JPH0792901A - センサユニット、モジュール及びコンソール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プログラマブルロジックコントローラにセン
サを接続する際にセンサの主回路部を用いず、直接セン
サヘッドを接続できるようにすること。 【構成】 プログラマブルロジックコントローラ１に一
体に接続されるセンサユニット１１を設ける。このセン
サユニット１１には複数のセンサモジュールが装着可能
なスロット１５-0〜１５-3を設ける。そしてセンサモジ
ュールにはセンサヘッドと共にワークを検出するための
回路を設ける。こうすればセンサモジュールに直接セン
サヘッドを接続するだけでセンサシステムが構成される
こととなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプログラマブルロジック
コントローラ（以下、ＰＬＣという）等のコントローラ
と結合されるセンサユニット及びこれに装着して用いる
モジュールとコンソールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来ＰＬＣ等とセンサとは図１２に示す
ように、ＰＬＣ１の入力ユニット２及び電源ユニット３
にセンサ部のケーブル４が接続される。ケーブル４の出
力ラインは入力ユニット２に、電源ラインは電源ユニッ
ト３に夫々接続される。このケーブル４の先端にはセン
サの主回路部（アンプ部）５が接続されており、この主
回路部５に更にセンサヘッド６がケーブル７を介して接
続される。センサヘッド６とセンサ主回路部５とは物体
の有無を検知するセンサを構成している。例えば高周波
発振型の近接スイッチの場合には、検知コイルのみ又は
検知コイルと共振回路を構成するコンデンサのみがセン
サヘッド６Ａに内蔵されており、この共振回路を含む発
振回路や発振振幅のレベルによって物体の近接を検出す
るセンサの他の回路がセンサ主回路部５Ａに実装され
る。又本図に示すように反射型光電スイッチではセンサ
ヘッド６Ｂには投光素子及び受光素子とその光学系が形
成されており、センサ主回路部５Ｂからの駆動信号に基
づいて投光素子が駆動される。そして物体からの反射光
の有無が受光素子によって検知され、センサ主回路部５
内に入力される。センサヘッド６の他の例として、例え
ば投光用及び受光用から成る光ファイバや投受光部が分
離された透過型の光電スイッチもある。このような種々
のセンサのセンサヘッド６Ａ，６Ｂ・・・は、一旦セン
サ主回路部５Ａ，５Ｂ・・・を介してＰＬＣ１の入力ユ
ニット２に接続される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のセン
サとＰＬＣの接続はＰＬＣ側とセンサ主回路部との間を
夫々配線する必要があり、配線作業が複雑になるという
欠点があった。又センサ主回路部を設置するための場所
を確保する必要があり、多数のセンサから成るセンサシ
ステムを構成する場合には構造が複雑になるという欠点
もあった。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、プログラマブルロジックコン
トローラとセンサの主回路部とを一体化し、配線作業を
簡略にすると共にセンサシステムを１つのユニットで構
成できるようにすることを技術的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、プログラマブルロジックコントローラに着脱自在に
接続され、複数のモジュールが装着されるスロットと、
スロットにモジュールが接続されたときにセンサモジュ
ールと電気的に接続する第１のコネクタ及び各センサモ
ジュールとのインターフェース回路部を有することを特
徴とするものである。

【０００６】本願の請求項２の発明は、請求項１記載の
センサユニットのスロットに着脱自在に構成されること
を特徴とするものである。

【０００７】本願の請求項３の発明では、モジュール
は、センサユニットのスロットへの装着時にセンサユニ
ットの第１のコネクタに接続される第２のコネクタと、
センサヘッドが接続される端子と、センサヘッドを駆動
する送信回路と、センサヘッドからの信号を受信する受
信回路と、受信回路からの入力を閾値と比較することに
よって物体の有無を判別する判別手段と、受信回路から
の入力とティーチング入力に基づいて物体有無の閾値を
設定する閾値設定手段と、を有するセンサモジュールで
あることを特徴とするものである。

【０００８】本願の請求項４の発明では、モジュール
は、センサユニットにセンサモジュールが接続されない
ときに装着されるダミーモジュールであることを特徴と
するものである。

