TWI498688B - 可程式控制器 - Google Patents

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TWI498688B TW102145512A TW102145512A TWI498688B TW I498688 B TWI498688 B TW I498688B TW 102145512 A TW102145512 A TW 102145512A TW 102145512 A TW102145512 A TW 102145512A TW I498688 B TWI498688 B TW I498688B
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Tomo Ikuyama
Junji Yamamoto
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Description

可程式控制器
本發明係關於同步於同步控制信號之可程式控制器(programmable controller)。
建構可程式控制器之計數器單元(counter unit)係與編碼器(encoder)等外部機器連接，而計數(count)由外部機器輸入之脈衝(pulse)，並將計數現在值儲存在內部記憶體(memory)。
CPU單元係將固定週期之同步控制信號輸出至計數器單元，而計數器單元係接收同步控制信號，並將由編碼器等外部機器所輸入之脈衝的計數現在值閂鎖(latch)於內部記憶體。
如此，由於使計數器單元將計數現在值閂鎖於內部記憶體之時序(timing)與CPU單元的程式(program)執行開始時序同步，而執行該閂鎖，故可取得在穩定的固定週期下之計數現在值。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2005-309627號公報
專利文獻2：日本特開平11-205392號公報
專利文獻3：日本特開2005-243008號公報
專利文獻4：日本特開2009-181443號公報
由於計數器單元係藉由取得計數現在值，而可取得工件(work)的現在位置等資訊，故藉由與其他可程式控制器之單元組合並進行同步控制，而可取得穩定的資料(data)。
然而，習知的計數器單元由於僅能選擇由CPU單元所輸出之以固定週期反覆產生之信號來作為同步控制信號，故並無法以任意的時序進行同步控制。因此，例如在工件的移動速度並非固定時，就習知之僅能使用固定週期的信號作為同步控制信號之系統(system)而言，係有無法取得工件等間隔分離的部位之厚度之問題。
本發明乃有鑑於上述問題而研創者，其目的在於獲得一種可程式控制器，係可實現無法藉由使用固定週期之信號作為同步控制信號之系統來實現之控制者，例如即便在工件的移動速度並非固定之情形時，亦可取得等間隔之工件的厚度之可程式控制器。
為了解決上述課題以達成目的，本發明係包括：匯流排(bus)，用以進行資料傳送接收；同步控制信號線，傳達同步控制信號；同步控制信號產生單元，連接於前述同步控制信號線，依據來自外部之信號而產生前述同步控制信號；資料保持單元，連接於前述匯流排及前述同步控制信號線，並同步於前述同步控 制信號而將來自外部機器之信號閂鎖於內部記憶體；以及CPU單元，連接於前述匯流排及前述同步控制信號線，並同步於前述同步控制信號而經由前述匯流排讀取前述內部記憶體之值。
本發明之可程式控制器係於包含有外部動作之時序之最適於系統之時序下進行同步控制。亦即，能達成以下功效：針對外部輸入(可變週期信號)，可程式控制器之各單元能夠進行以相同之時序動作之同步控制。
1、10‧‧‧可程式控制器
2‧‧‧通信中繼控制部
3‧‧‧時脈產生部
4‧‧‧同步信號產生部
11‧‧‧CPU單元
12‧‧‧計數器單元
13‧‧‧輸入單元
14‧‧‧類比輸入單元
15‧‧‧基本單元
21、22‧‧‧外部機器
30‧‧‧工件
31‧‧‧編碼器
32‧‧‧變位感測器
B1至B4‧‧‧匯流排通信處理部
K1至K3‧‧‧連接器
L1‧‧‧匯流排通信線
L2‧‧‧同步控制信號線
