JP4549926B2 - Programmable control device - Google Patents
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Description
本発明は、終端抵抗によって終端されたケーブルによって、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置に関するものであり、特に、ケーブルに発生した断線箇所を特定するプログラマブルコントロール装置に関するものである。 The present invention relates to a programmable control device in which a master station and a plurality of slave stations are multidrop-wired by a cable terminated by a termination resistor, and more particularly, to a programmable control device that identifies a disconnection point generated in a cable. Is.
ファクトリーオートメーション(FA)システムに用いられるプログラマブルコントロール装置は、マスタ局と複数のスレーブ局とをマルチドロップ配線によって接続したネットワークを構築してマスタ局が各スレーブ局と相互通信を行ってスレーブ局を制御する。 Programmable control devices used in factory automation (FA) systems build a network in which a master station and multiple slave stations are connected by multidrop wiring, and the master station communicates with each slave station to control the slave station To do.
マルチドロップ配線では、各スレーブ局がマスタ局から送信されたフレーム、またはマスタ局が各スレーブ局から送信されたフレームを正常に受信するために、マスタ局が送信する信号の伝送路におけるインピーダンスマッチングをとって信号の反射を抑える終端抵抗を備える必要がある。 In multi-drop wiring, in order for each slave station to normally receive a frame transmitted from the master station or a frame transmitted from each slave station, the master station performs impedance matching on the transmission path of the signal transmitted by the master station. Therefore, it is necessary to provide a termination resistor that suppresses signal reflection.
マルチドロップ配線に用いるケーブルが断線した場合、終端抵抗が接続されていない状態となり、マスタ局が送信するフレームの信号と伝送路におけるインイーダンスのマッチングが取れなくなって信号が乱れる。そのため、マスタ局および各スレーブ局は正常にフレームを受信することができなくなる。すなわち、通信不可状態となる。 When the cable used for the multi-drop wiring is disconnected, the terminating resistor is not connected, and the signal of the frame transmitted from the master station cannot be matched with the impedance in the transmission path, thereby disturbing the signal. Therefore, the master station and each slave station cannot receive the frame normally. That is, the communication is disabled.
このような場合、ケーブルの断線箇所を特定するためには、作業者が、スレーブ局が設置されている場所、たとえば、工場の現場まで行ってケーブルの断線箇所を目視で探さなければならなかった。そのため、特に、ケーブルが工場内に広く張り巡らされている場合などは、断線箇所を特定するために多大な時間を要するという問題があった。 In such a case, in order to identify the disconnection point of the cable, the worker had to go to the place where the slave station is installed, for example, the factory site to visually find the disconnection point of the cable. . For this reason, there is a problem that it takes a lot of time to identify the disconnection part, particularly when the cable is widely spread in the factory.
このような問題を改善するために、従来からケーブルの断線箇所を特定するための種々の技術が考えられている。たとえば、特許文献1に記載の従来技術には、マスタユニット(マスタ局)と複数のスレーブ局とがフィールドバスによって接続されるシステムにおいて、正常時には、終端抵抗が必要な高速のボーレート(通信速度)でマスタ局と各スレーブ局とが相互通信を行い、フィールドバスが断線した場合には、終端抵抗が不在な状態でも通信可能な低速のボーレートに切り替えて断線箇所までのスレーブ局とマスタ局とが継続して通信を行う技術が開示されている。
In order to improve such a problem, various techniques for identifying a disconnection portion of a cable have been conventionally considered. For example, in the prior art described in
具体的には、マスタ局が、一定期間、所定の数のスレーブ局から応答がない場合にフィールドバスに異常が発生したと判定して断線チェックを実行する。断線チェックの結果、断線が発生したと判定した場合には、マスタ局は、終端抵抗が不在な状態でも通信可能な低速のボーレートに切り替える。一方、各スレーブ局は、マスタ局から指定された通信速度に合わせて、自己の通信インタフェースで処理するボーレートを変更する自動速度追従機能を備え、自動速度追従機能によってマスタ局からのフレームを受信する。これにより、断線箇所よりもマスタ局に近い位置に配置されているスレーブ局との通信が可能となり、どのスレーブ局が接続されているかを特定することができ、断線箇所を特定することを可能にしている。 Specifically, the master station determines that an abnormality has occurred in the field bus when there is no response from a predetermined number of slave stations for a certain period of time, and performs a disconnection check. As a result of the disconnection check, when it is determined that a disconnection has occurred, the master station switches to a low-speed baud rate at which communication is possible even in the absence of a termination resistor. On the other hand, each slave station has an automatic speed tracking function that changes the baud rate processed by its own communication interface according to the communication speed specified by the master station, and receives frames from the master station by the automatic speed tracking function. . This makes it possible to communicate with a slave station that is located closer to the master station than the disconnection location, identify which slave station is connected, and specify the disconnection location. ing.
また、特許文献2に記載の従来技術には、親局(マスタ局)と複数の子局(スレーブ局)とが従属接続されるシステムにおいて、各スレーブ局が、下流側のスレーブ局との間のデータ線の電位が断線によって電源電圧の中間レベルになったことを検出するウィンドウコンパレータを備え、一定期間データ線の電位が電源電圧の中間レベルである場合には、LEDを点灯させる技術が開示されている。 Further, in the prior art described in Patent Document 2, in a system in which a master station (master station) and a plurality of slave stations (slave stations) are cascade-connected, each slave station is connected to a downstream slave station. Disclosed is a technology that includes a window comparator that detects that the potential of the data line has become an intermediate level of the power supply voltage due to disconnection, and turns on the LED when the potential of the data line is at the intermediate level of the power supply voltage for a certain period of time Has been.