【０００９】本願の請求項５の発明は、請求項１記載の
センサユニットにケーブルを介して接続され、センサユ
ニットのスロットに装着されたセンサモジュールを選択
するモジュール選択スイッチと、感度設定モード及び動
作モードを選択するモード切換スイッチと、閾値設定時
のタイミングを入力するティーチングスイッチと、閾値
の設定状態を表示する表示素子と、を有することを特徴
とするものである。

【００１０】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、プログラマブルロジックコントローラ等に着
脱自在にセンサユニットが取付けられる。そしてこのセ
ンサユニットはセンサモジュールが装着可能な複数のス
ロットを有しており、このスロットにセンサモジュール
が接続されたときにはプログラマブルロジックコントロ
ーラとの間でインターフェース回路部を介して入出力が
行われる。

【００１１】又このセンサユニットのスロットには、請
求項２〜４記載のモジュールが装着される。請求項３記
載のセンサ用のモジュールは、センサユニットのインタ
ーフェース回路部と接続するための第２のコネクタを有
し、又センサヘッドを接続する端子と送信回路，受信回
路を有している。従ってセンサヘッドをこれに接続した
場合には、送信回路よりセンサヘッドを駆動し、センサ
ヘッドからの信号を受信回路によって受信する。そして
受信出力は判別手段により、閾値と比較することにより
物体の有無が判別され、二値信号として第１，第２のコ
ネクタを介してセンサユニットに出力されることにな
る。又物体の閾値設定時には受信回路からの入力とティ
ーチング入力のタイミングに基づいて閾値設定手段によ
って物体の有無を判別するための閾値が設定される。

【００１２】又請求項５の発明では、このセンサユニッ
トのスロットにセンサ用のモジュールを接続したときに
閾値を設定するために用いられるコンソールを示してい
る。このコンソールでは動作モードと感度設定モードと
を切換えるモード切換スイッチやモジュール選択スイッ
チが設けられており、感度設定時にはスロットに接続さ
れるモジュールを選択する。そしてセンサヘッドとワー
クとの位置を所定の位置としてティーチングスイッチを
押下することにより、そのとき選択されたセンサモジュ
ールの受信回路より得られる信号レベルに応じた閾値が
閾値設定手段によって設定されることとなる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明の一実施例によるプログラマブ
ルロジックコントローラ本体及びこれに接続されるセン
サユニットの構成を示す外観図である。本図に示すよう
にプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）本体
１自体は従来例のＰＬＣと同様である。ＰＬＣ本体は後
述するように電源ユニット１Ａ，ＣＰＵユニット１Ｂを
含んで構成されている。そしてこのＰＬＣ本体１にセン
サユニット１１が着脱自在に取付けられる。センサユニ
ット１１はＰＬＣ本体１のＣＰＵユニット１ＢとＩ／Ｏ
バスを介して接続され、ＣＰＵユニット１Ｂとの間で情
報の伝送を行うものである。

【００１４】センサユニット１１は図１にその斜視図、
図３に正面図を示すように、その側壁にはＰＬＣ本体又
は他のユニットと連結するための外向きに爪を有する弾
性片１２が上下に形成されており、又筐体後部には正面
から見て左側にはＰＬＣ本体１又は他のユニットと連結
するためのコネクタ１３-Lが取付けられている。筐体後
部の正面から見て右側には、他のユニットを連結するた
めのコネクタ１３-Rが取付けられている。センサユニッ
ト１１の上部にはセンサモジュールの動作状態を表示す
るための表示器１４が設けられ、表示器１４の下方には
４つのセンサモジュールを挿入するためのスロット１５
-0〜１５-3が形成される。各スロット１５-0〜１５-3に
は図３に示すように左側に２本の長手方向に沿った溝１
６が形成され、更に各スロットの左側に１本の溝１７が
形成されている。各スロットの最内部には図３に示すよ
うにセンサモジュールと接続するための第１のコネクタ
１８-0〜１８-3が接続される。又これらのスロットの下
方には後述するリモートコンソールを接続するためのコ
ネクタ１９が設けられている。

