WO2016143101A1 - Ｃｐｕユニット、ターゲットユニットおよびｐｌｃシステム - Google Patents

Ｃｐｕユニット、ターゲットユニットおよびｐｌｃシステム Download PDF

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extended function
circuit unit
system bus
control circuit
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大揮 原田
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4063—Device-to-bus coupling

Definitions

  • the present invention relates to a CPU unit, a target unit, and a PLC system that perform communication via a system bus.
  • a building block type PLC is a PLC constructed by combining a CPU (Central Processing Unit) unit and a plurality of target units based on the control scale and control contents of a controlled device.
  • the CPU unit communicates with one or a plurality of target units connected via a system bus.
  • a function unit to be newly expanded is referred to as an expanded function unit.
  • functions to be newly expanded there are an inter-unit synchronization function and a high-speed serial communication function that synchronize operation timing between units.
  • an empty signal line when there is an empty signal line on the system bus, an empty signal line can be assigned to the extended function unit, but when there is no empty signal line, it is assigned to another component.
  • a configuration may be considered in which the signal line used is shared with the extended function unit.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which an extended function unit is added to the system and signal lines assigned to other components are shared with the extended function unit. Specifically, in Patent Document 1, a CPU module having an input / output bus interface is equipped with a high-speed serial bus interface as an extended function unit, and the high-speed serial bus interface is connected to the same input / output bus as the input / output bus interface. Thus, a configuration for sharing an input / output bus is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses that an input / output bus and an input / output module with a high-speed serial bus interface communicate serially, and an input / output bus uses an input / output bus interface and a normal input / output module. A configuration for performing parallel communication is also disclosed.
  • Patent Document 1 even in a configuration in which a CPU unit, a target unit for parallel communication, and a target unit for serial communication are connected on the same bus, the bus is used in parallel communication and serial communication. Since the cycle frequency is different, it is described that the signal for parallel communication is not input to the target unit for serial communication, and that the signal for serial communication is not input to the target unit for parallel communication. ing.
  • the extended function unit shares the same signal line with other components, the signal changes due to the influence of the external environment, and the extended function unit receives signals from other components, or other configurations.
  • the extended function unit receives signals from other components, or other configurations.
  • confusion will occur when an element receives a signal of an extended function unit.
  • communication cannot be established between the units constituting the PLC, and the expanded function cannot be executed.
  • the present invention has been made in view of the above, and in the configuration in which the extended function unit shares the same signal line with other components, even if the signal changes due to the influence of the external environment, the extended function unit and It is an object of the present invention to provide a CPU unit in which other components can communicate without confusing signals.
  • the present invention provides a CPU unit connected to a target unit via a system bus, a first system bus input / output circuit unit that inputs and outputs signals, a target An extended function control circuit unit that communicates with an extended function circuit unit provided in the unit, and a first system bus input / output circuit unit or an extended function control circuit unit are connected to a first signal line included in the system bus.
  • a first switching unit that switches so that the extended function control circuit unit communicates with the extended function circuit unit included in the target unit when the extended function control circuit unit communicates with the first switching unit. And the first signal line are connected.
  • the extended function unit in the configuration in which the extended function unit shares the same signal line with other components, even if the signal changes due to the influence of the external environment, the extended function unit and the other components transmit the signal. You can communicate without confusion.
  • Configuration diagram of PLC system according to embodiment Configuration diagram when PLC system extended function settings are valid Configuration diagram when PLC system extended function setting is invalid
  • the figure which serves for explanation about the change procedure of the change part The signal waveform of the system bus input / output circuit unit and the signal waveform of the extended function control circuit unit and the extended function circuit unit when the CPU unit and the extended function compatible target unit for which the extended function setting is effective communicate.
  • FIG. 1 is a diagram showing a PLC system 1 in which a CPU unit 2 and a target unit 3 according to an embodiment of the present invention are connected via a system bus B.
  • a system bus B In FIG. 1, three target units are connected to the system bus B, but the number is not limited to three.
  • the target unit 3 includes an extended function compatible target unit 3a corresponding to the extended function and an extended function non-compatible target unit 3b not corresponding to the extended function.
  • the configuration of the CPU unit 2 will be described.
