JPH04233396A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はメインコントローラ及
び複数ノードを直列に接続し、各ノードにはそれぞれ少
なくとも複数のアクチュエータ類を接続した直列制御装
置に関する。

【０００２】

【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、無人倉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３０００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。

【０００３】この種の装置を集中管理する集中管理シス
テムとして、図４に示すような直列制御装置が本出願人
により既に出願されている。この直列制御装置の主な特
徴は、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点である。

【０００４】図４の直列制御装置において、センサ群１
−１，１−２，…１−Ｎは機械の各部に配設され、機械
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は機械の各部に配設され、機
械の各部を駆動するものである。これらセンサ群１−Ｎ
およびアクチュエータ群２−Ｎはそれぞれノード１０−
Ｎ（Ｎ＝１〜Ｎ）に接続されており、これらノード１０
−１〜１０−Ｎはメインコントローラ１００を含んでル
ープ状に直列接続されている。メインコントローラ１０
０は主に接続された複数のノード１０−１〜１０−Ｎと
のデータ授受制御を行うものである。ホストコントロー
ラ２００は、このシステムが搭載される機械（プレスな
ど）を統括的に制御するものであり、メインコントロー
ラ１００の上位コントローラとなっている。

【０００５】図５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を経由した後、メインコントローラ１００に
戻される。なお、図５（ａ）はメインコントローラ１０
０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、１０
−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１０−５から出力される
信号（Ｎ＝５の場合はメインコントローラ１００へ帰還
入力される信号）をそれぞれ示している。　　図５のフ
レーム構成における各信号の内容は以下のとおりである
。

【０００６】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）ＤＩｑ　；第ｑ番目のノードに
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）ＤＯｑ　；第ｑ番目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ＤＬ；出力データＤＯの長
さを示すデータＣＲＣ；ＣＲＣチェックのためのＣＲＣ
コードＥＲＲ；エラーの有無、エラー内容およびエラー
位置を示すコード、図４に示した各ノード１０−１〜１
０−Ｎでは、図５（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ＤＩｑ　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１００からノード１０−１に対
して図５（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−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１０−２→ノ
ード１０−３→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−ム信号中のアクチュ
エータ制御データＤＯが該当するノードへ割り振られる
とともに、各ノードで得たセンサ群の検出データが同デ
ータフレ−ム信号中へ取り込まれる。この結果、上記デ
ータフレ−ム信号がメインコントローラ１００へ帰還さ
れたときには、図５（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。

【０００７】またこのシステムでは、各ノード間の信号
線や接続コネクタなどの断線が発生したときは、この断
線は断線位置の直後のノードで検出されるようになって
いる。すなわち、前記データフレーム信号は所定のサン
プリング周期Ｔｓでメインコントローラから送出される
ようになっており、各ノードではこのデータフレーム信
号が所定の断線検出時間Ｔｄ（例えばＴｄ＝ｎ×Ｔｓ、
ｎ＝２〜５）以上の間受信されないときにこれを断線と
して検出するようになっている。断線を検出したノード
では、図６に示すような断線フレーム信号を送出する。 この断線フレーム信号は、断線発生を示す断線コードＢ
ＲＫと断線発生位置を識別するための断線番号部分で構
成されており、断線を検出したノードでは上記断線フレ
ーム信号中の断線番号部分を例えば番号１（０００００
…００１、２進コード）に初期設定して送出する。各ノ
ードではこの断線フレーム信号を受信すると断線フレー
ム信号中の断線番号部分を＋１して次段のノードに送出
するようになっており、メインコントローラ１００では
受信された断線フレーム信号中の断線番号部分を判定す
ることで断線発生位置を検出することができる。すなわ
ち、断線フレーム信号中の断線番号部分は断線を検出し
たノードの後段のノード以降で順次＋１されるので、メ
インコントローラにおいてこの断線番号部分を逆算する
ことで断線発生位置を検出することができる。

