JP5546891B2 - 複数の近接センサとｐｌｃとの配線システムおよびこのシステムに用いる中継ボックス - Google Patents

Description

本発明は、複数の近接センサとＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）とを配線接続するシステムに関するものであり、特に、検出対象の近接検出以外に自己診断機能等の特定機能を備えた近接センサをＰＬＣに配線接続するシステムに関するものである。

ＰＬＣは、多数の生産機械を制御する制御システムに組み込まれて使用される。ＰＬＣは、全体を統率制御するＣＰＵ、ユーザプログラムであるラダープログラムが格納されるプログラムＲＯＭ、ＣＰＵが作業に用いるワークＲＡＭ等に加えて、各種生産装置や設備装置に取り付けたセンサ等の入力機器からの信号を入力したり、アクチュエータ、モータ等の出力機器に制御出力を出力したりするＩ／Ｏ部を備える。このＩ／Ｏ部に接続されるセンサ等やモータ等の機器は、ユーザにより、生産機械に合わせて構築配置され、ユーザ回路装置を構成する。

そして、近接センサは、上記ＰＬＣにおいて入力機器の１つとして、検出対象に非接触の状態で当該検出対象の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるセンサとして使用され、その種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。

このような近接センサには、例えば、検出対象が金属である高周波発振型や、検出対象が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えば特許文献１等においてＰＬＣに制御機器の状態を検知入力する入力機器の１つとして用いられる。

以上の近接センサでは検出対象の検出有無に応じてその出力端子から検出信号が出力されるようになっている。この場合、近接センサの出力端子は例えばＰＬＣの入力端子に接続される。この近接センサの出力端子とＰＬＣの入力端子との間の伝送配線には、少なくとも、電源供給に関わる伝送配線２本と近接センサの検出信号の伝送に関わる伝送配線１本がある。

そして、上記近接センサにおいて、自己診断やその他の特定の機能を追加する場合には、上記検出信号の伝送配線（検出信号伝送配線）に加えて、上記特定機能に関わる信号を伝送するための配線（特定信号伝送配線）を追加することが必要となる。なお、自己診断の近接センサは、例えば特許文献２等がある。こうした自己診断等の特定機能付きの近接センサをＰＬＣの入力端子に接続する場合、さらに特定機能信号伝送のための伝送配線を追加でＰＬＣの入力端子に接続することが必要となる。

特開２００２−０７６８７１ 特開２００８−３０１１５８

上記した特定機能を追加した近接センサでは、通常の伝送配線に加えて、特定機能用の伝送配線を近接センサとＰＬＣとの間に配線する必要があるので、検出対象近くの近接センサ位置から遠隔位置にあるＰＬＣに対して多数の配線を引き回す結果、特定機能信号伝送配線の配線分で配線作業が増大することに加えて、それら多数の配線敷設スペースの確保が要求され、また配線コストが大きく増大する、などの課題が生起する。

したがって、本発明により解決すべき課題は、特定機能付き近接センサの台数が増大しても、それら近接センサからの配線をＰＬＣにまで引き回さずに済むことで、配線敷設スペースの削減化を図ると共に、ＰＬＣへの配線数を最小配線数に維持して、配線手間の軽減と配線コストの削減とを可能とすることである。

本発明による複数の近接センサとＰＬＣとの配線システムは、少なくとも２つの信号を出力する複数の近接センサと、上記各近接センサからの信号に応答するＰＬＣと、上記各近接センサからの信号をＰＬＣに中継伝送する中継ボックスと、上記各近接センサと上記中継ボックスとを配線接続し、上記近接センサに電源を供給する電源受給用の配線と、上記少なくとも２つの信号をそれぞれ上記中継ボックスに伝送する配線とを束ねた伝送配線と、上記ＰＬＣと上記中継ボックスとを配線接続し、上記近接センサに電源を供給する電源受給用の配線と、上記少なくとも２つの信号を上記ＰＬＣにネットワーク通信で送信するためのバス配線とを束ねたネットワーク配線と、を含み、上記近接センサは上記伝送配線を接続するコネクタ形式の出力端子を有し、上記ＰＬＣは上記ネットワーク配線を接続するコネクタ形式の入力端子を有し、上記中継ボックスは、一端を各近接センサの出力端子に接続した上記伝送配線の他端を個別に接続する複数のコネクタ形式のセンサ用中継入力端子と、一端を上記ＰＬＣの入力端子に接続した上記ネットワーク配線の他端を接続するコネクタ形式のＰＬＣ用中継端子と、上記各近接センサから上記伝送配線を介して上記各センサ用中継入力端子それぞれに印加される複数の信号をネットワーク通信の信号形式に変換処理して、単一の上記ＰＬＣ用中継端子に出力処理する処理回路と、を含む、ことを特徴とする。