M1、M4‧‧‧內部記憶體
P1‧‧‧處理器
S1‧‧‧信號波形
S2‧‧‧脈衝
W1至W4‧‧‧中斷信號控制部
第1圖係顯示實施形態1之可程式控制器之構成之示意圖。
第2圖係顯示實施形態1之可程式控制器之詳細構成之方塊(block)圖。
第3圖係顯示實施形態2之可程式控制器之構成之示意圖。
第4圖係顯示實施形態2之可程式控制器之詳細構成之方塊圖。
第5圖係顯示實施形態2之可程式控制器之時序圖。
以下係依據圖式詳細說明本發明之實施形態之可程式控制器。另外，本發明並不受本實施形態所限定。
實施形態1
第1圖係顯示本發明實施形態1之作為控制裝置之可程式控制器1的構成之示意圖。如第1圖所示，本發明之實施形態之可程式控制器1係具備下述4個單元：CPU單元11；作為資料保持 單元之計數器單元12；作為同步控制信號產生單元之輸入單元13；以及基本(base)單元15。
基本單元15係具備：匯流排通信線L1，用以在單元間對資料進行傳送接收；以及同步控制信號線L2，用以傳送同步控制信號。再者，基本單元15係於與各單元連接之板面部的表面側具備有連接器(connector)K1至K3，並且經由連接器K1與CPU單元11連接，經由連接器K2與計數器單元12連接，經由連接器K3與輸入單元13連接。
如第1圖所示，在可程式控制器1中，輸入單元13係接收來自外部機器21之任意的信號波形S1，並依據該信號波形S1將任意的週期之同步控制信號供給至同步控制信號線L2。計數器12係與流通於基本單元15上的同步控制信號線L2之該同步控制信號同步，而將由外部機器22所輸入之屬於脈衝S2的脈衝累計值之計數現在值予以閂鎖並加以保持。亦即，所謂計數現在值係從編碼器等外部機器22輸入至計數器單元12之脈衝的數量之累計值。CPU單元11亦與流通於同步控制信號線L2之該同步控制信號同步，而執行程式處理。該程式處理係由CPU單元使用程式命令，而將儲存於計數器單元12的內部記憶體之計數現在值予以讀出之處理。
第2圖係顯示實施形態1之可程式控制器1的詳細構成之方塊圖。如上述，可程式控制器1係具備：CPU單元11；計數器單元12；輸入單元13；以及基本單元15。
CPU單元11、計數器單元12、以及輸入單元13之各單元係連接於匯流排通信線L1，該匯流排通信線L1係用以與 基本單元15所具備之用以流通同步控制信號之同步控制信號線L2進行資料的傳送接收者。CPU單元11、計數器單元12、以及輸入單元13之各單元係具有：中斷信號控制部W1至W3，具有經由同步控制信號線L2接收同步控制信號之功能；以及匯流排通信處理部B1至B3，具有經由匯流排通信線L1來傳送接收在各個單元間所需要之資料之功能。基本單元15係具備通信中繼控制部2，係具有用以傳送接收在單元間所需要之資料之功能。
由於同步控制信號線L2係能夠流通用以令時脈(clock)產生部3等來進行同步控制之固定週期之同步控制信號，故可程式控制器1雖能以固定週期進行同步控制，惟亦能以任意之週期進行同步控制。在以任意週期實施同步控制時，例如由輸入裝置13接收從外部機器21輸入之任意的信號波形S1，並將其作為同步控制信號而直接供給至基本單元15的同步控制信號線L2。再者，或者如第2圖所示，由輸入單元13所具備之同步信號產生部4依據所接收之任意的信號波形S1來產生同步控制信號，並將其供給至同步控制信號線L2。
計數器單元12係在流通於同步控制信號線L2上之同步控制信號的下降邊緣(edge)之時序，將由外部機器22所輸入之屬於脈衝S2之脈衝數的累計值之計數現在值予以閂鎖，並在1同步控制週期將該計數現在值保持於內部記憶體M1。於此，所謂1同步控制週期係指同步控制信號之1週期(脈衝之上升至下降/下降至上升)。另外，產生任意的信號波形S1之外部機器21與產生脈衝S2之外部機器22係可為不同，亦可為相同者。所謂外部機器21與外部機器22為不同之情形，係指例如二個工件之動作 必須取得同步之情形等。
