JPWO2016038685A1 - Multiplex communication equipment - Google Patents
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Abstract
従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスが距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる多重通信装置を提供すること。多重通信基板401内のETHERPHY−IC402は、Aエリア(固定部)101の多重通信基板201内のETHERPHY−IC202にケーブル501で接続される。ケーブル501は、多重通信用のイーサネット(登録商標)のケーブルであり、1000base−t用のカテゴリー5eの対屈曲性のあるLAN線が使用される。Provided is a multiplex communication apparatus that enables a small peripheral device that can be used only for a short distance to communicate between units and apparatuses outside the casing at a distance. The ETHERPHY-IC 402 in the multiplex communication board 401 is connected to the ETHERPHY-IC 202 in the multiplex communication board 201 in the A area (fixed part) 101 by a cable 501. The cable 501 is an Ethernet (registered trademark) cable for multiplex communication, and a 1000 base-t category 5e anti-bending LAN line is used.
Description
本発明は、距離の離れた周辺デバイスと多重化通信し、センサフィードバック制御機能を高精度に構築する多重通信装置に関するものである。 The present invention relates to a multiplex communication apparatus that performs multiplex communication with peripheral devices at a distance and constructs a sensor feedback control function with high accuracy.
従来より、距離の離れた周辺デバイスと通信する多重通信装置としては、以下の多重通信システムがある。 Conventionally, as a multiplex communication apparatus that communicates with peripheral devices at a distance, there are the following multiplex communication systems.
図5は、従来技術の多重通信システムのシステム構成図である。図5に表したように、多重通信システム1001は、コントローラ11を有し、Aエリア(固定部)101とBエリア(可動部)301に分かれる。コントローラ11は、位置・速度・トルク指令などで装置全体をコントロールする。
FIG. 5 is a system configuration diagram of a conventional multiple communication system. As illustrated in FIG. 5, the
Aエリア(固定部)101は、多軸制御アンプであって、コントローラ11からの指令で後述するACサーボモータをPID制御で制御する。Bエリア(可動部)301は、ヘッドユニットであって、マウンタの先端部につくユニットで、表面実装品の実装又は基板上の部品実装状態を検査する。
The A area (fixed portion) 101 is a multi-axis control amplifier, and controls an AC servo motor, which will be described later, by PID control in response to a command from the
Aエリア(固定部)101である多軸制御アンプは、多軸制御基板111を有する。
The multi-axis control amplifier which is the A area (fixed portion) 101 includes a
多軸制御基板111は、4軸ACサーボモータを制御するマイコンを載せた基板である。多軸制御基板111は、PHY−IC112、スレーブASIC113、PHY−IC114、4軸モータ制御用マイコン115、DI116、D0117、通信ASIC118、及び4つのDRV−IC119,120,121,122を有する。
The
PHY−IC112は、コントローラ11にケーブル12で接続される。ケーブル12は、100base−txベースの産業用のイーサネット(登録商標)規格のLANケーブルである。PHY−IC112は、スレーブASIC113に接続される。
The PHY-IC 112 is connected to the
スレーブASIC113は、PHY−IC114と4軸モータ制御用マイコン115に接続される。
The slave ASIC 113 is connected to the PHY-IC 114 and the 4-axis
4軸モータ制御用マイコン115は、DI116及びD0117に接続される。4軸モータ制御用マイコン115は、通信ASIC118を介して、4つのDRV−IC119,120,121,122に接続される。
The 4-axis
Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットは、ヘッド基板1201、センサ基板311、リミットスイッチ314、リレー315、及び4つのACサーボモータ/シリアルエンコーダ316,317,318,319を有する。
The head unit which is the B area (movable part) 301 includes a
ヘッド基板1201は、Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットのセンサ情報をI2C通信又はSPI通信で取得し、産業用のイーサネット(登録商標)のスレーブ情報として送信する基板であり、その他Bエリア(可動部)301であるヘッドユニット内のDI/DO制御等を行う。ヘッド基板1201は、PHY−IC1202、スレーブASIC1203、及びマイコン1204を有する。マイコン1204は、I2C1205とSPI1206を有する。
The
スレーブASIC1203は、PHY−IC1202とマイコン1204に接続される。
The slave ASIC 1203 is connected to the PHY-IC 1202 and the