【０００８】ところでかかるシステムにおいて、メイン
コントローラ１００は、あるノードからの断線フレーム
信号を受信すると、断線番号部分を判定して断線位置を
確認した後、再びメインコントローラ１００から断線フ
レーム信号を繰り返し送出することで、断線発生位置を
再確認するとともに、断線が検出されたノード以降のノ
ードのみならず断線が検出されたノードより手前のノー
ドのアクチュエータを強制オフすることでより安全性を
向上させるようにしている。すなわち、各ノードには断
線フレーム信号を受信したときまたは自ノードで断線発
生を検出したとき、当該ノードに接続されたアクチュエ
ータを強制オフする機能が備えられているので、断線を
検出したノードから送出された断線フレーム信号によっ
て断線を検出したノードより後段のノードのアクチュエ
ータは強制オフされるが、このままでは断線を検出した
ノードより前段のノードのアクチュエータはオフされて
いないので、メインコントローラ１００から再度断線フ
レーム信号を送出することで、断線が検出されたノード
より前段のノードに接続されたアクチュエータも強制オ
フするとともに断線発生位置を再確認するようにしてい
るのである。

【０００９】ところが、かかるシステムにおいて、ノー
ド間の信号線が切れかかっていたり、信号線とノードを
結合するコネクタが外れかかっているなどの不完全断線
が発生したときには、この不完全断線が不完全断線位置
の直後のノードで検出されて断線フレーム信号がメイン
コントローラ１００に受信される場合があるが、この後
メインコントローラ１００から送出される断線フレーム
信号がこの不完全断線発生位置で必ずしも途切れるとは
限らず、該不完全断線発生位置を断線フレーム信号が通
過してしまう場合もある。この様な場合は、メインコン
トローラ１００から送出した断線フレーム信号中の断線
番号部分が全てのノードで＋１されてメインコントロー
ラ１００に入力されてしまうため、このときの断線番号
部分によって判定した断線位置（断線が発生していない
として判定される）と最初ノードから入力された断線フ
レーム信号の断線番号部分で判定した断線位置（実際の
不完全断線位置が判定される）とが異なることになり、
メインコントローラ１００において断線発生位置を明確
に特定できなくなり、原因究明に多大な労力及び時間を
要することになる。

【００１０】またこのシステムでは、上記断線フレーム
信号は、メインコントローラ１００内で上記断線発生と
は異なる他の各種異常が検出された際にも、メインコン
トローラ１００からノードに送出されるようになってお
り、これによりメインコントローラ１００やホストコン
トローラ２００に関する異常が発生したときにシステム
の全アクチュエータを強制オフしてシステムの安全性を
向上させるようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このようにこの直列制
御装置によれば、メインコントローラ１００は、断線発
生を検出したときとメインコントローラ１００やホスト
コントローラ２００に関する異常が発生したときに断線
フレーム信号をノードに送出してシステムの全アクチュ
エータを強制オフするようにしている。

【００１２】ところが、かかるシステムにおいては、従
来、メインコントローラ１００は断線によるエラーとメ
インコントローラ１００やホストコントローラ２００に
関するエラーとを区別して断線フレーム信号を送出して
いなかったので、前述した不完全断線が発生したときの
ような事態、すなわちノードからの断線フレーム信号の
入力によりメインコントローラは断線フレーム信号を送
信したがこの断線フレーム信号が不完全断線箇所を通過
してそのまま（断線番号部分は全ノードで＋１されてい
る）メインコントローラで受信されてメインコントロー
ラでは断線が発生していないと判定されるような事態が
発生したときには、メインコントローラでは、メインコ
ントローラ１００やホストコントローラ２００に関する
異常も発生していなくかつ断線も発生していないのに、
メインコントローラが断線フレーム信号を発生している
かのようにオペレータに判定されることになり、原因究
明に多大な労力及び時間を要していた。

