JPH03196735A - 直列制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明はプレス、工作機械、建設機械、船舶、航空機
等のδ種機械の集中管理システムおよび無人搬送装置、
無人倉庫等の集中管理システムに採用して好適な直列制
御装置に関し、特にメインコンＩ・ローラおよび複数の
ノードを閉ループ状に直列接続し、各ノードにはそれぞ
れデータを出力する１乃至複数のセンサ類とデータが入
力される１乃至複数のアクチュエータ類を接続するよう
にした直列制御装置に関する。 〔従来の技術〕 プレス、工作機械、建設機械、船舶、航空機、無人搬送
装置、無人０庫等を集中管理する場合、装置各部の状態
を検出する多数のセンサおよび装置各部の状態を制御す
る多数のアクチュエータが必要となる。このセンサおよ
びアクチュエータの数は例えばプレスを考えた場合３０
００以上にも及び、他の装置においては更に多数となる
ものもある。 従来、この種の装置を集中管理する集中管理システムと
して、複数のノードを直列に接続するとともに各ノード
に１乃至複数のセンサおよびアクチュエータを接続し、
これらノードをメインコントローラを介して環状に接続
し、このメインコントローラからの信号によって各ノー
ドを制御するようにした構成が考えられている。 このようにノードを直列に接続する構成をとる場合、各
センサの出力の同時性および各アクチュエータの制御の
同時性をいかにして確保するかが問題となる。例えば、
各ノードにアドレスを割当て、このアドレスにもとづき
各ノードを制御する構成を考えると、このアドレス処理
のための時間遅れが問題となり、各センサの出力の収集
および各アクチュエータの制御に関して満足すべき同時
性を確保することはできない。 そこで、発明品等は、ノードを直列に接続する構成をと
りながらも各ノードにアドレスを割当てるという発想を
捨て、各ノードをその接続の順番によって識別するよう
にし、これによってアドレス処理を不要にするとともに
アドレス処理に伴う時間遅れを解消し、更にはノードの
構成を大幅に簡略化できるようにした直列制御装置を提
案している。 この装置によれば、メインコントローラはセンサデータ
用の第１のスタートコードとアクチュエータデータ用の
第２のスタートコードと前記アクチュエータデータを含
むデータフレーム信号を送出する。一方、前記各ノード
では、当該ノードに接続されるセンサの検出データを前
段ノードから送られてきた前記データフレーム信号の前
記第１のスタートコードの後に付加し、当該ノードに接
続されるアクチュエータ川のデータを前段ノードから送
られてきたデータフレーム信号の前記第２のスタートコ
ードの後から抜き取るようにしている。このような処理
が各ノードで実行されることにより、メインコントロー
ラから送出されたデータフレーム信号は各ノードでデー
タが挿入および削除された後メインコントローラに戻さ
れる。 かかる構成によれば、各ノードにはアドレスは全く不要
となり、また、アドレス処理が不要となるため各ノード
における時間遅れは非常に小さいものとなり、またノー
ドの構成も非常に簡１１ｊなものとなる。 ところで上記構成において、従来、前記データフレーム
信号の送出周期（あるデータフレーム信号の送出開始時
刻から次のデータフレーム信号の送出開始時刻までの時
間、以下サンプリングタイムという）は、システムの規
模すなわちシステム内のセンサの数およびアクチュエー
タの数に関係なく、どのシステムでも常に一定としてい
た。そして、この一定であるサンプリングタイムは、通
常、センサの数およびアクチュエータの数の最も多いシ
ステムに合わせて入力設定されるようになっていた。 〔発明が解決しようとする課題〕 このように、従来装置においては、サンプリングタイム
は最もセンサの数およびアクチュエータの数の多いシス
テムに合わせて一定値に設定されていたので、センサ数
およびアクチュエータ数の、少ないシステムになればな
るほど、データフレーム信号と次のデータフレーム信号
との間に存在するインターバル時間が長くなり、データ