本発明の配線システムによれば、複数の近接センサそれぞれの伝送配線をＰＬＣに接続する必要がなく、近接センサそれぞれの伝送配線に関しては中継ボックスの伝送配線接続端子に接続しさえすれば、ＰＬＣには接続する必要がない一方で、ＰＬＣには中継ボックスのネットワーク配線接続端子に単一のネットワーク配線を接続するだけで済む結果として、従来のように各近接センサそれぞれから信号伝送配線をＰＬＣへ引き回して接続する場合と比較して、配線手間を大きく軽減することができると共に、検出対象近くの近接センサ位置から遠隔位置にあるＰＬＣに対して多数の配線を引き回すこともなくなり、それら多数の配線をＰＬＣまで敷設するためのスペースも不要となり、配線コストを大きく削減することができるようになる。

好ましくは、上記近接センサの２つの信号のうち、１つは検出対象の検出に対応した検出信号であり、もう１つは当該近接センサに特定の機能を付加する特定信号である。この特定信号としては、例えば自己診断の信号がある。

本発明によれば、複数の近接センサからＰＬＣに対してそれぞれ信号を伝送する伝送配線の数が、通常のセンサ信号の伝送配線に加えて、自己診断機能等の特定機能に関わる信号の伝送配線の数分だけ増加した近接センサにおいて、それら複数の近接センサそれぞれの伝送配線は中継ボックスにまとめて接続する一方、中継ボックスからＰＬＣへはそれら伝送信号をまとめて単一のネットワーク配線を通して伝送するようにしたので、複数の近接センサからＰＬＣへ多数の伝送配線を引き回す必要がなくなり（省配線化）、それら伝送配線の敷設スペースを確保する必要がなくなると共に、ＰＬＣへの配線作業も簡略となり、その配線コストを大幅に削減することができるようになる。

図１は本発明の実施の形態にかかり、複数の近接センサと中継ボックスとＰＬＣとからなる配線システムを示す図である。 図２は図１で示すシステムの要部を拡大し詳細に示す図である。 図３（ａ）はセンサ出力信号と自己診断出力信号の波形を示す図、図３（ｂ）はネットワーク通信信号のフォーマットを示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る配線システムを説明する。図１を参照して、この配線システム１は、複数の近接センサ２と、ＰＬＣ３と、これらの間に介在して近接センサ２をＰＬＣ３に中継接続する中継ボックス４と、で構成される。
近接センサ２は、検出対象５の検出信号Ｓ１と、自己診断等の特定信号Ｓ２とを、中継ボックス４に出力することができるようになっている。近接センサ２はＰＬＣ３から、中継ボックス４を介して、電源を供給されるようになっている。

各近接センサ２の出力端子２ａから中継ボックス４のセンサ用中継入力端子４ａへの伝送配線６は、各近接センサ２と中継ボックス４との個別配線になっている。伝送配線６は、電源受給用のＤＣと０Ｖの各配線６ａ，６ｂの２本と、検出信号Ｓ１と特定信号Ｓ２の伝送各配線６ｃ，６ｄの２本とを含み、これら配線６ａ−６ｄを束ねて例えばケーブル形式で構成することができる。

中継ボックス４のＰＬＣ用中継端子４ｂからＰＬＣ３の入力端子３ａへの配線７は、デバイスネットや、ＦＬ−ＮＥＴやＭＯＤＢＵＳ等のネットワーク配線になっている。例えばこのネットワーク配線７は、近接センサへ電源を供給するための電源供給用のＤＣと０Ｖの各配線７ａ，７ｂの２本と、近接センサ２側からの検出信号Ｓ１と特定信号Ｓ２とを特定のフォーマット形式でネットワーク通信で送信するためのバス配線７ｃの１本とを含む。この信号を送信する通信形式は例えばデバイスネットであればケーブルエリアネットワークの略称であるＣＡＮがある。このネットワーク配線もケーブル形式で構成することができる。