センサ基板311は、感圧センサ312と加速度センサ313を実装する基板である。感圧センサ312は、実装部品の押し込み圧を制御するためのセンサである。感圧センサ312は、マイコン1204内のI2C1205に接続される。従って、感圧センサ312のセンサ値は、I2C通信経由で、マイコン1204から取得される。加速度センサ313は、Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットの振動を抑制するために加速度を検出するセンサである。加速度センサ313は、マイコン1204内のSPI1206に接続される。従って、加速度センサ313のセンサ値は、SPI通信経由で、マイコン1204から取得される。
The
ヘッド基板1201内のPHY−IC1202は、Aエリア(固定部)101の多軸制御基板111内のPHY−IC114にケーブル1301で接続される。ケーブル1301は、100base−txベースの産業用のイーサネット(登録商標)規格のLANケーブルである。
The PHY-IC 1202 in the
Bエリア(可動部)301であるヘッドユニット内のリミットスイッチ314、リレー315、及び4つのACサーボモータ/シリアルエンコーダ316,317,318,319は、Aエリア(固定部)101の多軸制御基板111内のDI116、D0117、及び4つのDRV−IC119,120,121,122に、ケーブル1302,1303,1304,1305,1306,1307で接続される。
The limit switch 314, the
尚、距離の離れた周辺デバイスと通信する多重通信装置に関連する発明としては、以下の各特許文献に記載された発明がある。 As inventions related to a multiplex communication apparatus that communicates with peripheral devices at a distance, there are inventions described in the following patent documents.
しかしながら、図5に表された従来技術のシステムでは、新機能追加用センサを追加する場合、産業用イーサネット上のデータ量が増加し追加前の通信周期で許容されたバイト数を超えると通信の周期と制御周期が大きくなり、従来の制御性能より劣化する。 However, in the prior art system shown in FIG. 5, when adding a sensor for adding a new function, if the amount of data on the industrial Ethernet increases and exceeds the number of bytes allowed in the communication cycle before the addition, The cycle and the control cycle become large, and the conventional control performance is deteriorated.
また、産業用のイーサネット(登録商標)の使用時や省配線時は、一般的に、スレーブ同士での通信は不可である。従って、産業用のイーサネット(登録商標)規格のLANケーブルをケーブル130に使用すると、1度マスタであるコントローラ11でデータを取得した後にAエリア(固定部)101である多軸制御アンプに反映されるため、遅延時間が大きくなり、高精度な制御ができず、また、コントローラ11の負荷が大きい。
Further, when using industrial Ethernet (registered trademark) or when wiring is reduced, communication between slaves is generally impossible. Therefore, when an industrial Ethernet (registered trademark) standard LAN cable is used for the cable 130, it is reflected in the multi-axis control amplifier which is the A area (fixed portion) 101 after data is acquired once by the
特に、感圧センサ312や加速度センサ313のようなシリアルバス規格のセンサを利用する場合には、一般的に、同じ筐体内の基板間・基板内の近距離での利用を前提とするため、筐体外や距離の離れた間ではノイズに弱く、誤動作・データ化けする可能性が高い。
In particular, when a serial bus standard sensor such as the
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスが距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる多重通信装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and a small peripheral device that has been conventionally usable only for a short distance can communicate with a unit / apparatus outside the casing at a distance. It is an object to provide a multiplex communication apparatus.
この課題を解決するためになされた請求項1に係る発明は、多重通信装置であって、基板内又は基板間で、マイコンと周辺デバイス間のシリアルバス規格のデータ伝送を多重化したこと、を特徴とする。
The invention according to
尚、「周辺デバイス」には、例えば、EEPROM、A/D変換器、D/A変換器、加速度センサ、感圧センサ、又はロードセル等がある。 The “peripheral device” includes, for example, an EEPROM, an A / D converter, a D / A converter, an acceleration sensor, a pressure sensor, or a load cell.
また、「シリアルバス規格のデータ伝送」には、例えば、SPI(Serial Peripheral Interface)通信、I2C(Inter-Integrated Circuit)通信、又はMicrowire(登録商標)通信等がある。 “Serial bus standard data transmission” includes, for example, SPI (Serial Peripheral Interface) communication, I2C (Inter-Integrated Circuit) communication, or Microwire (registered trademark) communication.