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、マスタ局が高速のボーレートから低速のボーレート、または低速のボーレートから通常モードのボーレートに切り替えてフレームを送信し、スレーブ局が自動速度追従機能によってマスタ局からのフレームを受信するようにしているので、モードの切り替えに時間がかかるという問題があった。たとえば、断線が発生した箇所を特定した後に断線を修復した場合、マスタ局が高速のボーレートでフレームを送信しても、スレーブ局はすぐにフレームを受信することはできないという問題があった。
However, in the prior art described in
また、上記特許文献2に記載の従来技術では、スレーブ局が断線を検出してLEDを点灯させるようにしているので、各スレーブ局に断線を検出するための、分圧抵抗やウィンドウコンパレータ、タイマ回路などを備える必要があり、スレーブ局の回路規模が大きくなるという問題があった。 In the prior art described in Patent Document 2, since the slave station detects the disconnection and turns on the LED, the voltage dividing resistor, window comparator, timer for detecting the disconnection in each slave station is used. There is a problem that the circuit scale of the slave station becomes large because it is necessary to provide a circuit or the like.
さらに、上記特許文献2に記載の従来技術では、LEDを点灯させることで断線箇所を特定することはできるが、断線を修復した後に通常動作への移行に関する技術については開示されていない。 Furthermore, in the prior art described in Patent Document 2, the disconnection location can be specified by turning on the LED, but a technique relating to the transition to the normal operation after repairing the disconnection is not disclosed.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定するとともに、断線が復旧したことをスレーブ局に通知することなく直ちに通常の通信を行うことができるプログラマブルコントロール装置を得ることを第1の目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and when a disconnection occurs in a cable in which a master station and a plurality of slave stations are connected by a multidrop wiring, the disconnection point is specified and the disconnection is restored. It is a first object to obtain a programmable control device that can immediately perform normal communication without notifying the slave station of.
第2の目的は、スレーブ局の回路規模を抑制しつつ、マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定することができるプログラマブルコントロール装置を得ることである。 The second purpose is a programmable control device capable of specifying a disconnection location when a disconnection occurs in a cable in which a master station and a plurality of slave stations are connected by a multidrop wiring while suppressing the circuit scale of the slave station. Is to get.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は信号の反射による影響を抑制する終端抵抗によって終端されたケーブルに、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置において、前記マスタ局は、通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、前記通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記複数のスレーブ局との通信を行って前記ケーブルの異常を検出する中央制御部と、を備え、前記各スレーブ局は、前記通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、前記断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記マスタ局との通信を行うとともに、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を継続して行い、前記断線診断モード時に前記通常系受信部によってフレームを受信した場合には、前記断線診断モードから前記通常モードに移行して前記通常系受信部および前記通常系送信部を用いて前記マスタ局との通信を行う中央制御部と、を備え、前記各スレーブ局は、前記通常モードでは、前記診断系受信部によるフレームの受信処理を行うことなく、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を行い、前記断線診断モードでは、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を行いながら、前記診断系受信部によるフレームの受信処理を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a programmable control in which a master station and a plurality of slave stations are multidrop-wired to a cable terminated by a termination resistor that suppresses the influence of signal reflection. In the apparatus, the master station includes a normal system receiving unit that receives a frame at a baud rate in a normal mode, a normal system transmitting unit that transmits a frame at a baud rate in the normal mode, and a disconnection diagnosis mode lower than the baud rate in the normal mode A diagnostic system receiving unit that receives frames at a baud rate of the above, a diagnostic system transmitting unit that transmits frames at a baud rate in the disconnection diagnostic mode, and a normal system receiving unit addressed to the own station within a predetermined disconnection diagnostic mode switching time Disconnection diagnosis mode when no frame can be received. A central control unit that detects an abnormality of the cable by performing communication with the plurality of slave stations using the diagnostic system transmission unit and the diagnostic system reception unit, and each of the slave stations, A normal system receiving unit that receives a frame at the baud rate in the normal mode; a normal system transmitting unit that transmits a frame at the baud rate in the normal mode; a diagnostic system receiving unit that receives a frame at the baud rate in the disconnection diagnostic mode; Diagnostic transmission unit that transmits a frame at the baud rate in the disconnection diagnosis mode, and disconnection diagnosis when a frame addressed to itself cannot be received by the normal reception unit within a predetermined disconnection diagnosis mode switching time. While shifting to the mode and performing communication with the master station using the diagnostic system transmission unit and the diagnostic system reception unit, When the normal system receiving unit continuously performs frame reception processing and the normal system receiving unit receives a frame during the disconnection diagnostic mode, the normal system shifts from the disconnection diagnostic mode to the normal mode. A central control unit that communicates with the master station using the reception unit and the normal system transmission unit, and each slave station performs frame reception processing by the diagnostic system reception unit in the normal mode Without performing a frame reception process by the normal system reception unit, and in the disconnection diagnosis mode, performing a frame reception process by the diagnosis system reception unit while performing a frame reception process by the normal system reception unit. Features.
この発明によれば、マスタ局および複数のスレーブ局は、予め定められた診断モード切替時間内に通常モードのボーレートによって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによって通信を行い、マスタ局および複数のスレーブ局が接続されるケーブルの異常箇所を検出するとともに、複数のスレーブ局は、断線診断モード時にも通常モードのボーレートによる受信処理を継続して行うようにしているので、マスタ局および複数のスレーブ局がマルチドロップ配線によって接続されるケーブルに断線が発生した場合に断線箇所を特定するとともに、断線が復旧したことをスレーブ局に通知することなく直ちに通常モードのボーレートによる通信を行うことができるプログラマブルコントロール装置を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the master station and the plurality of slave stations shift to the disconnection diagnosis mode when a frame addressed to the own station cannot be received at the baud rate of the normal mode within a predetermined diagnosis mode switching time. The communication is performed at the baud rate of the disconnection diagnosis mode lower than the baud rate of the normal mode, and the abnormal position of the cable to which the master station and the plurality of slave stations are connected is detected. Since the reception processing at the baud rate in the normal mode is continuously performed, when the disconnection occurs in the cable connected by the multi-drop wiring between the master station and multiple slave stations, the disconnection point is specified and the disconnection is detected. Immediately switch to normal mode baud rate without notifying slave station of recovery An effect that can be obtained programmable control device capable of communicating that.