図１で判るように、複数の近接センサ２の伝送配線６のすべては中継ボックス４に接続されており、ＰＬＣ３には接続されていない。このことにより、複数の近接センサ２それぞれの近傍に中継ボックス４を配置し、それら近接センサ２の伝送配線６のすべてを中継ボックス４に接続する一方で、中継ボックス４と、この中継ボックス４から離隔した位置にあるＰＬＣ３とをケーブルである１本の伝送配線７で接続することができる結果、ＰＬＣ３周りの配線が大きく簡素化される。

図２を参照して、各近接センサ２それぞれの出力端子２ａと中継ボックス４の入力端子４ａは、コネクタ形式であり、これらコネクタ形式の端子２ａ，４ａにより、近接センサ２からのＤＣ線、信号Ｓ１，Ｓ２線、０Ｖ線の各配線６ａ−６ｄをまとめて中継ボックス４に個別接続することができるようになっている。また、中継ボックス４の出力端子４ｂとＰＬＣ３の入力端子３ａは、コネクタ形式であり、これらコネクタにより、伝送配線７を構成する配線７ａ−７ｃを束ねてケーブル接続することができるようになっている。

近接センサ２への電源供給に関して、ＰＬＣ３からネットワーク配線７内のＤＣ線７ａと０Ｖ線７ｂとを介して中継ボックス４に直流の電源が供給され、さらに中継ボックス４から伝送配線６内のＤＣ線６ａと０Ｖ線６ｂとを介して近接センサ２に電源が供給される。

一方、近接センサ２の検出信号Ｓ１と特定信号Ｓ２は、伝送配線６内の信号線６ｃ，６ｄを介して中継ボックス４に入力される。中継ボックス４は、内部処理回路４ｃにて、信号Ｓ１，Ｓ２をネットワーク通信の信号形式に変換処理すると共に、変換処理した信号をネットワーク配線７内のバス配線７ｃを介して、ＰＬＣ３に伝送する。

この場合、近接センサ２が複数となり、各近接センサ２それぞれから検出信号Ｓ１と特定信号Ｓ２それぞれが中継ボックス４に入力される場合でも、中継ボックス４の処理回路４ｃにおいては、これら各近接センサ２それぞれの検出信号Ｓ１と特定信号Ｓ２を一括してネットワーク配線７内のバス配線７ｃを介してＰＬＣ３に伝送することができるようになっている。

また、中継ボックス４は、どの近接センサ２からの検出信号Ｓ１や特定信号Ｓ２であるかをＰＬＣ３が判別することができるようにするための判別信号も伝送するようになっている。

なお、近接センサ２においては、図３（ａ）で示すように、検出対象非検出時はハイレベル（Ｈｉ）に変化し、検出対象検出時はローレベル（Ｌｏ）に変化する信号を検出信号Ｓ１として出力し、また、特定信号Ｓ２が、例えば自己診断信号であれば、図３（ｂ）で示すように、当該近接センサ状態が正常時はハイレベル（Ｈｉ）とローレベル（Ｌｏ）とに電位が所定周波数でダイナミック変化し、異常時はローレベル（Ｌｏ）に電位が固定する信号を自己診断信号Ｓ２として出力する。なお、図３（ｂ）は特定信号Ｓ２として自己診断信号であったが、これに限定されず、他の特定信号に適用してもよい。図３（ｂ）を自己診断信号として用いる場合、例えば、自己診断モードにおいて、伝送配線が断線していない場合では、自己診断信号Ｓ２の波形は電位がハイレベル（Ｈｉ）とローレベル（Ｌｏ）とにダイナミック変化することで断線していないことが判り、自己診断信号Ｓ２の波形がローレベル（Ｌｏ）に固定することで伝送配線が断線していることが判る。このことからケーブル断線等を検出できる。