本発明では、従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスが距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる。 According to the present invention, a small peripheral device that has been conventionally usable only for a short distance can communicate with a unit / apparatus outside the casing at a distance.
[1.多重通信システムのシステム構成]
以下、本発明を具体化した多重通信基板について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る多重通信基板が使用された多重通信システムのシステム構成図である。[1. System configuration of multiplex communication system]
Hereinafter, a multiplex communication board embodying the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a multiplex communication system in which a multiplex communication board according to an embodiment of the present invention is used.
図1に表したように、多重通信システム1は、コントローラ11を有し、Aエリア(固定部)101とBエリア(可動部)301に分かれる。コントローラ11は、位置・速度・トルク指令などで装置全体をコントロールする。
As illustrated in FIG. 1, the
Aエリア(固定部)101は、多軸制御アンプであって、コントローラ11からの指令で後述するACサーボモータをPID制御で制御する。Bエリア(可動部)301は、ヘッドユニットであって、マウンタの先端部につくユニットで、表面実装品の実装又は基板上の部品実装状態を検査する。
The A area (fixed portion) 101 is a multi-axis control amplifier, and controls an AC servo motor, which will be described later, by PID control in response to a command from the
Aエリア(固定部)101である多軸制御アンプは、多軸制御基板111、及び本実施形態に係る多重通信基板201を有する。
The multi-axis control amplifier that is the A area (fixed portion) 101 includes the
多軸制御基板111は、4軸ACサーボモータを制御するマイコンを載せた基板である。多軸制御基板111は、PHY−IC112、スレーブASIC113、PHY−IC114、4軸モータ制御用マイコン115、DI116、D0117、通信ASIC118、及び4つのDRV−IC119,120,121,122を有する。4軸モータ制御用マイコン115は、I2C131とSPI132を有する。
The
PHY−IC112は、コントローラ11にケーブル12で接続される。ケーブル12は、100base−txベースの産業用のイーサネット(登録商標)規格のLANケーブルである。PHY−IC112は、スレーブASIC113に接続される。
The PHY-
スレーブASIC113は、PHY−IC114と4軸モータ制御用マイコン115に接続される。
The
4軸モータ制御用マイコン115は、DI116及びD0117に接続される。4軸モータ制御用マイコン115は、通信ASIC118を介して、4つのDRV−IC119,120,121,122に接続される。
The 4-axis
本実施形態に係る多重通信基板201は、ETHERPHY−IC202、多重通信用FPGA203、DO206、DI207、及び4つのDRV−IC208,209,210,211を有する。多重通信用FPGA203は、I2C204とSPI205を有する。
A
ETHERPHY−IC202は、多重通信用FPGA203に接続される。
The ETHERPHY-
多重通信用FPGA203は、DO206、DI207、及び4つのDRV−IC208,209,210,211に接続される。多重通信用FPGA203内のI2C204とSPI205は、4軸モータ制御用マイコン115内のI2C131とSPI132に接続される。
The
つまり、本実施形態に係る多重通信基板201は、同じ筐体であるAエリア(固定部)101の多軸制御アンプ内で、多軸制御基板111内のI2C131、SPI132と通信線で接続される。
That is, the
また、本実施形態に係る多重通信基板201内のDO206、DI207、及び4つのDRV−IC208,209,210,211は、多軸制御基板111内のDI116、D0117、及び4つのDRV−IC119,120,121,122に接続される。
Also, the
Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットは、センサ基板311、本実施形態に係る多重通信基板401、リミットスイッチ314、リレー315、及び4つのACサーボモータ/シリアルエンコーダ316,317,318,319を有する。
The head unit which is the B area (movable part) 301 includes a
センサ基板311は、感圧センサ312と加速度センサ313を実装する基板である。感圧センサ312は、実装部品の押し込み圧を制御するためのセンサである。加速度センサ313は、Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットの振動を抑制するために加速度を検出するセンサである。