の伝送効率が下がってリアルタイム制御性を損なうとい
う問題がある。 この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、シ
ステムの規模に関係なく常に伝送効率の良いデータ伝送
をなし得る直列制御装置のサンプリングタイム制御装置
を提供しようとするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明では、１乃至複数のセンサ及び１乃至）夏数の
アクチュエータを接続したノードを直列接続し、該複数
のノードをメインコントローラを含んで閉ループ状に接
続するとともに、前記メインコントローラは第１の特殊
コードと第２の特殊コードと前記アクチュエータへの出
力データを含むデータフレーム信号を送出し、前記各ノ
ードは当該ノードに接続されるセンサからのデータを前
記第１の特殊コードの後に付加し、当該ノードに接続さ
れるアクチュエータへの出力データを前記第２の特殊コ
ードの後から抜き取るようにした直列制御装置において
、 前記データフレーム信号の送出に先立って、前記第１の
特殊コードと第２の特殊コードとアクチュエータ数検出
用のデータを含む初期フレーム信号を送出する送出手段
と、前記複数のノードを経て入力された前記初期フレー
ム信号に基づき前記センサの全ビット数および前記アク
チュエータの全ビット数を検出する端末ビット数検出手
段と、この端末ビット数検出手段の検出値に応じて前記
データフレーム信号の送出間隔を可変制御する制御手段
と、を前記メインコントローラに具えるようにする。 〔作用〕 メインコントローラは、データフレーム信号の送出に先
立って、第１の特殊コード、第２の特殊コード、および
アクチュエータ数検出用の信号を含む初期フレーム信号
を出力する。 各ノードはこの初期フレーム信号を受信すると、第１の
特殊コードと第２の特殊コードの間に当該ノードに接続
されたセンサのデータ信号を付加するとともに、第２の
特殊コードの後から当該ノードに接続されたアクチュエ
ータへのデータ信号を抜き取る。 このようにして全てのノードを通過した初期フレーム信
号をメインコントローラは受信し、第１の特殊コードの
後の信号のデータ数から全センサ数を検出する。また、
第２の特殊コードの後の信号のデータ数から全アクチュ
エータ数を検出する。 そして、メインコントローラでは、検出したセンサ数お
よびアクチュエータ数に応じて前記データフレーム信号
の送出間隔を可変制御するようにする。すなわち、セン
サ数およびアクチュエータ数が小さい場合は前記送出間
隔を短くし、センサ数およびアクチュエータ数が大きい
場合は送出間隔を長くする。 〔実施例〕 以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に
説明する。 第２図はこの発明が適用される直列制御装置の全体構成
を示したものである。この直列制御装置は例えばプレス
の集中制御システムに適用されるものである。この直列
制御装置において、メインコントローラ１００は例えば
図示しないプレスのコントローラ部に配設されプレス各
部を統轄管理するものである。センサｎＴ１−１．１−
２．・・・１−Ｎはプレスの各部に配設され、プレスの
各部の状態を検出するものである。アクチュエータ群２
−１．２−２．・・・２−Ｎはプレスの各部に配設され
、プレスの各部を駆動するものである。この構成におい
て、センサ群１−１とアクチュエータ群２−１はノード
１０−１に接続され、センサ群１−２とアクチュエータ
群２−２はノード１０−２に接続され、センサ群１−３
とアクチュエータ群２−３はノード１０−３に接続され
、以下同様にセンサ群１−４．１−５．・・・１−Ｎお
よびアクチュエータ７！７２−４．２−５．　　・・・
２−Ｎはノード１０−４．１０−５．・・・１０−Ｎに
それぞれ接続される。 これらノード１０−１〜１０−Ｎおよびメインコントロ
ーラ１００はループ状に直列接続されている。 このシステムにおいて、センサ群１−１．１−２、・・
・１−Ｎの各センサから出力されたプレス各部の状態を
示す信号は各ノード１０−１．１０−２、・・・１０−