以下に、本発明にかかるプログラマブルコントロール装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a programmable control apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1〜図10を用いてこの発明の実施の形態1を説明する。図1は、この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態1の構成を示す図である。図1において、プログラマブルコントロール装置は、装置内の通信を制御する1台のマスタ局1と、複数台(この場合は5台)のスレーブ局2a〜2eとがケーブル9にマルチドロップ配線によって接続され、ケーブル9は、終端抵抗7,8によって終端されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a programmable control apparatus according to
図2は、図1に示したマスタ局1の構成を示すブロック図である。図1において、マスタ局1は、スレーブ局2a〜2eとのフレームの送受信を行う通信処理部10と、通常モードまたは断線診断モードの切り替えや、スレーブ局2a〜2eを通信によって制御する上位処理を実行するとともに、通信処理部10を統括的に制御する中央制御部30と、を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
通信処理部10は、通常モード時の送信処理を行う通常系送信部14と、通常モード時の受信処理を行う通常系受信部18と、断線診断モード時の送信処理を行う診断系送信部24と、断線診断モード時の受信処理を行う診断系受信部28と、通常系送信部14または診断系送信部24から出力されるフレームを選択してケーブル9に出力するMUX部31と、ケーブル9から入力される信号のノイズ成分を除去するノイズフィルタ40と、ノイズフィルタ40によってノイズ成分が除去された信号を通常系受信部18または診断系受信部28に出力するフレームスイッチング部41とを備えている。
The
通常系送信部14は、中央制御部30によって設定されるデータ(送信データ)を格納する通常系送信バッファメモリ11と、通常系送信バッファメモリ11に格納されたデータにアドレスやステータスを設定したフレームを生成する通常系アドレス・ステータス生成部12と、通常系アドレス・ステータス生成部12によって生成されたフレームを予め定められた通常モードのボーレートでMUX部31に出力する通常系フレーム生成部13とを備えている。通常モードのボーレートは、終端抵抗7,8によって信号の反射の影響が抑制されて通信可能となる速度である。
The
通常系受信部18は、フレームスイッチング部41から入力される信号から予め定められた通常モードのボーレートによってフレームを検出する通常系フレーム検出部15と、通常系フレーム検出部15によって検出されたフレームが自局宛てのフレームであるか否かを解析する通常系アドレス・ステータス解析部16と、通常系アドレス・ステータス解析部16によって自局宛てのフレームであると判定されたフレームを格納する通常系受信バッファメモリ17とを備えている。
The normal
診断系送信部24は、中央制御部30によって設定されるデータ(断線診断のデータ)を格納する診断系送信バッファメモリ21と、診断系送信バッファメモリ21に格納されたデータにアドレスやステータスを設定した断線診断フレームを生成する診断系アドレス・ステータス生成部22と、診断系アドレス・ステータス生成部22によって生成されたフレームを予め定められた断線診断モードのボーレートでMUX部31に出力する診断系フレーム生成部23とを備えている。断線診断モード時のボーレートは、ケーブル9が断線して終端抵抗7または終端抵抗8が接続されていない状態でも断線診断フレームを正常に受信できる速度であればよく、通常モードのボーレートより低い値であり、たとえば、100bps程度の速度でもよいし、1Kbps程度の速度としてもよい。
The
診断系受信部28は、フレームスイッチング部41から入力される信号から予め定められた断線診断モードのボーレートによってフレームを検出する診断系フレーム検出部25と、診断系フレーム検出部25によって検出されたフレームが自局宛てのフレームであるか否かを解析する診断系アドレス・ステータス解析部26と、診断系アドレス・ステータス解析部26によって自局宛てのフレームであると判定されたフレームを格納する診断系受信バッファメモリ27とを備えている。
The diagnostic
中央制御部30は、スレーブ局2a〜2eからのフレームの受信状態に基づいて通常モードから断線診断モードへの切り替えを行うとともに、図示しない入力部からの指示に基づいて断線診断モードから通常モードへの切り替えを行う。
The
中央制御部30は、通常モード時には、通常系送信部14および通常系受信部18を用いてスレーブ局2a〜2eを通信によって制御する。中央制御部30は、通常モード時には、通常系送信部14の通常系フレーム生成部13から入力されるフレームを選択するようにMUX部31を制御するとともに、ノイズフィルタ40から入力される信号を通常系受信部18の通常系フレーム検出部15に出力するようにフレームスイッチング部41を制御する。
In the normal mode, the
中央制御部30は、断線診断モード時には、診断系送信部24および診断系受信部28を用いてスレーブ局2a〜2eと通信を行いケーブル9の断線箇所を特定する。中央制御部30は、断線診断モード時には、診断系送信部24の診断系フレーム生成部23から入力されるフレームを選択するようにMUX部31を制御するとともに、ノイズフィルタ40から入力される信号を診断系受信部28の診断系フレーム検出部25に出力するようにフレームスイッチング部41を制御する。
In the disconnection diagnosis mode, the
図1に示したスレーブ局2a〜2eは、全て同じ機能を備えている。図3に示したスレーブ局2aの構成を示すブロック図を参照してスレーブ局の機能を説明する。図3に示したスレーブ局2aは、先の図2に示したマスタ局1の中央制御部30の代わりに、中央制御部30aを備えている。図2に示したマスタ局1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
The
中央制御部30aは、マスタ局1からのフレームの受信状態に基づいて、通常モードと断線診断モードとの切り替えを行う。
The
中央制御部30aは、通常モード時には、通常系送信部14および通常系受信部18を用いてマスタ局1と通信を行い、マスタ局1からのフレームに基づいて動作する。中央制御部30aは、通常モード時には、通常系送信部14の通常系フレーム生成部13から入力されるフレームを選択するようにMUX部31を制御するとともに、ノイズフィルタ40から入力される信号を通常系受信部18の通常系フレーム検出部15に出力するようにフレームスイッチング部41を制御する。