また、中継ボックス４からＰＬＣ３へは、近接センサ２ごとに信号をパケット形式で伝送してもよい。例えば、各パケットでは図３（ｃ）で示すように、検出信号Ｓ１はデータ１、特定信号Ｓ２はデータ２として伝送される。ＰＬＣ３では、伝送されてきたパケット内のデータ１、データ２を処理して検出信号Ｓ１、特定信号Ｓ２を得る。そして、ＰＬＣ３は、得られた信号Ｓ１，Ｓ２から適宜、制御対象を制御する。この場合、パケット内のデータ１、データ２にヘッダを付加してどの近接センサ２からの信号であるかをＰＬＣ３側で判別できるようにすることができる。近接センサ２が第１ないし第４あれば、第１ヘッダに続けて第１近接センサのデータ１，２を送信し、第２ヘッダに続けて第２近接センサのデータ１，２を送信し、第３ヘッダに続けて第３近接センサのデータ１，２を送信し、第４ヘッダに続けて第４近接センサのデータ１，２を送信する。ＰＬＣ３では、これらヘッダ情報からどの近接センサ２からのデータであるかを判別し、近接センサ２に対応する検出対象５に対して所要の制御を行うことができる。

以上のように本実施の形態では、近接センサからＰＬＣに対して信号を伝送する伝送配線数が通常の検出信号Ｓ１の伝送配線に加えて、自己診断機能等の特定信号Ｓ２の伝送配線が増加した近接センサにおいて、それら複数の近接センサ２それぞれの伝送配線６を中継ボックス４に接続する一方、中継ボックス４からＰＬＣ３へはそれら伝送信号を単一のネットワーク配線７を通して伝送するようにしたので、複数の近接センサ２からＰＬＣ３へ多数の伝送配線を引き回す必要がなくなり、それら伝送配線の敷設スペースを確保する必要がなくなると共に、ＰＬＣ３への配線作業も簡略となり、その配線コストを大幅に削減することができる。

１ 配線システム
２ 近接センサ
３ ＰＬＣ
４ 中継ボックス
５ 検出対象
６ 伝送配線
７ ネットワーク配線

Claims (3)

1. 少なくとも２つの信号を出力する複数の近接センサと、
   上記各近接センサからの信号に応答するＰＬＣと、
   上記各近接センサからの信号をＰＬＣに中継伝送する中継ボックスと、
   上記各近接センサと上記中継ボックスとを配線接続し、上記近接センサに電源を供給する電源受給用の配線と、上記少なくとも２つの信号をそれぞれ上記中継ボックスに伝送する配線とを束ねた伝送配線と、
   上記ＰＬＣと上記中継ボックスとを配線接続し、上記近接センサに電源を供給する電源受給用の配線と、上記少なくとも２つの信号を上記ＰＬＣにネットワーク通信で送信するためのバス配線とを束ねたネットワーク配線と、
   を含み、
   上記近接センサは上記伝送配線を接続するコネクタ形式の出力端子を有し、
   上記ＰＬＣは上記ネットワーク配線を接続するコネクタ形式の入力端子を有し、
   上記中継ボックスは、一端を各近接センサの出力端子に接続した上記伝送配線の他端を個別に接続する複数のコネクタ形式のセンサ用中継入力端子と、一端を上記ＰＬＣの入力端子に接続した上記ネットワーク配線の他端を接続するコネクタ形式のＰＬＣ用中継端子と、上記各近接センサから上記伝送配線を介して上記各センサ用中継入力端子それぞれに印加される複数の信号をネットワーク通信の信号形式に変換処理して、単一の上記ＰＬＣ用中継端子に出力処理する処理回路と、を含む、
   ことを特徴とする配線システム。
2. 上記近接センサの２つの信号のうち、１つは検出対象の検出に対応した検出信号であり、もう１つは当該近接センサに特定の機能を付加する特定信号である、ことを特徴とする請求項１に記載の配線システム。
3. 請求項１または２の配線システムに用いる中継ボックスであって、一端を各近接センサの出力端子に接続した伝送配線の他端を個別に接続する複数のコネクタ形式のセンサ用中継入力端子と、一端をＰＬＣの入力端子に接続したネットワーク配線の他端を接続するコネクタ形式のＰＬＣ用中継端子と、上記各近接センサから上記伝送配線を介して上記各センサ用中継入力端子それぞれに印加される複数の信号をネットワーク通信の信号形式に変換処理して、単一の上記ＰＬＣ用中継端子に出力処理する処理回路と、を含むことを特徴とする中継ボックス。

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