JP5384600B2 - Ｐｌｃシステム - Google Patents

Description

本発明はＰＬＣシステムに関する。

伝統的な産業現場において自動化設備はリレー等を用いた機械的装備で構成されていた。機械的な装備からなっている自動化設備の機能を変えるためには設備内部回路の配線をいちいち直さなければならない困難があった。このような点を解決するために製造されたのがＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。

ＰＬＣは、一般に、コンピュータのような役割をするが、設備から伝送される信号を受信して内部でプログラムされた内容通りに処理した以後に処理された信号を設備に出力する。また、ＰＬＣはリレー、タイマー及びカウンター等の制御装置の機能を集積素子及びトランジスターなどの半導体素子に代替したもので、基本的なシーケンス制御機能に数値演算機能を加えてプログラム制御が可能であり、内部のメモリーに予め保存されたプログラムにより所定のロジックを行う。

上述したように、ＰＬＣで多種の多数の機器を一つにまとめるためにはより多い入出力接点を要するが、ブロック（Ｂｌｏｃｋ）型ＰＬＣの場合、ＰＬＣの大きさ等の制約事項により提供できる入出力接点数が制限される問題があった。

このような問題を解決するためにブロック型ＰＬＣに入出力モジュールを追加連結する方式を用いるが、これは、連結端子を介してＰＬＣのデータラインに入出力モジュールを直接連結してＰＬＣの入出力接点を拡張することである。

しかし、この場合、ＰＬＣのデータラインに入出力モジュールが直接連結されるため、外部からノイズが印加されて、全体的なＰＬＣシステムの性能に影響を及ぼす問題があった。また、ＰＬＣのデータラインに入出力モジュールが直接連結されることによってＰＬＣのデータラインが長くなり、連結された入出力モジュールの数が増加することによってデータラインの性能が低下する問題があった。そして、ＰＬＣのデータラインに入出力モジュールが直接連結されると、データ及び信号の伝送速度が遅くなる問題があった。

本発明が解決しようとする技術的課題は、ＰＬＣに入出力モジュールを直接連結する方式とネットワークを利用してＰＬＣにリモート型入出力モジュールを連結する方式を組み合わせて、ＰＬＣの入出力接点数を拡張できるＰＬＣシステムを提供することである。

前記のような技術的課題を達成するために、本発明の一態様に係るＰＬＣシステムは、データの入力及び出力が可能な第１入出力端子を含むＰＬＣ、第２入出力端子を含み、前記ＰＬＣと通信して前記第２入出力端子を介して前記ＰＬＣのデータを入力及び出力を可能にするリモート入出力モジュール、及び第３入出力端子を含み、前記ＰＬＣに装着されて前記第３入出力端子を介して前記ＰＬＣのデータを送受信して前記データに対する入力及び出力範囲を拡張する拡張入出力モジュールを含む。

本発明の一実施形態において、前記ＰＬＣは、前記リモート入出力モジュール及び前記拡張入出力モジュールと通信する第１通信部、前記リモート入出力モジュール及び前記拡張入出力モジュールのうち一つと通信するか二つのモジュール全部と通信するためにスイッチング動作する第１及び第２スイッチング部、及び前記第１及び第２スイッチング部をスイッチング動作するための制御信号を生成する第１制御部を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記ＰＬＣは、前記リモート入出力モジュール及び前記拡張入出力モジュールとリングトポロジーを構成するようにスイッチング動作する第３スイッチング部を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記リモート入出力モジュールは、前記ＰＬＣと所定の通信線を介して前記ＰＬＣのデータを送受信して、前記ＰＬＣのデータを前記第２入出力端子を介して入力及び出力を可能にする第２通信部を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記拡張入出力モジュールは、前記ＰＬＣから前記ＰＬＣのデータを送受信する第３通信部、及び前記拡張入出力モジュールを追加的に連結するためにスイッチング動作する第４スイッチング部を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記ＰＬＣは、前記拡張入出力モジュールを装着するために所定部分が陥没した複数の第１連結端子を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記拡張入出力モジュールは、前記第１連結端子の対応する位置に前記第１連結端子に装着されるように所定部分が突出した複数の第２連結端子を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記ＰＬＣは、前記リモート入出力モジュールと通信するために前記通信線と連結された複数の第１通信端子を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記リモート入出力モジュールは、前記ＰＬＣと通信するために前記通信線と連結された複数の第２通信端子を含むことが好ましい。