In the normal mode, the
中央制御部30aは、断線診断モード時には、診断系送信部24、診断系受信部28を用いてマスタ局1と通信を行うとともに、通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部18も動作させる。中央制御部30aは、断線診断モード時には、診断系送信部24の診断系フレーム生成部23から入力されるフレームを選択するようにMUX部31を制御するとともに、ノイズフィルタ40から入力される信号を診断系受信部28の診断系フレーム検出部25、および通常系受信部18の通常系フレーム検出部15に出力するようにフレームスイッチング部41を制御する。
In the disconnection diagnosis mode, the
また、中央制御部30aは、通常モード時に、予め定められた断線診断モード切替時間の間、マスタ局1から自局あてのフレームを受信しなかった場合、断線診断モードに切り替え、断線診断モード時に、通常系受信部18によってマスタ局1から自局宛てのフレームを受信した場合、断線診断モードから通常モードに切り替える。
Further, when the
つぎに、図1〜図7を参照してこの発明におけるプログラマブルコントロール装置の動作を説明する。まず、図4のフローチャートを参照してマスタ局1の送信動作について説明する。断線診断モードではない場合(ステップS100,No)、すなわち通常モードの場合、中央制御部30は、送信すべきデータを通常系送信バッファメモリ11に格納する(ステップS101)。このとき、送信すべきデータには、データと、データの送信先のアドレス(この場合はスレーブ局2a〜2eのアドレス)、およびステータスが含まれている。
Next, the operation of the programmable control device according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, the transmission operation of the
通常系アドレス・ステータス生成部12は、通常系送信バッファメモリ11に格納されたデータに基づいて送信するフレームを生成する(ステップS102)。一般的にフレームは、フラグシーケンスA、送信先アドレス、送信元アドレス、ステータス、データ、およびフラグシーケンスBで構成される。通常系アドレス・ステータス生成部12は、通常系送信バッファメモリ11に格納されているデータに基づいて、送信先アドレス、ステータス、およびデータを設定し、フラグシーケンスAにフレームの先頭を示すコードを設定し、送信元アドレスに自局のアドレスを設定し、フラグシーケンスBにフレームの最後を示すコードを設定する。通常系アドレス・ステータス生成部12は、生成したフレームを通常系フレーム生成部13に出力する。
The normal system address /
通常系フレーム生成部13は、フレームを通常モードのボーレートでMUX部31を介してケーブル9に送信する(ステップS103)。
The normal
一方、断線診断モードの場合(ステップS100,Yes)、中央制御部30は、断線診断用のデータを診断系送信バッファメモリ21に格納する(ステップS104)。後述するが、断線診断フレームには、付加するデータは存在しない。そのため、中央制御部30は、断線診断フレームを送信するスレーブ局2a〜2eのアドレスのみを診断系送信バッファメモリ21に格納する。
On the other hand, in the disconnection diagnosis mode (step S100, Yes), the
診断系アドレス・ステータス生成部22は、予め定められたフレームフォーマットに基づいて送信するフレームを生成する(ステップS105)。断線診断フレームは、図5に示すように、フラグシーケンスA、送信先アドレス、ステータス、およびフラグシーケンスBで構成される。診断系アドレス・ステータス生成部22は、フラグシーケンスAにフレームの先頭を示すコードを設定し、送信先アドレスに診断系送信バッファメモリ21に格納されているスレーブ局2a〜2eのアドレスを設定し、ステータスに断線診断実施を示すステータスを設定し、フラグシーケンスBにフレームの最後を示すコードを設定する。診断系アドレス・ステータス生成部22は、生成した断線診断フレームを診断系フレーム生成部23に出力する。
The diagnostic system address /
診断系フレーム生成部23は、断線診断フレームを断線診断モードのボーレートでMUX部31を介してケーブル9に送信する(ステップS106)。
The diagnostic
つぎに、図6のフローチャートを参照してマスタ局1の受信動作について説明する。ノイズフィルタ40は、ケーブルからの信号からノイズ成分を除去した信号をフレームスイッチング部41に出力する。断線診断モードではない場合(ステップS200,No)、すなわち通常モードの場合、フレームスイッチング部41は、ノイズフィルタ40からの信号を通常系フレーム検出部15に出力する(ステップS201)。
Next, the reception operation of the
通常系フレーム検出部15は、通常モードのボーレートでフレームを検出する(ステップS202)。たとえば、通常系フレーム検出部15は、通常モードのボーレートに基づいて信号をサンプリングしてフレームの先頭を示すコード、すなわちフラグシーケンスAによってフレームの先頭を検出する。通常系フレーム検出部15は、検出したフレームを通常系アドレス・ステータス解析部16に出力する。
The normal
通常系アドレス・ステータス解析部16は、フレーム内の送信先アドレス、送信元アドレス、ステータス、およびデータの設定値に基づいてフレームを解析する(ステップS203)。通常系アドレス・ステータス解析部16は、送信先アドレスに設定されているアドレスと自局のアドレスとを比較して、検出したフレームが自局宛てのフレームであるか否かを判定する(ステップS204)。判定の結果フレームが自局宛てではない場合、通常系フレーム検出部15がフレームを検出するステップS202に戻る。判定の結果フレームが自局宛ての場合、通常系アドレス・ステータス解析部16は、受信データ(送信元アドレス、ステータス、およびデータ)を通常系受信バッファメモリ17に格納する(ステップS205)。
The normal system address /
通常系アドレス・ステータス解析部16が通常系受信バッファメモリ17に受信データを格納したことを通知する割込み通知、またはポーリングによって通常系受信バッファメモリ17に受信データが格納されたことを認識すると、中央制御部30は、通常系受信バッファメモリ17に格納されている受信データを読み出して通常モードにおける所定の処理を実行する(ステップS206)。所定の処理とは、一般的なスレーブ局2a〜2eの制御処理である。