【００１３】また、図４のシステムによれば、各ノード
はメインコントローラ１００からデータフレーム信号が
伝播される順番にノード識別番号が割り付けられること
になる。このためこのシステムによれば、ノードが新た
に追加あるいは削除された場合には、各ノードに付され
ていたノード番号が最初に付されていた番号と変わって
しまうので、メインコントローラ１００及びホストコン
トローラ２００によって上記ノード番号を再割り付けす
る作業を行っている。このノード番号の割り付け作業の
ときには、なにも措置を講じないと、メインコントロー
ラ１００からでたらめなデータフレーム信号が各ノード
に送出されて各ノードのアクチュエータがでたらめな動
作をする可能性があるので、従来はメインコントローラ
１００の出力信号線を外したり、あるいは各ノードの電
源を切るなどの面倒な作業を行うようにしていた。

【００１４】この発明はこの様な事情に鑑みてなされた
もので、ノード間の断線によるエラーかメインコントロ
ーラに関するエラーかを明確に識別できるようにした直
列制御装置を提供することを目的とする。

【００１５】またこの発明では、ノード番号の割り付け
作業のときに簡単にアクチュエータを強制オフすること
ができる直列制御装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１発明では、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
に接続し、前記メインコントローラは前記アクチュエー
タへの出力データを含むデータフレーム信号を所定の送
出周期で送出することで前記各ノードのアクチュエータ
へデータを付与すると共に、当該メインコントローラ内
で異常が検出されたときまたはノードから断線発生を示
す断線発生信号が入力されたとき前記全ノードのアクチ
ュエータを強制オフする所定の強制オフフレーム信号を
送出するようにした直列制御装置において、ノードから
入力された前記断線発生信号によるエラーおよび当該メ
インコントローラ内で異常検出によるエラーのいずれに
よって前記強制オフフレーム信号が送出されたかを識別
する識別手段を前記メインコントローラ内に設けるよう
にする。

【００１７】また第２発明では、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し、前
記メインコントローラから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所定の送出周期で送
出することで前記各ノードのアクチュエータへデータを
付与するようにした直列制御装置において、ノードの割
り付けアドレスの変更をメインコントローラで行ってい
る際には、前記全ノードのアクチュエータを強制オフす
る所定の強制オフフレーム信号を周期的に送出するよう
にする。

【００１８】

【作用】かかる第１発明によれば、前記識別手段によっ
てノードから入力された前記断線発生信号によるエラー
および当該メインコントローラ内で異常検出によるエラ
ーのいずれによって前記強制オフフレーム信号が送出さ
れたかが識別される。

【００１９】第２発明では、ノードの割り付けアドレス
の変更をメインコントローラで行っている際には、所定
の強制オフフレーム信号を送出することで、全ノードの
アクチュエータを強制オフするようにする。

【００２０】

【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。

【００２１】図１は、この発明の第１実施例を示すもの
で、メインコントローラ１００内の要部構成を概略的に
示すものである。

【００２２】断線検出回路２０は、図６に示した断線フ
レーム信号を受信して断線コードＢＲＫを検出するとと
もに断線番号の判別により受信した断線フレーム信号が
ノードから送信された断線フレーム信号と判定されたと
きに、断線検出信号ＢＲＫ（図２（ｅ）参照）を出力す
る。

【００２３】エラー検出回路３０は、メインコントロー
ラ１００およびホストコントローラ２００などに関する
エラーを検出するもので、この場合は以下の２つのエラ
ーを検出するようにしている。

【００２４】（１）ＥＲ１；ホストコントローラ２００
の異常やホストコントローラ２００とメインコントロー
ラ１００間の信号線の断線などにより例えばクロック信
号等、正常ならばメインコントローラ１００がホストコ
ントローラ２００から受信すべき信号が受信されなくな
ったとき、これを異常として検出する。

【００２５】（２）ＥＲ２；ウォッチドッグの監視によ
りメインコントローラ１００内のＣＰＵの暴走を検出し
、異常発生とする。

【００２６】ノード割り付けモードスイッチ４０は、前
述したノードの追加あるいは削除の際のノード番号の再
割り付けが行われる際にオペレータによって投入される
ものであり、スイッチ投入の際はＣＧＮ信号が出力され
る。