The
本実施形態に係る多重通信基板401は、ETHERPHY−IC402、多重通信用FPGA403、DI406、D0407、及び4つのDRV−IC408,409,410,411を有する。多重通信用FPGA403は、I2C404とSPI405を有する。
The
多重通信用FPGA403内のI2C404は、感圧センサ312に接続される。多重通信用FPGA403内のSPI405は、加速度センサ313に接続される。
The
多重通信用FPGA403は、DI406、D0407、及び4つのDRV−IC408,409,410,411に接続される。
The
本実施形態に係る多重通信基板401内のDI406、D0407、及び4つのDRV−IC408,409,410,411は、リミットスイッチ314、リレー315、及び4つのACサーボモータ/シリアルエンコーダ316,317,318,319に接続される。
DI406, D0407, and four DRV-
本実施形態に係る多重通信基板401内のETHERPHY−IC402は、Aエリア(固定部)101の本実施形態に係る多重通信基板201内のETHERPHY−IC202にケーブル501で接続される。ケーブル501は、多重通信用のイーサネット(登録商標)のケーブルであり、1000base−t用のカテゴリー5eの対屈曲性のあるLAN線が使用される。
The ETHERPHY-
[2.多重通信基板の内部構成]
図2は、本実施形態に係る多重通信基板201,401の内部構成図である。つまり、図2は、シリアルエンコーダ信号、I2C信号、及びSPI信号をGbEを利用した多重通信を行う基板の内部構成が表される。本実施形態に係る多重通信基板201,401は、多重化対象信号の入力部、多重化処理部、及びGbEを利用した多重化通信部に、大きく分けられる。[2. Internal configuration of multiplex communication board]
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the
図2に表されたように、本実施形態に係る多重通信基板201,401は、上述したように、ケーブル501で接続される。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態に係る多重通信基板201は、1000base−t用PHY−IC212、DIP−SW213、多重通信プロトコル処理部220、シリアルエンコーダ入出力部230、I2C入出力部240、SPI入出力部250、多重処理部260、RS485用DRIVER−IC270、及び2つのI/O入出力部280,290を有する。
The
1000base−t用PHY−IC212は、多重通信を行うための1000base−tの通信用PHY−ICである。
The 1000base-t PHY-
DIP−SW213は、SPI通信ではクロックのどのタイミングでデータを確定するかのモードはセンサ等のICで決まるため、予めそのタイミングを設定するDIPスイッチである(但し、あくまでもdefault値で、4軸モータ制御用マイコン115側からのUART,IO設定でもよい)。
The DIP-
多重通信プロトコル処理部220は、ローカル側のデータを多重通信用プロトコル用に混合・分離処理を行う処理部である。多重通信プロトコル処理部220は、GMII−IFデータ入力部221、多重分離部222、多重混合部223、及びGMII−IFデータ出力部224を有する。
The multiplex communication
シリアルエンコーダ入出力部230は、ACサーボモータ316〜319等のABSシリアルエンコーダ通信データを入力又は出力する。シリアルエンコーダ入出力部230は、 多重通信プロトコル処理部220へデータを送信又は多重通信プロトコル処理部220から受信したデータを出力する。シリアルエンコーダ入出力部230は、HDLC−I/Fデータ入力部231、受信バッファ232、HDLC−I/Fデータ出力部233、及び送信バッファ234を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。
The serial encoder input /
I2C入出力部240は、I2C通信のクロック、多重通信用FPGA203内の高速なクロックでデータをサンプルし、H,L(1,0)信号を多重通信プロトコル処理部220へ送信する。I2C入出力部240は、多重通信プロトコル処理部220からのH,L(1,0)信号をI/O入出力部280へ出力する。I2C入出力部240は、I2C−I/Fデータ入力部241、受信バッファ242、I2C−I/Fデータ出力部243、及び送信バッファ244を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。
The I2C input /
SPI入出力部250は、SPI通信のクロック、多重通信用FPGA203内の高速なクロックでデータをサンプルし、H,L(1,0)信号を多重通信プロトコル処理部220へ送信する。SPI入出力部250は、多重通信プロトコル処理部220からのH,L(1,0)信号をI/O入出力部290へ出力する。クロックのどのタイミングでデータを確定するかのモードは、センサ等のICで決まるため、DIP−SW213で予め設定する。SPI入出力部250は、SPI−I/Fデータ入力部251、受信バッファ252、SPI−I/Fデータ出力部253、及び送信バッファ254を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。
The SPI input /
多重処理部260は、本実施形態に係る多重通信基板201の機能を実現するための多重処理部であり、多重通信用FPGA203である。多重処理部260は、多重通信プロトコル処理部220、シリアルエンコーダ入出力部230、I2C入出力部240、及びSPI入出力部250を有する。
The
RS485用DRIVER−IC270は、シリアルエンコーダの物理層RS485のDRIVER−ICである。
The DRIVER-