When the normal system address /
一方、断線診断モードの場合(ステップS200,Yes)、フレームスイッチング部41はノイズフィルタ40からの信号を診断系フレーム検出部25に出力する(ステップS207)。
On the other hand, in the disconnection diagnosis mode (step S200, Yes), the
診断系フレーム検出部25は、断線診断モードのボーレートで断線診断フレームを検出する(ステップS208)。たとえば、診断系フレーム検出部25は、断線診断モードのボーレートに基づいて信号をサンプリングして断線診断応答フレームの先頭を示すコード、すなわちフラグシーケンスAによって断線診断応答フレームの先頭を検出する。診断系フレーム検出部25は、検出した断線診断応答フレームを診断系アドレス・ステータス解析部26に出力する。
The diagnostic
診断系アドレス・ステータス解析部26は、断線診断応答フレームを解析する(ステップS208)。断線診断応答フレームは、図7に示すように、フラグシーケンスA、送信元アドレス、ステータス、およびフラグシーケンスBで構成される。断線診断応答フレームは、自局が送信した断線診断フレームがそのまま転送された形となる。診断系アドレス・ステータス解析部26は、断線診断応答フレーム内の送信元アドレスに設定されているアドレスが断線診断応答フレームを送信したスレーブ局2a〜2eのアドレスであるか否か、すなわち自局が送信した断線診断フレームに対する応答フレームであるか否かを判定する(ステップS210)。判定の結果が断線診断応答とフレームではない場合、診断系フレーム検出部25が断線診断応答フレームを検出するステップS208に戻る。判定の結果が断線診断応答フレームの場合、診断系アドレス・ステータス解析部26は、断線診断応答フレームを診断系受信バッファメモリ27に格納する(ステップS211)。
The diagnostic system address /
診断系アドレス・ステータス解析部26が診断系受信バッファメモリ27に受信データを格納したことを通知する割込み通知、またはポーリングによって診断系受信バッファメモリ27に受信データが格納されたことを認識すると、中央制御部30は、診断系受信バッファメモリ27に格納されている受信データを読み出して断線診断モードにおける処理を実行する(ステップS212)。具体的には、つぎにスレーブ局2a〜2eに断線診断フレームを送信する動作に移行する。
When the diagnosis system address /
つぎに、マスタ局1のモード切替動作について説明する。通常モード時に、中央制御部30は、有効フレーム(自局宛てのフレーム)を受信すると、自局の計時機能を用いて時間の計測を開始し、有効フレームを受信する毎に計測時間をクリアして再計測を繰り返す。計測している時間が予め定められた断線診断モード切替時間を超えた場合、すなわち、断線診断モード切替時間内に有効フレームを受信することができなかった場合、中央制御部30は、通常モードから断線診断モードに切り替えて、診断系送信部24および診断系受信部28を用いた断線診断モードの動作を実行する。また、中央制御部30は、図示しない入力部からの指示に基づいて、断線診断モードから通常モードに切り替える。
Next, the mode switching operation of the
つぎに、スレーブ局2aを例に挙げて、スレーブ局の動作を説明する。なお、スレーブ局2aの動作は、マスタ局1の動作とほぼ同じであるので、詳細な説明は省略し、相違点のみを説明する。
Next, taking the
まず、スレーブ局2aの受信動作を説明する。スレーブ局2aの受信動作は、先の図6のフローチャートを参照して説明したマスタ局1の受信動作とほぼ同じであり、相違点は、断線診断モード時に、フレームスイッチング部41がノイズフィルタ40からの信号を診断系受信部28の診断系フレーム検出部25だけでなく、通常系受信部18の通常系フレーム検出部15にも出力し、断線診断モード時にも通常モードのボーレートによるフレームを受信することを可能にしている点である。
First, the reception operation of the
つぎに、スレーブ局2aの送信動作を説明する。スレーブ局2aの送信動作は、先の図4のフローチャートを参照して説明したマスタ局1の送信動作とほぼ同じであり、相違点は、診断系アドレス・ステータス生成部22が先の図7に示した断線診断用応答フレームを生成することである。
Next, the transmission operation of the
つぎに、スレーブ局2aのモード切替動作を説明する。スレーブ局2aが通常モードから断線診断モードに切り替える動作はマスタ局1と同様に、中央制御部30aは、有効フレーム(自局宛てのフレーム)を受信すると、自局の計時機能を用いて時間の計測を開始し、有効フレームを受信する毎に計測時間をクリアして再計測を繰り返す。計測している時間が予め定められた断線診断モード切替時間を超えた場合、すなわち、断線診断モード切替時間内に有効フレームを受信することができなかった場合、中央制御部30aは、通常モードから断線診断モードに切り替えて、通常系受信部18による通常モードのボーレートでのフレーム受信を行うとともに、診断系送信部24および診断系受信部28を用いた断線診断モードの動作を実行する。
Next, the mode switching operation of the
断線診断モード時に、通常モードのボーレートのフレーム、すなわち、通常系受信部18によってフレームを受信すると、中央制御部30aは、ケーブル9の断線箇所が復旧して通常モードのボーレートによる通信が可能となったと判断して、断線診断モードから通常モードに切り替える。
When the baud rate frame in the normal mode, that is, the frame is received by the normal
つぎに、図1および図8〜図11を参照してこの発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態1の動作を説明する。先の図1に示した構成によってマスタ局1およびスレーブ局2a〜2eが、通常系送信部14と通常系受信部18とを用いて動作している際に、図7に示すように、スレーブ局2cとスレーブ局2dとの間で断線60が発生したとする。
Next, the operation of the programmable control device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. When the
断線60によって、終端抵抗8がマスタ局1からみて切断された状態となり、ケーブル9を流れる信号が不安定になる。そのため、マスタ局1およびスレーブ局2a〜2eは、通常モードのボーレートによる通信ができなくなる。図8においては、マスタ局1は、断線診断モード切替時間内に有効フレームを受信することができなかったために通常モードから断線診断モードにモードが移行してアイドル状態となる。