另一方面，CPU單元11係內建有處理器(processor)P1，而在流通於同步控制信號線L2上之同步控制信號的下降邊緣之時序開始執行程式，且經由匯流排信號線L1取得閂鎖於計數器單元12的內部記憶體M1之計數現在值。亦即，CPU單元11係與讀出計數器單元12的計數現在值相關連。更詳細說明，CPU單元11係經由匯流排通信處理部B2、匯流排通信線L1、通信中繼控制部2、匯流排通信線L1、以及匯流排通信處理部B1，而從內部記憶體M1取得計數現在值。
依據上述，由於計數器單元12係以將計數現在值閂鎖之時序與CPU11執行程式之時序取得同步，故可取得固定週期之計數值。藉此，由於可去除在程式上之命令執行時序之偏差所導致之計數值的誤差，故可高精確度地取得計數資訊。
可程式控制器1雖如上述能以任意的週期進行同步控制，惟在以固定的週期實施同步控制時，CPU單元11或時脈產生部3係對基本單元15的同步控制信號線L2發送固定週期之同步控制信號，而系統整體係與該信號同步而進行動作。
實施形態2
於實施形態2中，係針對可程式控制器10進行說明，來作為實施形態1所說明之可程式控制器1的具體的應用(application)事例。第3圖係顯示實施形態2之可程式控制器10之構成例之示意圖。
如第3圖所示，可程式控制器10係具備：CPU單元11；計數單元12，用以保持資料；輸入單元13，用以產生同步控 制信號；類比(analog)輸入單元14，用以保持資料；以及基本單元15(第3圖中並未顯示)。亦即，本實施形態之可程式控制器10係除了計數器單元12以外亦具備類比輸入單元14作為資料保持單元。
於輸入單元13係輸入有由計測工件30的位置之編碼器31等按照工件30的移動量而輸出之脈衝信號。該脈衝信號係例如脈衝之產生頻率會按照工件30的移動量而增減之信號。並且，於計數器單元12亦輸入有來自編碼器31之脈衝信號。亦即，本實施形態係為實施形態1之外部機器21與外部機器22為相同之情形。於類比輸入單元14係輸入有來自計測工件30的厚度之變位感測器(sensor)32的屬於類比信號之電流信號。該電流信號係例如為反映出工件30的厚度之電流量等。
第4圖係顯示實施形態2之可程式控制器10的詳細構成之方塊圖。如上述之可程式控制器10係具備：CPU單元11；計數器單元12；輸入單元13；類比輸入單元14；以及基本單元15。
第4圖之可程式控制器10的基本構成雖與第2圖之可程式控制器1相同，惟於可程式控制器10中，從外部輸入至計數器單元12及輸入單元13之信號皆為來自編碼器13之脈衝信號，且追加有類比輸入單元14。類比輸入單元14亦與計數器單元12同樣地具備：內部記憶體M4；中斷信號控制部W4；以及通信處理部B4。於內部記憶體M4係輸入有來自變位感測器32之電流信號。中斷信號控制部W4係具有經由同步控制信號線L2來接收同步控制信號之功能。匯流排通信處理部B4係具有經由匯流排 通信線L1來傳送接收各個單元間所需要之資料之功能。
第5圖係於第3圖所示之可程式控制器中以任意的週期實施同步控制之情形時的時序圖。該圖顯示工件30的移動速度係逐漸加速而成為固定速度，且暫時保持在固定速度，之後逐漸減速之情形的態樣。CPU單元11係使用程式命令來讀出計數器單元12的計數現在值及類比輸入單元14的厚度現在值。所謂厚度現在值係從變位感測器32輸入至類比輸入單元14之厚度之值。於第5圖之各週期中「CPU單元(執行週期)」所示之時間方向的寬度係顯示CPU的執行週期，由於執行週期係在每次掃描(scan)大致為相同時間，故形成相同寬度。在來自編碼器31之脈衝信號具有與工件30的移動速度成比例的頻率之情形等，輸入單元13係將來自編碼器31之脈衝信號當作同步控制信號並直接將其供給至同步控制信號線L2。或者，亦可為輸入單元13之同步信號產生部4係依據來自編碼器31之脈衝信號，產生與工件30的移動速度成比例之頻率的同步控制信號，並將其供給至同步控制信號線L2。
如第5圖所示，同步控制信號係時間寬度會變動之矩形狀的脈衝信號列之信號。隨著工件30的移動速度逐漸加速，同步控制信號的頻率係與移動速度成比例而變高。在工件30的移動速度為固定之狀態下，同步控制信號的頻率係維持在固定值。隨著工件30的移動速度逐漸減速，同步控制信號的頻率係與移動速度成比例而降低。
如第5圖所示，計數器單元12係在同步控制信號的下降邊緣之時序，於1同步控制週期之期間將計數現在值(x1 至x7 ) 閂鎖於內部記憶體M1。類比輸入單元14係在同步控制信號之下降邊緣之時序中，於1同步控制週期之期間將厚度現在值(類比值)(y1 至y7 )閂鎖於內部記憶體M4。