【００１５】次に本実施例によるプログラマブルロジッ
クコントローラ１とセンサユニット１１の構成について
図４，５のブロック図を参照しつつ説明する。まず図４
において、ＰＬＣ本体の電源ユニット１Ａは商用交流を
直流電圧に変換するものであって、ＣＰＵユニット１Ｂ
及び連結用のコネクタを介してＰＬＣに連結されたセン
サユニット１１や図示しないＩ／Ｏユニット等に電源が
供給される。ＣＰＵユニット１Ｂにはその動作プログラ
ムを含むマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）２１が設けら
れ、通信用ＬＳＩ２２を介してセンサユニット１１等と
の情報伝送路であるＩ／Ｏバス２３が接続されている。
又マイクロコンピュータ２１にはＲＳ２３２Ｃインター
フェース２４（Ｉ／Ｆ）やコンソールインターフェース
２５が接続され、ＣＰＵユニット１Ｂに図示しないＲＳ
２３２Ｃ付きの種々の機器やコンソールが接続できるよ
う構成される。更にこのＣＰＵユニット１Ｂ内には、Ｉ
／Ｏバス２３に通信用ＬＳＩ２６が接続され、更に入力
インターフェース２７を介して種々のセンサ等の入力機
器が接続される。

【００１６】さてこのＣＰＵユニット１Ｂにセンサユニ
ット１１がコネクタ１３-Lを介して接続された場合に
は、Ｉ／Ｏバス２３を介して図５に示すセンサユニット
１１内の通信用ＬＳＩ３１が接続される。又Ｉ／Ｏバス
内の電源端にはＤＣ／ＤＣ変換器３２が接続され、セン
サユニット１１内の各部に必要な電圧を供給している。
そして通信ＬＳＩ３１にはモジュール０〜モジュール３
までの４つの各モジュールのインターフェース３３が接
続され、更にコンソール用のインターフェース３４も接
続される。更にセンサユニットの各スロットに接続され
るモジュールの動作状態を表示するための表示器１４を
構成するＬＥＤ３５が接続されている。これらのインタ
ーフェース３３には前述したようにスロット１５-0〜１
５-3に挿入されたセンサモジュール４１が連結され、又
インターフェース３４にはコネクタ１９を介してリモー
トコンソール７１が接続される。

【００１７】次に図６〜図９を参照しつつセンサユニッ
ト１１に接続されるモジュールについて説明する。セン
サモジュールは図６にその斜視図を示すように、センサ
モジュールに接続されるセンサヘッドと共に物体を検知
するセンサ、例えば近接スイッチを構成している。図６
（ａ）は近接スイッチ用センサモジュール４１Ａの正面
側斜視図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその背面側斜
視図である。図７（ａ）は光ファイバ型光電スイッチを
構成するセンサモジュール４１Ｂの正面側斜視図、
（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその背面側斜視図であ
る。又図８（ａ）は光電スイッチ用のセンサモジュール
４１Ｃの正面側斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面
側斜視図である。これらのセンサモジュールは正面パネ
ル部を除いてほぼ同一の外観を有している。更に図９に
示すように、これらのセンサモジュールと同一の外観を
有するダミーモジュール４１Ｄもある。ダミーモジュー
ル４１Ｄはセンサユニットのスロットにセンサモジュー
ルを装着しない場合に、粉塵等を防ぐため空きスロット
に装着するものである。

【００１８】各センサモジュール４１Ａ及びダミーモジ
ュール４１Ｄは、その一方の側面の上下に夫々その長手
方向の線状突起４２ａ，４２ｂ、他方には線状突起４２
ｃを有しており、図６（ｃ）〜図８（ｃ）に示すように
センサモジュール４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの裏面には第
２のコネクタ４３が設けられる。又図６に示すように各
センサモジュール４１Ａのパネル面には動作表示用の表
示素子４４及びティーチングスイッチ４５が設けられ
る。更にパネル面にはセンサヘッドを接続する端子台４
６が設けられる。４７ａはセンサに固有の動作条件を設
定するための動作モード切換スイッチである。又その側
壁には外向きに爪を有する弾性片４８が設けられてい
る。