前記の構成により、本発明のＰＬＣシステムによると次の長所がある。

第１は、データ送信の信頼度を高めると同時に既存のデータラインを介した伝送速度より速い速度でデータを送信できる長所がある。これによって、ノイズに弱い問題を減らすことができる。

第２は、データラインの長さが、ノイズへの脆弱性、メモリー容量等によって制限された装着可能な入出力モジュール数を増やせる長所がある。

第３は、ＰＬＣに直接連結する入出力モジュールとリモート型入出力モジュールをリングトポロジーを介して構成して、いずれか一つの端子において連結が切れてもＰＬＣシステムを正常に動作させられる長所がある。

第４は、ＰＬＣと入出力モジュールに内蔵されているスイッチを介して自動的にリングトポロジーを構成できる長所がある。つまり、入出力接点の拡張のために別途の配線や設定をしなくても済み、単に入出力モジュールをＰＬＣと連結するだけで入出力接点の拡張になると同時にリングトポロジーを構成することができる。このような点はシステムが複雑になるほどその効果は大きい。

第５は、ＰＬＣと入出力モジュールを別途のケーブル費用を掛けずに装着できる長所がある。

本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣシステムの構成図である。 図１のＰＬＣ単独で動作する状態におけるスイッチング部の動作を示した図面である。 本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣとリモート入出力モジュールがデータ通信する経路を示した図面である。 本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣと拡張入出力モジュールがデータ通信する経路を示した図面である。 本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣと拡張入出力モジュールの装着の模様を示した図面である。 本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣ、リモート入出力モジュール及び拡張入出力モジュールがデータ通信する経路を示した図である。

本発明は多様な変更を加えることができ、多様な実施形態を有するが、特定実施形態を図面に例示して詳細に説明する。

しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を有するものと理解しなければならない。

第１、第２等の序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。

前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的にだけ用いられる。例えば、本発明の権利範囲から外れることなく、第２構成要素は第１構成要素に命名することができ、同様に第１構成要素も第２構成要素に命名することができる。

ある構成要素が他の構成要素と「連結されている」あるいは「接続されている」と述べる時には、他の構成要素と直接的に連結されたりまたは接続されていてもよいが、その中間にその他の構成要素が存在してもよい。一方、ある構成要素が他の構成要素と「直接連結されている」あるいは「直接接続されている」と述べる時には、その中間にその他の構成要素が存在しないことと理解しなければならない。

本願において用いられる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられ、本発明を限定する意図はない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味でなければ複数の表現を含む。

本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせ等の存在または付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。

また本出願の添付図は、説明の便宜のため拡大または縮小して示したものと理解しなければならない。

これから本発明について図を参照して詳細に説明し、図面符号に係わらず同一または対応する構成要素は同じ参照番号を与え、これに対する重複する説明は省略する。

図１は、本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣシステムの構成図であり、図２は図１のＰＬＣ単独で動作する状態におけるスイッチング部の動作を示した図であり、及び図３は本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣとリモート入出力モジュールがデータ通信する経路を示した図である。

図１に示したように、本発明の一実施形態に係るＰＬＣシステムは、ＰＬＣ１００、リモート入出力モジュール２００及び拡張入出力モジュール３００を含む。

本発明の一実施形態に係るＰＬＣ１００は、データの入力及び出力が可能なブロック(Ｂｌｏｃｋ)型ＰＬＣとして、第１通信部１１０、第１〜第３スイッチング部１２２、１２４、１２６、第１制御部１３０、第１連結端子１４０及び第１通信端子１５０を含む。

第１通信部１１０は、リモート入出力モジュール２００と拡張入出力モジュール３００と通信する。第１通信部１１０は定められた通信規格に従って通信し、各通信規格に含まれているＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）等の誤り訂正符号のような手段を介してノイズ等の障害要素の影響を減らして、データの信頼度を高めることができる。

第１及び第２スイッチング部１２２、１２４は、リモート入出力モジュール２００及び拡張入出力モジュール３００のうち一つと通信するか、または二つのモジュール全部と通信するためにスイッチング動作する。また、第３スイッチング部１２６は、リモート入出力モジュール２００または拡張入出力モジュール３００とリングトポロジー（ｒｉｎｇ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を構成するためにスイッチング動作する。

図２及び図３を参照してより具体的に説明すると、第１及び第２スイッチング部１２２、１２４が第１通信端子１５０の状態によってI方向にスイッチングし、第３スイッチング部１２６がII方向にスイッチングすると、ＰＬＣ１００とリモート入出力モジュール２００が自動にリングトポロジーを構成するようになって、第１及び第２通信端子１５０、２２０の間に連結された通信線（Ｌ）を介してデータ通信できるようになる。