　Ｎを介してメインコンドローラド００に送出され、メ
インコントローラ１００において収集処理される。 アクチュエータ群２−１．２−２．・・・２−Ｎの各ア
クチュエータにχ・１する信号はメインコントローラ１
００において生成され、各ノード１０−１゜１０−２．
・・・１０−　Ｎを介して各アクチュエータ群２−１．
２−２．・・・２−Ｎに送出され、これにより各アクチ
ュエータｒＪ２−１．２−２・・・２−Ｎの各アクチュ
エータがｊｉｌ　ＩＩされる。 第３図は、ノードの数Ｎを５とした場合の当該システム
で用いられるデータ信号のフレーム構成を示すもので、
このデータフレーム信号はメインコントローラ１００か
ら送出され、ノード１０−１．１０−２、・・・・・・
１０−　Ｎを紅白した後、メインコントローラ１００に
戻される。なお、同第３図（ａ）はメインコントローラ
１００から出力された直後のデータフレーム信号を、同
図（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はノード１０−１．
１〇−２，１０−３，１０−４から出力されるデータフ
レーム信号を、同図（ｆ）はノード１　（１−５から出
力される信号（Ｎ−５の場合はメインコントローラ１０
　（１へ帰還入力される信号）をそれぞれ示している。 第３図のフレーム構成における各信号の内容を以下に示
す。 ＳＴＩ；入力データ（センサデータ）ＤＩの先頭位置を
示す第１のスタートコード ＤＩ　　、入力データ（センサデータ Ｄ１９　；第ｑ番］］のノードに接続されたセンサから
の入力データ ＳＴＯ，出力データ（アクチュエータ駆動データ）の先
頭位置を示す第２のスタート コード ＤＯ、出力データ（アクチュエータ駆動データ） ＤＯ９；第９番１］のノードに接続されたアクチュエー
タへの出力データ ＳＰ　；データ列の終端位置を示すストップコード ＣＲＣｒ＆ノードでのＣＲＣエラーチエツクのためのコ
ード（エラー内容を示すエラ）ＥＲＲ、エラー内容およ
びエラー位置を示すコード 第２図に示した各ノード１０−１〜１０−Ｎでは、第３
図（ｂ）〜（ｆ）に示すように、スタートコードＳＴＩ
とスタートコードＳＴＯの間に当該ノードに接続された
センサ１の検出データＤＩ９を付加するとともに、スタ
ートコードＳＴＯの後から当該ノードに接続されたアク
チュエータ２への出力データＤＯｑを抜き取るよう動作
する。 したがって、このシステムでは、メインコントローラ１
００からノード１０−１に対して第３図（ａ）に示すよ
うなアクチュエータ制御データＤＯを含むデータフレー
ム信号を送出すれば、このデータフレーム信号がノード
１０−１→ノード］０−２−ノード］、Ｏ−３−４ノー
ド１０−４→１０−５へと順次伝播されることにより上
記データフレーム１７号中のアクチュエータ制御データ
ＤＯを該当するノードへ割り振るとともに、各ノードで
得たセンサ群の検出データを同データフレーム信号中へ
取り込むようにしている。この結果、上記データフレー
ム信号がメインコントローラ１００へ帰還されたときに
は、第３図（ｆ）に示すように、アクチュエータ制御デ
ータＤｏは全てなくなり、センサ群の検出データが同フ
レーム信号中に含まれることになる。かかる動作を行う
ノード１０−１〜１０−Ｎの構成は、水素の要部ではな
いので、その説明は省略する。 第１図はメインコントローラ１００の概略的な内部構成
を示すものである。 第１図において、ノーマル送受信回路２０は各ノードに
接続されたセンサ群１−１．１−２．・・・１−Ｎおよ
び７’）チュエ　９０２　１．２　２゜・・・２−Ｎの
制御等の通常の動作を実行するものである。すなわち、
ノーマル送受信回路２０は各ノードに接続されたアクチ
ュエータ１２−１．２−２、・・・２−Ｎをそれぞれ制
御するデータＤＯを含む前記データフレーム信号（第３
図（ａ）参照）を発生し、このデータフレーム信号をス
イッチＳＷ１の接点Ｂ−Ａを介して各ノードＩＱ−１，
１０−２，・・・１０−Ｎに順次送出する。なお、ノー
マル送受信回路２０の詳細もこの発明の要旨ではないの
で、これ以上の説明は省略する。 電源オン検出回路３０は電源オンによるシステムの立上