The
マスタ局1がアイドル状態となり、通常モードのボーレートによるフレームを送信しないため、図8に示すように、スレーブ局2a〜2eも断線診断モード切替時間内に通常モードのボーレートによる有効フレームを受信することがない。したがって、図9に示すように、スレーブ局2a〜2eも、通常モードから断線診断モードに移行する。
Since the
マスタ局1は、アイドル状態に入ってから所定の時間が経過すると、予め定められた順番に従って、スレーブ局2a〜2eに対して診断系送信部24を用いて断線診断フレーム(図5参照)を送信する。なお、所定の時間とは、明らかにマスタ局1からの通信が、何らかの異常によって滞っていることを、全てのスレーブ局2a〜2eが認識して断線診断モードへの移行が完了するまでの時間であればよく、時間の単位は数msでも良いし、数秒でもよい。また、断線診断フレームを送信するスレーブ局2a〜2eの順番は、マスタ局1に近い順とする。
When a predetermined time elapses after entering the idle state, the
ここで、マスタ局1の中央制御部30が断線診断モード時にスレーブ局2b、スレーブ局2a、スレーブ局2c、スレーブ局3d、スレーブ局3eの順に断線診断フレームを送信するように設定されていたとする。マスタ局1は、診断系送信部24を用いて、すなわち、終端抵抗7,8が切断されている場合でも通信可能な低速な断線診断モードのボーレートでスレーブ局2b宛ての断線診断フレームをケーブル9に出力する。
Here, it is assumed that the
ケーブル9の断線60は、スレーブ局2cとスレーブ局2dとの間で発生しているので、スレーブ局2a〜2cは診断系受信部28を用いて断線診断フレームを受信することができる。マスタ局1が送信した断線診断フレームはスレーブ局2b宛てであるので、スレーブ局2bのみが断線診断応答フレーム(図7参照)を診断系送信部24を用いてケーブル9に出力する。
Since the
マスタ局1は、診断系受信部28を用いてスレーブ局2bからの断線診断応答フレームを受信する。これにより、マスタ局1の中央制御部30は、自局とスレーブ局2bとの間には断線が発生していないと判定し、スレーブ局2bの先に接続されているスレーブ局2a宛ての断線診断フレームを診断系送信部24を用いてケーブル9に出力する。
The
スレーブ局2aとスレーブ局2bとの間にも断線は発生していないので、スレーブ局2aは、診断系受信部28を用いて断線診断フレームを受信することができる。スレーブ局2aは、診断系送信部24を用いて断線診断応答フレームをケーブル9に出力する。
Since no disconnection occurs between the
マスタ局1は、診断系受信部28を用いてスレーブ局2aからの断線診断応答フレームを受信する。これにより、マスタ局1の中央制御部30は、自局とスレーブ局2aとの間には断線が発生していないと判定し、スレーブ局2c宛ての断線診断フレームを診断系送信部24を用いてケーブル9に出力する。
The
マスタ局1とスレーブ局2cとの間にも断線は発生していないので、スレーブ局2cは、診断系受信部28を用いて断線診断フレームを受信することができる。スレーブ局2cは、診断系送信部24を用いて断線診断応答フレームをケーブル9に出力する。
Since no disconnection occurs between the
マスタ局1は、診断系受信部28を用いてスレーブ局2cからの断線診断応答フレームを受信する。これにより、マスタ局1の中央制御部30は、自局とスレーブ局2cとの間には断線が発生していないと判定し、スレーブ局2d宛ての断線診断フレームを診断系送信部24を用いてケーブル9に出力する。
The
スレーブ局2cとスレーブ局2dとの間に断線60が発生しているので、マスタ局1からの断線診断フレームを受信することができるのはスレーブ局2a〜2cだけであり、スレーブ局2d,2eは断線診断フレームを受信することはできない。そのため、スレーブ局2dは断線診断応答フレームを送信することはない。また、スレーブ局2a〜2cは、断線診断フレームがスレーブ局2d宛てであり、自局宛てではないため断線診断応答フレームを送信しない。したがって、マスタ局1は、予め定められた受信時間内に断線診断応答フレームを受信することがない。これにより、マスタ局1の中央制御部30は、スレーブ局2cとスレーブ局2dとの間に断線60が発生していることを認識し、図示しない表示部に、たとえば、スレーブ局2a〜2eに対応付けて断線診断応答フレームを受信したか否かを表示して断線箇所を管理者に通知する。
Since the
管理者は、マスタ局1によって特定された断線箇所を修復した後に、マスタ局1の図示しない入力部を用いてマスタ局1を通常モードに設定する。これにより、図10に示すように、マスタ局1は通常モードとなり、スレーブ局2a〜2eは断線診断モードとなる。通常モードが設定されると、マスタ局1の中央制御部30は、通常モードによる通信、すなわち、通常系送信部14および通常系受信部18を用いた通常モードのボーレートによる通信を開始する。
After repairing the disconnection point specified by the
スレーブ局2a〜2eは、断線診断モード時にも、通常系受信部18による通常モードのボーレートによるフレームの受信を行っている。したがって、マスタ局1が通常モードとなって送信した通常モードのボーレートによるフレームを受信することができる。スレーブ局2a〜2eの中央制御部30aは、通常系受信部18によって通常モードのボーレートによるフレームを受信すると、受信したフレームに基づいた動作を行うとともに、図11に示すように、断線診断モードから通常モードにモードを移行する。
The
このようにこの実施の形態1においては、マスタ局1および複数のスレーブ局2a〜2eは、予め定められた診断モード切替時間内に通常モードのボーレートによって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによって通信を行い、マスタ局1および複数のスレーブ局2a〜2eが接続されるケーブル9の異常箇所(断線箇所)を特定するようにしているので、断線箇所を即座に特定することが可能となり、作業者がプログラマブルコントロール装置のケーブルを現場で順番に検査することなく、断線箇所の復旧作業を迅速に行うことができる。
As described above, in the first embodiment, the
また、複数のスレーブ局2a〜2eは、断線診断モード時にも通常モードのボーレートによる受信処理を継続して行うようにしているので、断線が復旧したことをスレーブ局2a〜2eに通知することなく直ちに通常の通信を行うことができる。
In addition, since the plurality of
実施の形態2.
