the nonvolatile programmable logic device can use at least two kinds of voltages, that is, a voltage required for arithmetic processing and a voltage required for transmission / reception with the unit via the connection connector. Even when the required internal voltage of the circuit is different from the voltage required for transmission / reception with the unit, transmission / reception with the unit is possible. Therefore, there is no need to use components such as a bi-directional interface IC between two power supplies for transmission / reception. If the internal voltage of the circuit is low, the large-scale volatile programmable logic devices that are common in low-voltage types can be used, reducing power consumption and radiating noise. There is an effect that can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a general-purpose functional circuit according to the present invention.Reference exampleFIG.
FIG. 2 shows the general-purpose unit of the present invention.Reference exampleFIG.
FIG. 3 shows an embodiment of a general-purpose functional circuit according to the present invention.1FIG.
FIG. 4 is an embodiment of a general-purpose functional circuit according to the present invention.2FIG.
[Explanation of symbols]
1 External connector
2 Connector
3 Operation processing section
5 Insulation part
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