I/O入出力部280は、I2Cの信号レベルにあった入出力部である。
The I / O input /
I/O入出力部290は、SPIの信号レベルにあった入出力部である。
The I / O input /
同様にして、本実施形態に係る多重通信基板401は、1000base−t用PHY−IC412、LED413、多重通信プロトコル処理部420、シリアルエンコーダ入出力部430、I2C入出力部440、SPI入出力部450、多重処理部460、RS485用DRIVER−IC470、及び2つのI/O入出力部480,490を有する。
Similarly, the
1000base−t用PHY−IC412は、多重通信を行うための1000base−tの通信用PHY−ICである。
The 1000base-t PHY-
LED413は、SPI通信で4軸モータ制御用マイコン115側と仕様があっているかの目視確認用LEDである。
The
多重通信プロトコル処理部420は、ローカル側のデータを多重通信用プロトコル用に混合・分離処理を行う処理部である。多重通信プロトコル処理部420は、GMII−IFデータ入力部421、多重分離部422、多重混合部423、及びGMII−IFデータ出力部424を有する。
The multiplex communication
シリアルエンコーダ入出力部430は、ACサーボモータ316〜319等のABSシリアルエンコーダ通信データを入力又は出力する。シリアルエンコーダ入出力部430は、 多重通信プロトコル処理部420へデータを送信又は多重通信プロトコル処理部420から受信したデータを出力する。シリアルエンコーダ入出力部430は、HDLC−I/Fデータ入力部431、受信バッファ432、HDLC−I/Fデータ出力部433、及び送信バッファ434を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。
The serial encoder input /
I2C入出力部440は、I2C通信のクロック、多重通信用FPGA403内の高速なクロックでデータをサンプルし、H,L(1,0)信号を多重通信プロトコル処理部420へ送信する。I2C入出力部440は、多重通信プロトコル処理部420からのH,L(1,0)信号をI/O入出力部480へ出力する。I2C入出力部440は、I2C−I/Fデータ入力部441、受信バッファ442、I2C−I/Fデータ出力部443、及び送信バッファ444を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。
The I2C input /
SPI入出力部450は、SPI通信のクロック、多重通信用FPGA403内の高速なクロックでデータをサンプルし、H,L(1,0)信号を多重通信プロトコル処理部420へ送信する。SPI入出力部450は、多重通信プロトコル処理部420からのH,L(1,0)信号をI/O入出力部490へ出力する。クロックのどのタイミングでデータを確定するかのモードは、センサ等のICで決まるため、DIP−SW213で予め設定する。SPI入出力部450は、SPI−I/Fデータ入力部451、受信バッファ452、SPI−I/Fデータ出力部453、及び送信バッファ454を有し、それらは、多重化対象の各信号を多重化するための入出力部とそのバッファである。
The SPI input /
多重処理部460は、本実施形態に係る多重通信基板401の機能を実現するための多重処理部であり、多重通信用FPGA403である。多重処理部460は、多重通信プロトコル処理部420、シリアルエンコーダ入出力部430、I2C入出力部440、及びSPI入出力部450を有する。
The
RS485用DRIVER−IC470は、シリアルエンコーダの物理層RS485のDRIVER−ICである。
The DRIVER-
I/O入出力部480は、I2Cの信号レベルにあった入出力部である。
The I / O input /
I/O入出力部490は、SPIの信号レベルにあった入出力部である。
The I / O input /
[3.多重通信プロトコル]
本実施形態に係る多重通信基板201,401は、GbE(1000base−t、半2重通信)を使用し、一定回数毎に送受信を切り替えて行う。図3,図4は、本実施形態に係る多重通信基板201,401(図2参照)が半2重通信方式で送受信を行う際のイーサネット(登録商標)の規格GbEによる多重通信プロトコルが表わされた図である。[3. Multiplex communication protocol]
The
図3,図4では、縦軸に通信方向が表される。図3は、Aエリア2からBエリア3にデータを送信する半2重通信方式の多重通信プロトコルが表わされた図であるが、Bエリア3からAエリア2にデータを送信する半2重通信方式の多重通信プロトコルは記載されていない。これに対して、図4は、Bエリア3からAエリア2にデータを送信する半2重通信方式の多重通信プロトコルが表された図であるが、Aエリア2からBエリア3にデータを送信する半2重通信方式の多重通信プロトコルは記載されていない。
3 and 4, the vertical axis represents the communication direction. FIG. 3 is a diagram showing a multiplex communication protocol of a half-duplex communication method for transmitting data from A
多重通信プロトコルは、125MHzのクロック毎に図3,図4に表されるような通信プロトコルであり、8BITの送受信を行い、ローカル側の通信合成・分離を行う。その8BITは、図3,図4では、縦軸に並んだ「B0」,「B1」,「B2」,「B3」,「B4」,「B5」,「B6」,「B7」で表される。 The multiplex communication protocol is a communication protocol as shown in FIG. 3 and FIG. 4 for each 125 MHz clock, and performs 8 bit transmission / reception to perform communication synthesis / separation on the local side. The 8 bits are represented by “B0”, “B1”, “B2”, “B3”, “B4”, “B5”, “B6”, “B7” arranged in the vertical axis in FIGS. The