即ち、第１及び第３スイッチング部１２２、１２６は、拡張入出力モジュール３００の装着有無を判断してそれに応じて動作し、第２スイッチング部１２４は、第１通信端子１５０の状態を判断してそれに応じて動作し、装着されたモジュールの状態に応じてスイッチング動作する第１〜第３スイッチング部１２２、１２４、１２６を介して自動的にリングトポロジーが構成される。

第１制御部１３０は、ＰＬＣ１００を全般的に制御するものとして、ＰＬＣ１００の制御及び演算を司り、第１及び第２スイッチング部１２２、１２４をスイッチング動作するための制御信号を生成する。

第１連結端子１４０は、複数で構成され、拡張入出力モジュール３００を装着するために所定部分が陥没するように構成されてもよい。

第１通信端子１５０は、複数で構成され、リモート入出力モジュール２００と通信するために通信線（Ｌ）と連結される。

リモート入出力モジュール２００は、第２入出力端子を含み、ＰＬＣ１００と通信して第２入出力端子を介してＰＬＣ１００のデータを入力及び出力可能にする。

このようなリモート入出力モジュール２００は、第２通信部２１０及び第２通信端子２２０を含むが、第２通信部２１０はＰＬＣ１００と通信線（Ｌ）を介してＰＬＣ１００のデータを送受信して、ＰＬＣのデータを第２入出力端子を介して入力及び出力可能にする。

第２通信端子２２０は、複数で構成され、ＰＬＣ１００と通信するために通信線（Ｌ）と連結される。

図４は本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣと拡張入出力モジュールがデータ通信する経路を示した図であり、図５は本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣと拡張入出力モジュールが装着される状態を示した図である。

図４及び図５を参照すると、拡張入出力モジュール３００は、第３入出力端子３４０を含み、ＰＬＣ１００に装着されて第３入出力端子３４０を介してＰＬＣ１００のデータを送受信して、データに対する入力及び出力範囲を拡張させる。

前記動作を行うために、拡張入出力モジュール３００は、第３通信部３１０、第４スイッチング部３２０及び第２連結端子３３０を含んで構成される。

第３通信部３１０は、ＰＬＣ１００の第１連結端子１４０からＰＬＣ１００のデータを送受信する。

第４スイッチング部３２０は、拡張入出力モジュール３００を追加的に連結するためにスイッチング動作する。即ち、第４スイッチング部３２０は、拡張入出力モジュール３００が追加に装着されるか否かによってスイッチング動作してユーザが追加作業を行うことなく単に装着することだけで通信網が構成できるようにする。

第１〜第３スイッチング部１２２、１２４、１２６及び第４スイッチング部３２０の各スイッチング動作について[表１] 〜 [表４]にまとめると下記の通りである。

第２連結端子３３０は、複数で構成され、第１連結端子１４０の対応する位置に第１連結端子１４０に装着されるように所定部分が突出形成される。前記第２連結端子３３０を介してＰＬＣ１００のデータが拡張入出力モジュール３００に送受信されて、ＰＬＣ１００の入出力端子数を増加させる結果を生じる。

図６は、本発明の好ましい一実施形態に係るＰＬＣ、リモート入出力モジュール及び拡張入出力モジュールがデータ通信する経路を示した図であり、図６を参照して前記内容を整理して説明すると、ＰＬＣ１００は二つの方式を使って入出力端子の拡張が可能であり、その二つの方式が通信線（Ｌ）を介してリモート入出力モジュール２００と通信して入出力端子を拡張することと、ＰＬＣ１００に拡張入出力モジュール３００を直接装着して入出力端子を拡張することである。

このためにＰＬＣ１００の内部にある第１〜第３スイッチング部１２２、１２４、１２６では、リモート入出力モジュール２００及び拡張入出力モジュール３００の連結状態によってスイッチング動作し、これらが一つの通信網でリングトポロジーを構成するようにする。

前記構成によりＰＬＣ１００の入出力端子の拡張時拡張入出力モジュール３００において第３通信部３１０を用いて連結させて、伝送速度及び安全性を向上できる。そして、定められた通信規格に含まれているＣＲＣのような手段を介してデータが転送されるため、データの信頼度を高めると同時に既存のデータラインを介してデータを送受信することと比べて迅速な伝送速度が得られる。