げを検出し、該検出により初期フレーム生成回路４０を
動作させるとともに、スイッチＳＷ１の接点をＡ−Ｃ側
に切り替える。 初期フレーム生成回路４０は、電源オン検出回路３（）
から検出信号が入力されると、第４図に示すような、初
期フレーム信号を発生し、これをスイッチＳＷＩの接点
Ａ−Ｃを介して送出する。この初期フレーム信号は、第
３図に示したデータフレーム信号同様、第１のスタート
コードＳＴＩ。 第２のスタートコードＳＴＯ，出力点数検出データＤＯ
’　　　ストップコード５ＰＳＣＲＣコード、ＥＲＲコ
ードから成っている。ただし、出力点数検出データＤＯ
°は、各ノードでアクチュエータが動作しないようにｍ
ビットの「０」データからｌ戊っている。ここでｍはこ
のシステムで用いられる全アクチュエータの数よりも充
分多いビット数に設定されている。またエラーコードＥ
ＲＲは、各ノードでエラーを検出した場合、そのノード
で所定のエラーコードを出力させるために設けたもので
あり、メインコントローラ１００からは全て“０゛レベ
ルのエラーコードＥＲＲが発生される。 この初期フレーム信号は、先に説明したデータフレーム
信号同様、ノード１０−１→ノード１０−２→ノード１
　（＋　−３→ノード１０−４→１〇−５へと順次伝播
されることにより初期フレーム信号中の出力点数検出デ
ータＤＯ゛を該当するノードへ割り振るとともに、各ノ
ードで得たセンサ群の検出データを同初期フレーム信号
中へ取り込むようにしている。すなわち、各ノード１０
−１゜１０−２　、・・・１０−Ｎにおいては、入力さ
れた初期フレーム信号の第１のスタートコードＳＴＩの
あとに当該ノードに接続されるセンサ群１−１゜１−２
．・・・１−ＮのデータＤＩが付加され、第２のスター
トコードＳＴＯのあとに続くデータＤＯから！＋１該ノ
ードに接続されるアクチュエータ群２−１．２−２．・
・・２−Ｎに対するデータが抜き取られる。 そして、ノード１０−１．１０−２．・・・１Ｏ−（Ｎ
−１）を経て、ノード１０−Ｎから出力される初期フレ
ーム信号は、第５図に示すような状態となってメインコ
ントローラ１００の入力回路５０に入力される 入力回路５０は、入力された初期フレーム信号に対して
所定の復調処理を加えた後、該信号をＳＷ２に入力する
。 ここで、初期フレーム信号がメインコントローラ１００
の受信側に入力されたときには、スイッチＳＷ２は状態
（Ａ−Ｃ）側に切替っており、入力された初期フレーム
信号は入力点数検出部６０および出力点数検出部７０へ
入力される。 入力点数検出部６〔］は入力された初期フレーム信号中
の第１のスタートコードに続くデータＤＩのビット数Ｌ
ｌをカウントし、このカウント結果Ｌ！をサンプリング
タイム生成回路８０に入力する。このカウント値Ｌｌは
ノード１０−１〜１ＯＮに接続された全てのセンサ数を
表している。 出力点数検出部６０は入力された初期フレーム信号中の
第２のスタートコードＳＴＯに続くデータＤＯのビット
数ｇを５１数し、このＪ１数値ｇを第４図に示した初期
フレーム送出時の出力点数検出データＤＯ°のビット数
ｍから減算し、この減算結果ＬＯ（−ｍ−Ｑ）をノーマ
ル送受信回路２０およびサンプリングタイム生成回路８
０に入力する。このカウント結果ＬＯはノード１０−１
〜１０−Ｎに接続された全てのアクチュエータ数を表し
ている。 ノーマル送受信回路２０は入力された出力点数ＬＯから
第３図に示した通常データフレーム信号中のアクチュエ
ータ駆動データＤＯの長さを認知する。 サンプリングタイム生成回路８０では、入力された入力
点数Ｌｌに基ずきノーマル送受信回路２０から出力され
る通常データフレーム信号の送出周期Ｔ（サンプリング
タイム）を決定しく第６図参照）、該決定したサンプリ
ングタイムＴでデータフレーム信号の送出が行われるよ
うノーマル送受信回路２０でのデータ送出を制御する。 すなわち、サンプリングタイム生成回路８０には、入力
された入力点数ＬｌＯ値が小さくなればなるほど、デー
タフレーム信号と次のデータフレーム信号との間のイン
ターバル時間

【を短くする所定の関係式がｐめ設定され