図3では、横軸に並んだ「0」〜「14」の数値は、多重化通信を行うクロック(規格GbE用と同じ125MHz)のカウンタ数である。同様にして、図4では、横軸に並んだ「15」〜「29」の数値は、多重化通信を行うクロック(規格GbE用と同じ125MHz)のカウンタ数である。 In FIG. 3, the numerical values “0” to “14” arranged on the horizontal axis are the number of counters of the clock (125 MHz, which is the same as that for the standard GbE) for performing multiplexed communication. Similarly, in FIG. 4, the numerical values “15” to “29” arranged on the horizontal axis are the counter numbers of the clock (125 MHz, which is the same as that for the standard GbE) for performing multiplexed communication.
図3,図4において、「SPI−D」は、SPI通信のデータを表す。「SPI有/無」は、データ有無のフラグである。「SPI有」は、SPIデータが有ることを表す。「SPI無」は、SPIのデータが無いことを表す。「I2C−D」は、I2C通信のデータを表す。「I2C有/無」は、データ有無のフラグである。「I2C有」は、I2Cデータが有ることを表す。「I2C無」は、I2Cのデータが無いことを表す。 3 and 4, “SPI-D” represents SPI communication data. “With / without SPI” is a flag indicating the presence / absence of data. “With SPI” indicates that there is SPI data. “No SPI” indicates that there is no SPI data. “I2C-D” represents data of I2C communication. “I2C present / not present” is a flag indicating the presence / absence of data. “I2C present” indicates that there is I2C data. “No I2C” indicates that there is no I2C data.
図3,図4において、「DO0」,「DO1」,「DO2」,「DO3」は、デジタル出力信号(Hi:1,Low:0)である。「DI1」,「DI2」,「DI3」は、デジタル入力信号(Hi:1,Low:0)である。 3 and 4, “DO0”, “DO1”, “DO2”, and “DO3” are digital output signals (Hi: 1, Low: 0). “DI1”, “DI2”, and “DI3” are digital input signals (Hi: 1, Low: 0).
図3,図4において、「エンコーダ1 データ」,「エンコーダ2 データ」,「エンコーダ3 データ」,「エンコーダ4 データ」は、エンコーダ信号を多重化するデータである。「FEC(15,11)短縮系」は、ハミング符号(15,11)の短縮系(3BITが0固定)で、誤り訂正用に付加される4BITデータである。図3では、カウンタ数が「2」〜「9」の横一列の8BIT+(3BITが0固定)の計11BITを対象とする。図4では、カウンタ数が「17」〜「24」の横一列の8BIT+(3BITが0固定)の計11BITを対象とする。
3 and 4, “
図3,図4において、「SS1」,「SS2」,「SS3」,「SS4」は、SPI通信で通信対象とするデバイスの選択信号である。「MODE0」,「MODE1」,「MODE2」,「MODE3」は、SPI通信でデータを確定するクロックのタイミングのモード(Clock Phase)を表す。また、「CLK_I2C_NO」、「CLK_SPI_NO」は、I2C,SPI通信の代表的なclock周波数を0−3の4種類(例えば、1,2,5,10MHz)用意し、可動部側の周辺デバイスで使用するclockを指定する。 3 and 4, “SS1”, “SS2”, “SS3”, and “SS4” are selection signals for devices to be communicated by SPI communication. “MODE0”, “MODE1”, “MODE2”, and “MODE3” represent clock timing modes (Clock Phase) for determining data by SPI communication. In addition, “CLK_I2C_NO” and “CLK_SPI_NO” provide four types of clock frequencies (for example, 1, 2, 5, and 10 MHz) of 0-3 for I2C and SPI communication, and are used by peripheral devices on the movable part side. The clock to be specified is specified.