另一方面，CPU單元11係於同步控制信號的下降時序開始程式之執行，並經由匯流排通信線L1讀出計數器單元12的內部記憶體M1之值及類比輸入單元14的內部記憶體M4之值。藉此，能夠以高精確度取得工件30的現在位置之厚度。亦即，藉由將具有與工件30的移動速度成比例的頻率之脈衝信號作為同步控制信號而供給至同步控制信號線L2，而即便在工件的移動速度並非為固定之情形時，亦能夠取得相同時序之位置資訊(計數器單元12的計數現在值)及厚度(類比輸入單元14的厚度現在值)。藉此，可取得在工件30的移動方向等間隔之厚度。
如以上說明，在本實施形態之可程式控制器中，除了固定週期之同步控制信號之外，亦使用任意的外部輸入信號。藉由計數器單元(資料保持單元)以與同步控制信號同步之時序在1同步週期之期間閂鎖現在的計數值(計數現在值)，而CPU單元將同步控制信號之同步的時序設為程式執行開始的時序，俾使可程式控制器整體的控制時序能夠匹配於從外部賦予之任意週期。在本實施形態之可程式控制器中，由於可使用任意的外部信號作為同步控制信號，故能夠實現無法藉由僅使用固定週期信號作為同步控制信號之可程式控制器來實現之細密的控制。
再者，本發明並非由上述實施形態所限定者，在實施階段中只要不逸脫本發明之要旨則可有各種變形。再者，於上述實施形態中包含有各種階段之發明，可由所揭露之複數個構成 要件之適當的組合而導出各種發明。例如，即便將實施形態中所示之全構成要件中刪除若干個構成要件，亦只要能解決發明所欲解決之課題欄中所述之課題，且可獲致發明之效果欄中所述之效果，即可將已刪除該構成要件之構成導出為發明。更進一步而言，亦可適當組合不同實施形態之間的構成要件。
(產業上之可利用性)
如上述，本發明之可程式控制器係有助於工件的加工等之控制，尤其適合應用於在工件的移動速度會變化之情形等測定在移動方向等間隔之工件的厚度者。
1‧‧‧可程式控制器
2‧‧‧通信中繼控制部
3‧‧‧時脈產生部
4‧‧‧同步信號產生部
11‧‧‧CPU單元
12‧‧‧計數器單元
13‧‧‧輸入單元
15‧‧‧基本單元
B1至B3‧‧‧匯流排通信處理部
L1‧‧‧匯流排通信線
L2‧‧‧同步控制信號線
M1‧‧‧內部記憶體
P1‧‧‧處理器
S1‧‧‧信號波形
S2‧‧‧脈衝
W1至W3‧‧‧中斷信號控制部

Claims (4)

  1. 一種可程式控制器，係包括：匯流排，用以進行資料傳送接收；同步控制信號線，傳達同步控制信號；同步控制信號產生單元，連接於前述同步控制信號線，依據來自外部之會變動之第1信號而產生週期會變動之前述同步控制信號；資料保持單元，連接於前述匯流排及前述同步控制信號線，並同步於前述同步控制信號而將來自外部機器之第2信號閂鎖於內部記憶體；以及CPU單元，連接於前述匯流排及前述同步控制信號線，並同步於前述同步控制信號而經由前述匯流排讀取前述內部記憶體之值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可程式控制器，其中，前述資料保持單元係包括：計數器單元，將對依據工件的移動量之脈衝信號的脈衝進行計數而得之計數值予以閂鎖；以及類比輸入單元，將依據前述工件的厚度之類比信號予以閂鎖；其中，前述同步控制信號係前述脈衝信號。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之可程式控制器，其中，係使用前述CPU單元所產生之固定週期之信號作為前述同步控制信號。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之可程式控制器，其中，前述資料保持單元係在前述同步控制信號的下降邊緣之時序 進行閂鎖，且在前述同步控制信號的1週期之期間保持相同的值。
TW102145512A 2013-06-25 2013-12-11 可程式控制器 TWI498688B (zh)

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