図12および図13を参照してこの発明の実施の形態2を説明する。この発明におけるプログラマブルコントロール装置の構成は、先の図1に示したスレーブ局2a〜2eの代わりにスレーブ局3a〜3eを備える。
Embodiment 2. FIG.
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the programmable control apparatus according to the present invention includes
マスタ局1の中央制御部30は、先の実施の形態1のマスタ局1の中央制御部30の機能に加えて、断線診断モード時に、断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にオン/オフ制御する制御信号を送信する(HIGH、LOW信号を交互に送信する)機能を備えている。具体的には、診断系送信部24の診断系送信バッファメモリ21に、HIGHを示すデータ「1」と、LOWを示すデータ「0」とを交互に設定するとともに、信号のみを出力することを示すコードを設定する。診断系アドレス・ステータス生成部22は、信号のみを出力することを示すコードを認識して、断線診断フレームを生成することなく、診断系送信バッファメモリ21に格納されているデータを診断系フレーム生成部23に出力し、診断系フレーム生成部23は、診断系アドレス・ステータス生成部22から出力される信号をMUX部31に出力する。また、中央制御部30が直接MUX部31に制御信号を出力するようにしてもよい。
In addition to the functions of the
図12は、この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態2で用いられるスレーブ局3aの構成を示すブロック図である。図12に示したスレーブ局3aは、先の図3に示した実施の形態1のスレーブ局2aに、LED点灯処理部50(特許請求の範囲でいうところの点灯処理部)およびLED51(特許請求の範囲でいうところの発光素子)が追加されている。実施の形態1のスレーブ局2aと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the
フレームスイッチング部41は、断線診断モード時には、通常系受信部18の通常系フレーム検出部15、診断系受信部28の診断系フレーム検出部25、およびLED点灯処理部50に出力する。
The
LED点灯処理部50は、フレームスイッチング部41からの信号に基づいて、LED51を駆動して、LED51をオン/オフさせて点灯させる。
Based on the signal from the
つぎに、この発明におけるプログラマブルコントロール装置の実施の形態2の動作を説明する。なお、通常モード時の通信動作、および断線診断モード時の断線診断フレームおよび断線診断応答フレームの通信によって断線箇所を特定する動作については、先の実施の形態1と同じであるので、ここでは説明を省略する。 Next, an operation of the programmable control device according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the communication operation in the normal mode and the operation for specifying the disconnection location by the communication of the disconnection diagnosis frame and the disconnection diagnosis response frame in the disconnection diagnosis mode are the same as in the first embodiment, and will be described here. Is omitted.
図12および図13を参照して、スレーブ局3a〜3eのLED51によってケーブル9の断線箇所を特定する動作について説明する。マスタ局1の中央制御部30は、断線診断モードに移行し、断線診断フレームおよび断線診断応答フレームの通信によって断線箇所を特定した後に、ケーブル9に、断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にHIGH、LOW信号の制御信号を出力する。
With reference to FIG. 12 and FIG. 13, the operation | movement which specifies the disconnection location of the
図13においては、スレーブ局3cとスレーブ局3dとの間に断線70が発生している。したがって、スレーブ局3a〜3cはマスタ局1からの制御信号を受信することができ、スレーブ局3a〜3cのLED点灯処理部50は、制御信号に基づいてLED51を点滅させる。スレーブ局3d,3eはマスタ局1からの制御信号を受信することができないので、スレーブ局3d,3eのLED点灯処理部50はLED51を点滅させることはない。すなわち、スレーブ局3d,3eのLED51は、点灯しつづけるか、消えているかのいずれかとなる。
In FIG. 13, a
このようにこの実施の形態2においては、マスタ局1が断線診断モード時に、断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にスレーブ局3a〜3eのLED51をオン/オフ制御する制御信号をケーブル9に出力し、スレーブ局3a〜3eのLED点灯処理部50は、ケーブル9から受信したマスタ局1からの制御信号に基づいてLED51を制御するようにしているので、作業者が現場でスレーブ局3a〜3eのLED51を目視することで、マスタ局1およびスレーブ局3a〜3eの接続図などの情報と照らし合わせてケーブル9の断線箇所を特定する作業効率を上げることができる。
As described above, in the second embodiment, when the
また、マスタ局1がスレーブ局3a〜3eのLED51をオン/オフする制御信号によって制御するようにしているので、スレーブ局3a〜3eにはLED51と制御信号に基づいてLED51を制御するLED点灯処理部50を備えるだけでよく、回路構成がシンプルでスレーブ局3a〜3eのコストを抑えることができる。
Since the
なお、この実施の形態2においては、マスタ局1およびスレーブ局3a〜3eが先の実施の形態1と同様に断線診断モード時に断線診断フレームおよび断線診断応答フレームを用いて通信を行ってケーブル9の断線箇所を特定した後に制御信号によってスレーブ局3a〜3eのLED51を点滅させるようにしたがこれに限るものではない。たとえば、外部からの設定によって、断線診断モード時に断線診断フレームおよび断線診断応答フレームを用いて通信を行ってケーブル9の断線箇所を特定することなく、断線診断モードに移行した際に直ちにマスタ局1が制御信号を出力するようにしてもかまわない。
In the second embodiment, the
また、断線診断モード時に直ちにマスタ局1が制御信号を出力する場合、すなわち、断線診断フレームおよび断線診断応答フレームを用いて通信を行ってケーブル9の断線箇所を特定しない場合には、先の図2に示したマスタ局1および先の図12に示したスレーブ局3a〜3eの診断系送信部24および診断系受信部28が必要なくなり、マスタ局1およびスレーブ局3a〜3eの回路規模を小さくすることができ、プログラマブルコントロール装置のコストを低減することができる。この場合も、スレーブ局3a〜3eは、断線診断モード時にも通常系受信部18による通常モードのボーレートによる受信処理を行うことは言うまでもない。
When the
以上のように、本発明にかかるプログラマブルコントロール装置は、マスタ局と複数のスレーブ局とがマルチドロップ配線されたプログラマブルコントロール装置に有用であり、特に、マスタ局および複数のスレーブ局が広範囲に配置されるファクトリーオートメーションシステムに適している。 As described above, the programmable control device according to the present invention is useful for a programmable control device in which a master station and a plurality of slave stations are multidrop-wired, and in particular, a master station and a plurality of slave stations are widely arranged. Suitable for factory automation systems.