また、データラインの長さが、ノイズへの脆弱性、メモリー容量等の理由で制限された装着可能な拡張入出力モジュール数を増やすことができる。各通信規格によって差はあるが、距離の制限は連結端子を介して装着される場合には考慮しなくても良いほど十分に長い距離で使用できるためである。また、通信を介して連結される場合、前記説明した同じ理由からノイズへの脆弱性も減らすことができる。最後にメモリーの制限も通信を行う場合、ＰＬＣが直接制御しないためＰＬＣのメモリー容量とは無関係である。これにより既存方式と比べて装着可能な拡張入出力モジュール数の制限が増える効果が得られる。

また、リングトポロジー構成を介して得られる効果として、リングトポロジーは、通信網の多数の線の中いずれか一つの通信線が断線されても線形トポロジーとなって全体通信網は正常に動作可能な特性を有している。従って、既存のシステムにおいて連結端子の接触不良等の問題で一つでも連結が断線すると、その後に、装着されている全ての拡張入出力モジュールが動作できなかったこととは異なって、一つの断線では、装着された拡張入出力モジュールも全体システムも正常動作する。

また、Ｂｌｏｃｋ型ＰＬＣと拡張入出力モジュールに内蔵されているスイッチを介して、自動的にリングトポロジーが構成される。従って、入出力接点の拡張のために別の配線や設定をしなくても済み、単に拡張入出力モジュールをＢｌｏｃｋ型ＰＬＣの連結端子に装着するだけで入出力接点が拡張されると同時にリングトポロジーが構成される。このような点は、システムが複雑になるほどその効果が大きい。

また、Ｂｌｏｃｋ型ＰＬＣと拡張入出力モジュールは、別途の通信ケーブルが不要となり、通信連結端子を介して直接連結される構造を有する。従って、別途のケーブル費用を掛けずに装着することができる。

以上、前記で説明した本発明の好ましい実施形態は、例示する目的のために開示され、本発明に関する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は、下記の特許請求範囲に属するものに理解しなければならない。

１００…ＰＬＣ
１１０，２１０，３１０…通信部
１２２，１２４，１２６，３２０…スイッチング部
１３０…制御部
１４０，３３０…連結端子
１５０，２２０…通信端子
２００…リモート入出力モジュール
３００…拡張入出力モジュール
３４０…入出力端子

Claims (5)

1. データの入力及び出力が可能な第１入出力端子を含むＰＬＣ、
   第２入出力端子を含み、前記ＰＬＣと通信して、前記第２入出力端子を介して前記ＰＬＣのデータを入力及び出力が可能にするリモート入出力モジュール、及び
   第３入出力端子を含み、前記ＰＬＣに装着されて、前記第３入出力端子を介して前記ＰＬＣのデータを送受信して、前記データに対する入力及び出力範囲を拡張させる拡張入出力モジュールを含み、
   前記ＰＬＣは、
   前記リモート入出力モジュール及び前記拡張入出力モジュールと通信する第１通信部、
   前記リモート入出力モジュール及び前記拡張入出力モジュールの中で一つと通信するか、二つのモジュール全部と通信するためにスイッチング動作する第１及び第２スイッチング部、
   前記第１及び第２スイッチング部をスイッチング動作するための制御信号を生成する第１制御部、及び、
   前記リモート入出力モジュール及び前記拡張入出力モジュールの中で少なくとも一つ以上とリングトポロジーを構成するようにスイッチング動作する第３スイッチング部を含み、
   前記リモート入出力モジュールは、
   前記ＰＬＣと所定の通信線を介して前記ＰＬＣのデータを送受信して、前記ＰＬＣのデータを前記第２入出力端子を介して入力及び出力が可能にする第２通信部を含み、
   前記拡張入出力モジュールは、
   前記ＰＬＣから前記ＰＬＣのデータを送受信する第３通信部、及び
   前記拡張入出力モジュールを追加的に連結するためにスイッチング動作する第４スイッチング部を含むことを特徴とする、ＰＬＣシステム。
2. 前記ＰＬＣは、
   前記拡張入出力モジュールを装着するために所定部分が陥没した複数の第１連結端子を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＰＬＣシステム。
3. 前記拡張入出力モジュールは、
   前記第１連結端子の対応する位置に前記第１連結端子に装着されるように所定部分が突出した複数の第２連結端子を含むことを特徴とする、請求項２に記載のＰＬＣシステム。
4. 前記ＰＬＣは、
   前記リモート入出力モジュールと通信するために前記通信線と連結された複数の第１通信端子を含むことを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のＰＬＣシステム。
5. 前記リモート入出力モジュールは、
   前記ＰＬＣと通信するために前記通信線と連結された複数の第２通信端子を含むことを特徴とする、請求項４に記載のＰＬＣシステム。