【００２７】オアゲート４１は、断線検出信号ＢＲＫ、
エラー検出回路３０の出力ＥＲ１、ＥＲ２およびノード
割り付けモードスイッチ４０の出力ＣＧＮのオアをとり
、その出力をオアゲート４２に出力する。オアゲート４
２はＤ型フリップフロップ４３の出力ＢＳＥＮＤとオア
ゲート４１の出力のオアをとり、これをフリップフロッ
プ４３のＤ端子に入力する。フリップフロップ４３のク
ロック端子ＣＫにはさきの図５に示したデータフレーム
信号および図６に示した断線フレーム信号の送出周期に
同期したＳＥＮＤ信号（図２（ａ）参照）が入力されて
おり、前記データフレーム信号および断線フレーム信号
のいずれを送出するかを示すＢＳＥＮＤ信号（図２（ｄ
）参照）をゲート４４〜４６からなるセレクタ回路に出
力する。通常データフレーム送出回路５０は、図５に示
した通常のデータフレーム信号を形成しこれを送出する
。断線フレーム送出回路５５は図６に示した断線フレー
ム信号を形成しこれを送出する。ゲート４４〜４６から
なるセレクタ回路は、オアゲート４１の出力がＨになる
と、すなわち断線検出回路２０で断線が検出されるかエ
ラー検出回路３０でエラーが検出されるかあるいはノー
ド割り付けモードスイッチ４０が投入されたときには断
線フレーム送出回路５５から出力される断線フレーム信
号を選択し、これ以外のときには通常データフレーム送
出回路５０から出力される通常データフレーム信号を選
択するものであり、その選択出力ＳＤ（図２（ｇ）参照
）は送信回路６０を介してノードに送信される。なお、
断線フレーム信号が送出されたときは、前述したように
全ノードのアクチュエータが強制的にオフされる。

【００２８】一方、ゲート７１、７２およびＤ型フリッ
プフロップ７３からなる構成は、断線検出回路２０から
出力される断線検出信号ＢＲＫがＨで前記ＢＳＥＮＤ信
号がＬのときを検出しこの検出出力を記憶保持するもの
である。すなわち、メインコントローラ１００が断線フ
レーム信号を送出していないのに断線検出信号ＢＲＫが
入力されたとき、これを記憶保持するものである。すな
わち、フリップフロップ７３の出力ＬＢＲＫ（図２（ｆ
）参照）は断線検出信号ＢＲＫがＨでＢＳＥＮＤ信号が
Ｌになるとシステムクロック信号ＳＣＫの立ち上がりで
Ｈに立ち上がり、これ以降フリップフロップ７３をリセ
ットするまでこのＨ状態を保持する。したがって、フリ
ップフロップ７３の出力ＬＢＲＫはノードにより断線が
１回でも検出されるとＨに立ち上がり、以後この状態を
保持している。

【００２９】したがって、このフリップフロップ７３の
出力ＬＢＲＫを例えば適宜の表示装置に出力し、ノード
で断線が少なくとも１回検出された旨を表示するように
すれば、オペレータは断線フレームが送出されている原
因がノード間の断線（不完全断線も含む）によるものか
あるいはメインコントローラ１００でのかの異常検出に
よるものかを一目瞭然に知ることができる。

【００３０】図２は、前述した不完全断線を原因として
、断線検出信号ＢＲＫが時刻ｔ０　に立ち上がってメイ
ンコントローラ１００からは断線フレーム信号が送出さ
れたものの、この断線フレーム信号が不完全断線箇所を
通過してそのまま（断線番号部分は全ノードで＋１され
ている）メインコントローラ１００で受信されて断線検
出回路２０で断線が発生していないと判定されることで
断線検出信号ＢＲＫが時刻ｔ１　に立ち下がった状況を
示すものであるが、この場合前記フリップフロップ７３
の出力ＬＢＲＫは断線検出時刻ｔ０　に立ち上がって以
後この状態を保持しているので、オペレータはこの信号
を根拠に不完全断線が発生していることを知ることがで
きるようになる。

【００３１】また図１の構成では、ノード割り付けモー
ドスイッチ４０が投入されたときには、断線フレーム信
号が自動的に送出されて全ノードのアクチュエータが自
動的に強制オフされるようになるので、オペレータはケ
ーブルを外したりノードの電源を切るといった面倒な作
業を行なう必要がなくなる。