尚、「空き」は、データそのものが存在しないことを表す。 The “vacant” indicates that the data itself does not exist.
図3に表されたように、カウンタ数が「0」,「1」の通信開始時はプリアンブル2個が送受信される。カウンタ数が「14」では、送受信を切り替えるため、お互いに送信OFFの状態とする。 As shown in FIG. 3, two preambles are transmitted and received at the start of communication with the counter numbers “0” and “1”. When the number of counters is “14”, transmission and reception are switched, so that transmission is mutually turned off.
図4に表されたように、カウンタ数が「15」〜「29」の後半15回分は、送受信の方向を切り替えて通信を行う。 As shown in FIG. 4, communication is performed by switching the transmission / reception direction for the last 15 times of the counter numbers “15” to “29”.
[4.まとめ]
すなわち、本実施形態では、従来、短い距離間でしか使用できなかった小型の周辺デバイスである感圧センサ312や加速度センサ313が距離のはなれた筐体外のユニット・装置間で通信可能となる。[4. Summary]
That is, in the present embodiment, the pressure-
従来は、センサのアナログ出力をマイコンのA/Dに直接接続するので、ノイズで分解能が出なかったり、また、産業用のイーサネット(登録商標)又はCC−Link(登録商標)等の省配線規格品のスレーブ機器でA/D等が搭載されたユニットを選択する必要があるため、小型化することができなかった。しかしながら、本実施の形態では、高速・低遅延で直接に本実施形態に係る多重通信基板401に周辺デバイスである感圧センサ312や加速度センサ313が接続できるため、ハードウエア的に小型で精度の良い複雑な制御が可能となる。
Conventionally, the analog output of the sensor is directly connected to the A / D of the microcomputer, so the resolution does not come out due to noise, and the wiring-saving standards such as industrial Ethernet (registered trademark) or CC-Link (registered trademark) Since it is necessary to select a unit on which A / D or the like is mounted as a slave device, it has not been possible to reduce the size. However, in this embodiment, the pressure-
つまり、センサ類(感圧センサ312や加速度センサ313)と4軸モータ制御用マイコン115が直接通信を行うので、コントローラ11の負荷が増えない。4軸モータ制御用マイコン115は、センサ類(感圧センサ312や加速度センサ313)からのデータを直接収集できるため、遅延が少なく、高性能なフィードバック制御が実現可能である。
That is, since the sensors (the
本実施形態では、他の通信データと多重化するために、ユニット間の追加配線がなく、省配線化できる。よって、本実施形態では、例えば、センサ出力用のアナログ出力ケーブル、RS485ケーブル、又はイーサネット(登録商標)用ケーブルの追加が不要である。 In this embodiment, in order to multiplex with other communication data, there is no additional wiring between units, and wiring can be saved. Therefore, in this embodiment, for example, it is not necessary to add an analog output cable for sensor output, an RS485 cable, or an Ethernet (registered trademark) cable.
つまり、他の信号線(エンコーダ・DIO)を含めて多重化しているため、通信線としては、Aエリア(固定部)101である多軸制御アンプとBエリア(可動部)301であるヘッドユニットとの間を、多重通信用のイーサネット(登録商標)のケーブル501のLAN線を1本接続するだけでよく、省配線を実現可能にする。
That is, since other signal lines (encoders / DIOs) are multiplexed, the communication line includes a multi-axis control amplifier that is A area (fixed part) 101 and a head unit that is B area (movable part) 301. It is only necessary to connect one LAN line of the Ethernet (registered trademark)
本実施形態では、既に出荷済み装置のワイヤーハーネスの配線を変更せず、新型ユニット内の基板の追加・変更や、マイコンを搭載するユニット側のソフトウエアの変更のみで、装置の機能拡張が可能である。 In this embodiment, it is possible to expand the function of the device by changing the software on the unit side where the microcomputer is installed without changing the wiring of the wire harness of the already shipped device It is.