ており、サンプリングタイム生成回路８０は入力された
入力点数り夏に対応するインターバル時間ｔを取り出す
。さらに、サンプリングタイム生成回路８０には出力点
数ＬＯも入力されており、入力された出力点数ＬＯから
送出すべきデータフレーム信号の信号長りを決定し、該
信号長しに前記求めたインターバル時間ｔを加え、ｔ＋
Ｌをサンプリング周期Ｔとして決定する。 そして、サンプリングタイム生成回路８０は、ノーマル
送受信回路２０によるデータフレーム信号の送出の際、
上記求めたサンプリング周期Ｔに同期したクロック信号
Ｃｓをノーマル送受信回路２０に入力することで、ノー
マル送受信回路２０からデータフレーム信号を上記求め
たサンプリング周期Ｔで送出させるようにする。勿論、
ノーマル送受信回路２０によるデータフレーム信号の送
出時には、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の接点は、状態
（Ａ−８）側に切り替オ】っている。 このようにこの実施例によれば、システム内のセンサの
全ビット数に応じてデータフレーム信号の送出周期を可
変するようにしたので、人出力点数の少ないシステムの
場合も効率良いデータ伝送を成し得るようになると共に
、データフレーム信号長を自動的に決定することができ
る。 なお、上記実施例は適宜の変更を加え得るものであり、
例えば、人出力点数の検出の際、複数回の検出結果が一
致したときにのみ、その検出データをｌｌ−Ｌ、、いデ
ータとして取り込むようにしてもよい。 また、上記実施例においては、インターバル時間ｔを入
力点数Ｌｌによって決定するようにしたが、インターバ
ル時間ｔを出力点数ＬＯによって、あるいは入力点数Ｌ
ｌおよび出力点数ＬＯによって決定するようにしてもよ
い。 ［発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、装置内の端末数
に応じてデータフレーム信号の送出周期を可変するよう
にしたので、端末数が少なくなればなるほど伝送効率が
低下することがなくなり、小さなシステムでもリアルタ
イム制御が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
この発明の直列制御装置の全体構成を示すブロック図、
第３図はデータフレーム信号の伝播態様を示す図、第４
図および第５図は初期フレーム信号を示す図、第６図は
サンプリング周期の説明図である。 １・・・センサ群　　２・・・アクチュエータ？’Ｊ１
０・・・ノード　　２０・・・ノーマル送受信回路４０
・・・初期フレーム生成回路　　８０・・・サンプリン
グタイム生成回路 ０ 第１図 ０ ０ワ へ　　ｈ ｃ／）ｃ／） マ ０ワ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１乃至複数のセンサ及び１乃至複数のアクチュエータ
   を接続したノードを直列接続し、該複数のノードをメイ
   ンコントローラを含んで閉ループ状に接続するとともに
   、前記メインコントローラは第１の特殊コードと第２の
   特殊コードと前記アクチュエータへの出力データを含む
   データフレーム信号を送出し、前記各ノードは当該ノー
   ドに接続されるセンサからのデータを前記第１の特殊コ
   ードの後に付加し、当該ノードに接続されるアクチュエ
   ータへの出力データを前記第２の特殊コードの後から抜
   き取るようにした直列制御装置において、 前記メインコントローラは、 前記データフレーム信号の送出に先立って、前記第１の
   特殊コードと第２の特殊コードとアクチュエータ数検出
   用のデータを含む初期フレーム信号を送出する送出手段
   と、 前記複数のノードを経て入力された前記初期フレーム信
   号に基づき前記センサの全ビット数および前記アクチュ
   エータの全ビット数を検出する端末ビット数検出手段と
   、 この端末ビット数検出手段の検出値に応じて前記データ
   フレーム信号の送出間隔を可変制御する制御手段と、 を具える直列制御装置のサンプリングタイム制御装置。