【００１９】又光ファイバ型光電センサのセンサモジュ
ール４１Ｂも図７に示すようにセンサモジュール４１Ａ
とほぼ同様の外観を有している。このセンサモジュール
４１Ｂは図７（ｂ）に示すように投光用光ファイバ及び
受光用光ファイバを挿入する一対の開口４９が設けら
れ、又この光ファイバをロック及びアンロック状態にす
る操作片５０が設けられる。更に光電センサ用のセンサ
モジュール４１Ｃは、図８に示すようにセンサモジュー
ル４１Ａとほとんど同一であり、投光素子及び受光素子
に夫々接続するため端子台４６のみが異なっている。ダ
ミーモジュール４１Ｄは図９に示すように外形がセンサ
モジュール４１Ａ〜４１Ｃと同一であり、線状突起４２
ａ〜４２ｃ及び弾性片４８を有している。

【００２０】図１０はセンサモジュールの一般的な構成
を示すブロック図である。本図に示すようにセンサモジ
ュール４１Ａ〜４１Ｃはほぼ共通の構成を有しているた
め、これをセンサモジュール４１として説明する。セン
サモジュール４１はそのコネクタ４３とコネクタ１８-0
〜１８-3を連結することにより、センサユニット１１の
モジュールＮインターフェース３３（Ｎ＝０〜３）に接
続される。センサモジュール４１にはこのインターフェ
ースにコネクタを介して接続されるＤＣ／ＤＣ変換器５
１と入出力用のバッファ５２を有している。ＤＣ／ＤＣ
変換器５１はセンサモジュール４１内の各ブロックに電
源を供給するものである。センサモジュール４１内には
その動作状態を制御するための演算制御装置（以下ＣＰ
Ｕという）５３が設けられている。そしてセンサヘッド
６１に信号を伝送する送信回路５４及びセンサヘッド６
１からの信号を受信する受信回路５５が設けられる。

【００２１】このセンサモジュール４１を近接スイッチ
用のセンサモジュール４１Ａとすると、送信回路５４は
一定の周波数を発振する発振回路であり、受信回路５５
はその出力を検波する検波回路によって構成される。又
センサモジュールが光電スイッチ用のセンサモジュール
４１Ｃの場合には、ＣＰＵ５３からの制御に基づいて一
定周期で断続的にセンサヘッド内の投光素子を駆動する
投光回路であり、受信回路５５はセンサヘッド６１内の
受光素子の出力を電気信号に変換する受光回路によって
構成される。又センサモジュール４１が光ファイバ型の
光電スイッチ用モジュール４１Ｂの場合には、送信回路
５４は前述した投光回路と投光素子であり、受信回路５
５は受光素子と受光回路によって構成される。受信回路
５５の出力はアンプ５６及びフィルタ５７を介してＣＰ
Ｕ５３内のＡ／Ｄ変換部５３ａに入力される。ＣＰＵ５
３には又このセンサモジュールの閾値や動作状態を規定
するためのティーチングスイッチ４５及び動作モード切
換スイッチ４７が接続される。ＣＰＵ５３は送信回路５
４を駆動すると共に、Ａ／Ｄ変換部５３ａから得られる
出力に基づいて所定の閾値で物体の有無を弁別する判別
手段５３ｂと、その閾値を設定するための閾値設定手段
５３ｃの機能を有している。そしてその閾値はメモリ５
８に保持される。ＣＰＵ５３から得られる判別出力はバ
ッファ５２を介してセンサモジュールが連結されるセン
サユニット１１のモジュールインターフェース３３に入
力される。