1 マスタ局
2a,2b,2c,2d,2e,3a,3b,3c,3d,3e スレーブ局
7,8 終端抵抗
9 ケーブル
10 通信処理部
11 通常系送信バッファメモリ
12 通常系アドレス・ステータス生成部
13 通常系フレーム生成部
14 通常系送信部
15 通常系フレーム検出部
16 通常系アドレス・ステータス解析部
17 通常系受信バッファメモリ
18 通常系受信部
21 診断系送信バッファメモリ
22 診断系アドレス・ステータス生成部
23 診断系フレーム生成部
24 診断系送信部
25 診断系フレーム検出部
26 診断系アドレス・ステータス解析部
27 診断系受信バッファメモリ
28 診断系受信部
30,30a 中央制御部
31 MUX部
40 ノイズフィルタ
41 フレームスイッチング部
50 LED点灯処理部
51 LED
60,70 断線
1
60, 70 disconnection
Claims (2)
前記マスタ局は、
通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、
前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、
前記通常モードのボーレートよりも低い断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、
前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、
予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記複数のスレーブ局との通信を行って前記ケーブルの異常を検出する中央制御部と、
を備え、
前記各スレーブ局は、
前記通常モードのボーレートによってフレームを受信する通常系受信部と、
前記通常モードのボーレートによってフレームを送信する通常系送信部と、
前記断線診断モードのボーレートによってフレームを受信する診断系受信部と、
前記断線診断モードのボーレートによってフレームを送信する診断系送信部と、
予め定められた断線診断モード切替時間内に前記通常系受信部によって自局宛てのフレームを受信することができなかった場合に断線診断モードに移行して前記診断系送信部および前記診断系受信部を用いて前記マスタ局との通信を行うとともに、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を継続して行い、前記断線診断モード時に前記通常系受信部によってフレームを受信した場合には、前記断線診断モードから前記通常モードに移行して前記通常系受信部および前記通常系送信部を用いて前記マスタ局との通信を行う中央制御部と、
を備え、
前記各スレーブ局は、前記通常モードでは、前記診断系受信部によるフレームの受信処理を行うことなく、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を行い、前記断線診断モードでは、前記通常系受信部によるフレームの受信処理を行いながら、前記診断系受信部によるフレームの受信処理を行うことを特徴とするプログラマブルコントロール装置。 In a programmable control device in which a master station and a plurality of slave stations are multidrop-wired to a cable terminated by a terminating resistor that suppresses the influence of signal reflection,
The master station
A normal system receiver that receives frames at the baud rate in the normal mode;
A normal transmission unit that transmits a frame at the baud rate of the normal mode;
A diagnostic receiving unit that receives a frame at a baud rate in the disconnection diagnostic mode lower than the baud rate in the normal mode;
A diagnostic transmission unit that transmits a frame at a baud rate in the disconnection diagnostic mode;
When the normal system receiving unit cannot receive a frame addressed to itself within a predetermined disconnection diagnostic mode switching time, the diagnostic system transmitting unit and the diagnostic system receiving unit are shifted to a disconnection diagnostic mode. A central control unit for detecting an abnormality of the cable by communicating with the plurality of slave stations using
With
Each slave station is
A normal receiving unit that receives a frame at the baud rate in the normal mode;
A normal transmission unit that transmits a frame at the baud rate of the normal mode;
A diagnostic receiving unit for receiving a frame at a baud rate in the disconnection diagnostic mode;
A diagnostic transmission unit that transmits a frame at a baud rate in the disconnection diagnostic mode;
When the normal system receiving unit cannot receive a frame addressed to itself within a predetermined disconnection diagnostic mode switching time, the diagnostic system transmitting unit and the diagnostic system receiving unit are shifted to a disconnection diagnostic mode. When the frame is received by the normal system reception unit during the disconnection diagnosis mode, the communication with the master station is performed using the normal system reception unit. A central control unit that performs communication with the master station using the normal system reception unit and the normal system transmission unit by shifting from the diagnosis mode to the normal mode;
Equipped with a,
Each slave station performs frame reception processing by the normal system reception unit without performing frame reception processing by the diagnosis system reception unit in the normal mode, and in the disconnection diagnosis mode, the normal system reception unit A programmable control device that performs frame reception processing by the diagnostic system reception unit while performing frame reception processing according to (1) .
前記断線診断モード時に、前記断線診断モードのボーレートよりも低い周期毎にオン/オフ制御する制御信号を前記ケーブルに出力し、
前記各スレーブ局は、
前記ケーブルから受信したマスタ局からの制御信号に基づいて、発光素子を制御する点灯処理部、
をさらに備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ル装置。 The central control unit of the master station is
At the time of the disconnection diagnosis mode, a control signal for on / off control is output to the cable every cycle lower than the baud rate of the disconnection diagnosis mode,
Each slave station is
Based on the control signal from the master station received from the cable, a lighting processing unit for controlling the light emitting element,
The programmable control device according to claim 1, further comprising:
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