つまり、Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットでセンサ類(感圧センサ312や加速度センサ313)を変更しても、Aエリア(固定部)101である多軸制御アンプとBエリア(可動部)301であるヘッドユニットとの間での配線変更が不要である。多軸制御基板111のCPUを変更するのみで対応可能である。従って、既に納入された装置でも、配線工事なしで、Bエリア(可動部)301であるヘッドユニットの新型を使用することで、新機能の効果を得られる。
That is, even if the sensors (pressure-
従来は、機械系の振動制御等では、デジタルフィルタ(ノッチFILTER等)を使用するのが一般的であるが、この処理時のCPUにかかる負荷が大きく、発熱が高くなるため、処理能力が高い高価なCPUを使用する必要がある。しかしながら、本実施形態では、多重通信用FPGA203,403に予め決められた機能(例えば、LPF、HPF(High Pass Filer)、又はノッチ等)又は周波数のデジタルフィルタ機能を利用することで、制御用CPUに対し、負荷を減らし、発熱を低く抑えられるので、処理能力が低い安価な制御用CPUを選択することが可能である。
Conventionally, it is common to use a digital filter (notch FILTER, etc.) for mechanical vibration control, etc., but the processing load is high because the load on the CPU during this processing is large and the heat generation is high. It is necessary to use an expensive CPU. However, in the present embodiment, a control CPU is used by using a predetermined function (for example, LPF, HPF (High Pass Filer), or notch) or frequency digital filter function in the
[5.その他]
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、「周辺デバイス」として、感圧センサ312や加速度センサ313を使用する。その他に、「周辺デバイス」として、EEPROM、A/D変換器、D/A変換器、又はロードセル等を使用してもよい。[5. Others]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in this embodiment, the pressure-
また、本実施の形態では、「シリアルバス規格のデータ伝送」として、SPI通信やI2C通信を行う。その他に、「シリアルバス規格のデータ伝送」として、Microwire(登録商標)通信等を行ってもよい。 In this embodiment, SPI communication and I2C communication are performed as “serial bus standard data transmission”. In addition, as the “serial bus standard data transmission”, Microwire (registered trademark) communication or the like may be performed.
1 多重通信システム
115 4軸モータ制御用マイコン
201 多重通信基板
202 ETHERPHY−IC
203 多重通信用FPGA
233 HDLC−I/F出力部
234 送信バッファ
243 I2C−I/Fデータ出力部
244 送信バッファ
253 SPI−I/Fデータ出力部
254 送信バッファ
311 センサ基板
312 感圧センサ
313 加速度センサ
401 多重通信基板
402 ETHERPHY−IC
403 多重通信用FPGA
433 HDLC−I/F出力部
434 送信バッファ
443 I2C−I/Fデータ出力部
444 送信バッファ
453 SPI−I/Fデータ出力部
454 送信バッファ
501 多重通信用のイーサネット(登録商標)のケーブル1
203 FPGA for multiplex communication
233 HDLC-I /
403 FPGA for multiplex communication
433 HDLC-I /
Claims (4)
多重通信用ワイヤーハーネスとして用いられるLAN線と、を備えたこと、を特徴とする請求項1に記載の多重通信装置。A physical layer circuit for Ethernet (registered trademark) used as the physical layer of the logical interface of the data and the internal interface of the physical layer;
The multiplex communication apparatus according to claim 1, further comprising a LAN line used as a multiplex communication wire harness.
バッファと、を備え、
前記ローカル出力部は、連続的に出力するためのデータ数分を前記バッファにためた後に、前記バッファにためたデータの出力を開始すること、を特徴とする請求項1に記載の多重通信装置。A local output section;
A buffer, and
The multiplex communication apparatus according to claim 1, wherein the local output unit starts outputting data for the buffer after storing the number of data for continuous output in the buffer. .
前記周辺デバイスの値に対して前記機能で処理した結果を出力すること、を特徴とする請求項1に記載の多重通信装置。It has a digital filter function of a predetermined function or frequency,
The multiplex communication apparatus according to claim 1, wherein the result of processing by the function is output for the value of the peripheral device.
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