【００２２】次にセンサユニットに接続されるリモート
コンソール７１について図１１を参照しつつ説明する。
リモートコンソールは各スロットに装着されたセンサモ
ジュールとセンサヘッドの感度の設定時にセンサユニッ
ト１１のコネクタ１９に接続して用いられる。このリモ
ートコンソールは、本実施例のセンサユニットがセンサ
主回路部をセンサモジュール内に含めてＰＬＣ本体と共
に一体化されているため、センサヘッドとの間隔が大き
くなり、センサヘッドが設置される搬送ライン近傍等の
物体を検知する位置では感度調整が困難となる場合に用
いられる。リモートコンソール７１を接続したときには
リモートコンソール７１によってその感度設定を行う。
リモートコンソールには図示のように感度を調整すべき
センサモジュールが挿入されるスロットを選択するスロ
ット選択スイッチ７２、「ＳＥＴ」モード及び「ＲＵ
Ｎ」モードを切換えるモード切換スイッチ７３と、安定
動作を表示する安定動作表示灯７４、動作表示を表示す
る動作表示灯７５、ティーチング状態を表示する２色の
ティーチング表示灯７６及びティーチングスイッチ７７
を有している。これらのスイッチ及び表示器に基づいて
各センサモジュールに接続されたセンサの感度が設定さ
れる。

【００２３】次に本実施例における感度設定方法につい
て説明する。まずリモートコンソール７１を用いて最大
感度を設定する場合には、センサユニット１１のモジュ
ールに接続されているセンサをモジュール選択スイッチ
７２によって選択する。そしてティーチングスイッチ７
７を例えば３秒間連続して押下する。そうすればそのと
き受信回路５５から得られる出力レベルとは無関係に、
最も低いレベルに閾値が設定される。閾値の設定が完了
すればティーチング表示灯７６が例えば赤から緑に点灯
して設定終了が報知される。

【００２４】又ワークを用いずに閾値を設定する第２の
感度設定方法について説明する。このときには検知対象
となるワークを用いることなくセンサヘッドを設置環境
に配置して、ワークを近接させずにモード切換スイッチ
７３を「ＳＥＴ」とする。そしてティーチングスイッチ
７７を押下すれば、そのとき得られる受信回路５５の出
力が例えば光電スイッチでは背景として検知される。従
ってこのレベルより所定割合高いレベルを閾値として設
定する。設定が終了すればティーチング表示灯７６が点
灯して設定の終了を報知する。

【００２５】次にワークに基づいて感度を設定する第３
の感度設定方法について説明する。この場合にはまず
「ＳＥＴ」モードとし、ワークを所定の位置においてテ
ィーチングスイッチ７７を押下する。そしてワークを異
なった位置において再びティーチングスイッチ７７を押
下する。こうすれば物体判別の閾値はこれらの２回の設
置位置による受信回路５５の出力レベルの中間値に設定
される。このときティーチングスイッチ７７を押下する
毎にティーチング表示灯７６が異なった色に点灯し、２
回の設置によって中間レベルに閾値が設定されればその
状態を報知する。

【００２６】こうしてセンサユニット１１に複数のセン
サモジュール４１を接続し、各センサモジュール４１か
らセンサヘッド６１をケーブルや光ファイバで連結して
センサシステムを構成する。センサモジュールが接続さ
れないスロットに対しては防塵対策のためにダミーモジ
ュール４１Ｄを装着しておくものとする。この場合には
センサヘッドとセンサモジュールの端子間の接続のみで
センサシステムが構成されるため、接続を極めて容易に
行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、プログラマブルロジックコントローラにセンサユニ
ットを接続し、センサユニットにセンサモジュールを接
続することにより、プログラマブルコントローラとセン
サユニット及びセンサモジュールとが一体に構成され
る。従ってこの一体化されたプログラマブルコントロー
ラのセンサモジュールの端子よりセンサヘッドをケーブ
ルを介して接続することによって、センサシステムが構
成される。この場合には従来例のようにセンサ主回路部
とセンサヘッド及び入力ユニットとを夫々ケーブルで接
続し配線作業を行う必要がないため、配線作業を大幅に
簡略化することができる。又請求項４の発明では、使用
されないスロットにダミーモジュールを装着できるよう
にしているため、ダミーモジュールを装着することによ
って全てのスロットにモジュールを装着できる。こうす
ればセンサユニットのコネクタ端子等に対しても防塵効
果が得られることとなる。