【００３２】なお、上記実施例では、断線フレーム信号
を送出することで全ノードのアクチュエータを強制オフ
するようにしたが、この断線フレーム信号の代わりに図
３に示すような強制オフフレーム信号を用いるようにし
てもよい。

【００３３】この図３に示す強制オフデータフレーム信
号は、図５に示した通常データフレーム信号中のアクチ
ュエータ２−１〜２−Ｎへの出力データＤＯを全て「０
」にしたものである。なお、この強制オフデータフレー
ム信号中の出力データＤＯの長さｍは、全ノードに接続
された全アクチュエータ数が不明のときは、予想される
全アクチュエータ数より多い値とする。

【００３４】また実施例では、断線検出信号を保持する
ことで断線エラーか他のエラーかを区別するようにした
が、前述したように不完全断線の場合は、ノードから送
られてきた断線フレーム信号によって判定した断線位置
とメインコントローラ１００が断線フレーム信号を送出
した後受信された断線フレーム信号によって判定した断
線位置が異なることがあるので、最初受信した断線フレ
ーム信号中の断線番号部分を記憶保持するレジスタを別
個に用意し、このレジスタの内容とその後メインコント
ローラ１００が断線フレーム信号を送出した後受信され
た断線フレーム信号中の断線番号部分とを比較し、この
比較結果による不一致発生によって不完全断線によるエ
ラーと他のエラーとを区別するようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ノードから入力された前記断線発生信号によるエラーお
よび当該メインコントローラ内で異常検出によるエラー
のいずれによって前記強制オフフレーム信号が送出され
たかがメインコントローラで識別されるので、ノード間
の信号線が切れかかったりコネクタが外れかかるなどの
不完全断線が発生したときでも、メインコントローラで
この不完全断線発生を他のエラーと区別して容易に認知
することができる。またこの発明では、ノードの割り付
けアドレスの変更をメインコントローラで行っている際
には、所定の強制オフフレーム信号を送出することで全
ノードのアクチュエータを強制オフするようにするよう
にしたので、上記ノード割り付けアドレスの変更作業の
際オペレータはケーブルを外したりノードの電源を切る
といった面倒な作業を行なう必要がなくなり、上記作業
を能率化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】実施例の作用を説明するタイムチャート。

【図３】強制オフフレーム信号の一例を示す図。

【図４】この発明を適用する直列制御装置の全体構成を
示すブロック図。

【図５】データフレーム信号の伝播態様を示す図。

【図６】断線フレーム信号を示す図。

【符号の説明】

１…センサ群 ２…アクチュエータ群 １０…ノード ２０…断線検出回路 ３０…エラー検出回路 ５０…通常データフレーム送出回路 ５５…断線フレーム送出回路 １００…メインコントローラ ２００…ホストコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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し、前記メインコントロー
   ラは前記アクチュエータへの出力データを含むデータフ
   レーム信号を所定の送出周期で送出することで前記各ノ
   ードのアクチュエータへデータを付与すると共に、当該
   メインコントローラ内で異常が検出されたときまたはノ
   ードから断線発生を示す断線発生信号が入力されたとき
   前記全ノードのアクチュエータを強制オフする所定の強
   制オフフレーム信号を送出す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内に、ノードから入
   力された前記断線発生信号によるエラーおよび当該メイ
   ンコントローラ内で異常検出によるエラーのいずれによ
   って前記強制オフフレーム信号が送出されたかを識別す
   る識別手段を設けるようにしたことを特徴とする直列制
   御装置。
2. 【請求項２】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し、前記メインコントロー
   ラから前記アクチュエータへの出力データを含むデータ
   フレーム信号を所定の送出周期で送出することで前記各
   ノードのアクチュエータへデータを付与するようにした
   直列制御装置において、ノードの割り付けアドレスの変
   更をメインコントローラで行っている際には、前記全ノ
   ードのアクチュエータを強制オフする所定の強制オフフ
   レーム信号を周期的に送出するようにした事を特徴とす
   る直列制御装置。