【００２８】又請求項５の発明では、センサモジュール
に接続されるセンサヘッドとプログラムロジックコント
ローラ側との距離が離れている場合にコンソールを用い
ることによって閾値を容易に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるセンサユニットの構成
を示す斜視図である。

【図２】本実施例によるセンサユニットとプログラマブ
ルロジックコントローラとの接続状態を示す斜視図であ
る。

【図３】本実施例によるセンサユニットの正面図であ
る。

【図４】本実施例によるプログラマブルロジックコント
ローラの電気的構成を示すブロック図である。

【図５】本実施例によるセンサユニットの電気的構成を
示すブロック図である。

【図６】本実施例による近接スイッチ用のセンサモジュ
ールを示す斜視図及び正面図である。

【図７】本実施例による光ファイバ型光電スイッチ用の
センサモジュールの斜視図及び正面図である。

【図８】本実施例による光電スイッチ用のセンサモジュ
ールの斜視図及び正面図である。

【図９】本実施例によるダミーモジュールの斜視図及び
正面図である。

【図１０】センサモジュールの一般的な構成を示すブロ
ック図である。

【図１１】本実施例によるリモートコンソールの構成を
示す正面図である。

【図１２】従来のＰＬＣとセンサとの接続状態を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１ ＰＬＣ本体 １Ａ 電源ユニット １Ｂ ＣＰＵユニット １１ センサユニット １２，４８ 弾性片 １３-L，１３-R，１８-0〜１８-3，１９，４３ コネク
タ １４ 表示器 １５-0〜１５-3 スロット １６，１７ 溝 ２１ マイクロコンピュータ ２３ Ｉ／Ｏバス ３３，３４ インターフェース ４１，４１Ａ〜４１Ｃ センサモジュール ４１Ｄ ダミーモジュール ４２ａ〜４２ｃ 線状突起 ４４ 表示素子 ４５ ティーチングスイッチ ４６ 端子台 ４７ モード切換スイッチ ５３ ＣＰＵ ５３ａ Ａ／Ｄ変換部 ５３ｂ 判別手段 ５３ｃ 閾値設定手段 ５４ 送信回路 ５５ 受信回路 ６１ センサヘッド ７２ スロット選択スイッチ ７３ モード切換スイッチ ７４ 安定動作表示灯 ７５ 動作表示灯 ７６ ティーチング表示灯 ７７ ティーチングスイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プログラマブルロジックコントローラに
   着脱自在に接続され、複数のモジュールが装着されるス
   ロットと、前記スロットにモジュールが接続されたとき
   にセンサモジュールと電気的に接続する第１のコネクタ
   及び前記各センサモジュールとのインターフェース回路
   部を有することを特徴とするセンサユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセンサユニットのスロッ
   トに着脱自在に構成されることを特徴とするモジュー
   ル。
3. 【請求項３】 前記モジュールは、 前記センサユニットのスロットへの装着時に前記センサ
   ユニットの第１のコネクタに接続される第２のコネクタ
   と、 センサヘッドが接続される端子と、 前記センサヘッドを駆動する送信回路と、 前記センサヘッドからの信号を受信する受信回路と、 前記受信回路からの入力を閾値と比較することによって
   物体の有無を判別する判別手段と、 前記受信回路からの入力とティーチング入力に基づいて
   物体有無の閾値を設定する閾値設定手段と、を有するセ
   ンサモジュールであることを特徴とする請求項２記載の
   モジュール。
4. 【請求項４】 前記モジュールは、 前記センサユニットにセンサモジュールが接続されない
   ときに装着されるダミーモジュールであることを特徴と
   する請求項２記載のモジュール。
5. 【請求項５】 請求項１記載のセンサユニットにケーブ
   ルを介して接続され、 前記センサユニットのスロットに装着されたセンサモジ
   ュールを選択するモジュール選択スイッチと、 感度設定モード及び動作モードを選択するモード切換ス
   イッチと、 閾値設定時のタイミングを入力するティーチングスイッ
   チと、 閾値の設定状態を表示する表示素子と、を有することを
   特徴とするコンソール。