  • the CPU unit 2 is connected to the target unit 3 via the system bus B, and includes a system bus input / output circuit unit 11 as a first system bus input / output circuit unit for inputting and outputting signals, an extended function circuit unit, An extended function control circuit unit 12 that performs communication, and a switching unit 13 as a first switching unit that switches between the system bus input / output circuit unit 11 or the extended function control circuit unit 12 are provided.
  • System bus B is composed of a plurality of signal lines.
  • the signal lines B1 are included in the plurality of signal lines.
  • the signal line B1 is used for communication performed between the CPU unit 2 and the target unit 3, and a signal indicating an execution state of communication such as an output enable signal and an input enable signal is transmitted.
  • the extended function control circuit unit 12 communicates with the extended function circuit unit provided in the target unit 3.
  • the extended function control circuit unit 12 performs communication with the extended function circuit unit provided in the target unit 3, the extended function control circuit unit 12 and the signal line B1 are connected to the switching unit 13. Connect.
  • the extended function control circuit unit 12 when the extended function control circuit unit 12 is connected to the signal line B1, the extended function control circuit unit 12 transmits an input / output invalid signal that invalidates the input / output of the signal line B1 to the target unit 3 that does not include the extended function circuit unit.
  • the extended function control circuit unit 12 when the extended function control circuit unit 12 does not communicate with the extended function circuit unit provided in the target unit 3, the extended function control circuit unit 12 connects the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1 to the switching unit 13.
  • the switching unit 13 performs switching so that the system bus input / output circuit unit 11 or the extended function control circuit unit 12 is connected to the signal line B1.
  • the CPU unit 2 communicates with the extended function circuit unit provided in the target unit 3 in a configuration in which the extended function control circuit unit 12 shares the same signal line B1 as the system bus input / output circuit unit 11. Since either the system bus input / output circuit unit 11 or the extended function control circuit unit 12 is connected to the signal line B1 based on whether or not to perform the operation, even if the signal changes due to the influence of the external environment, the system bus The input / output circuit unit 11 and the extended function control circuit unit 12 can communicate without confusing signals.
  • the CPU unit 2 transmits an input / output invalid signal to the target unit 3 that does not include the extended function circuit unit. Even if the signal changes due to the influence of the external environment, the system bus input / output circuit unit 11 is not affected.
  • the target unit 3 is a signal input unit, a signal output unit, and a positioning unit. What is necessary is a system bus input / output circuit unit 21, an extended function circuit unit 22, and a switching unit 23, which will be described later.
  • a target unit may be used.
  • the target unit 3 includes an extended function compatible target unit 3a corresponding to the extended function and an extended function non-compatible target unit 3b not corresponding to the extended function.
  • the extended function compatible target unit 3a includes a system bus input / output circuit unit 21 as a second system bus input / output circuit unit that inputs and outputs signals, an extended function circuit unit 22 that executes an extended function, and a system bus input And a switching unit 23 as a second switching unit that switches the output circuit unit 21 or the extended function circuit unit 22.
  • the switching unit 23 performs switching so that the system bus input / output circuit unit 21 or the extended function circuit unit 22 is connected to the signal line B1.
  • the extended function non-compatible target unit 3b includes a system bus input / output circuit unit 31 for inputting and outputting signals.
  • the extended function non-compatible target unit 3b inputs and outputs from the extended function control circuit unit 12 of the CPU unit 2. Receive an invalid signal.
  • FIG. 2 is a configuration diagram when the setting of the extended function is valid.
  • FIG. 3 is a configuration diagram when the setting of the extended function is invalid.
  • the extended function control circuit unit 12 starts reading the model information of the target unit 3 connected to the system bus B at the timing when the PLC system 1 is activated. Then, the extended function control circuit unit 12 recognizes all the target units 3 connected to the system bus B, sets the target unit 3 to the extended function compatible target unit 3a in which the extended function setting is valid, and sets the extended function. Is divided into an extended function compatible target unit 3a and an extended function non-compatible target unit 3b.
  • the extended function control circuit unit 12 When the extended function control circuit unit 12 communicates with the extended function compatible target unit 3a in which the setting of the extended function is valid, the extended function control circuit unit 12 is connected to the switching unit 13 as shown in FIG. Are connected to the signal line B1. Further, the extended function control circuit unit 12 causes the switching unit 23 to connect the extended function circuit unit 22 of the extended function compatible target unit 3a and the signal line B1. Further, the extended function control circuit unit 12 transmits an input / output invalid signal for invalidating the input / output of the signal line B1 to the target unit 3b not supporting the extended function.
  • the PLC system 1 includes the system bus input / output circuit unit 11, the system bus input / output circuit unit 21, and the system bus input / output circuit unit 31, and the newly added extended function control circuit unit 12 and extended function circuit unit 22.
  • the PLC system 1 can secure the same reliability as before the function expansion even after the function expansion, and can perform a stable operation.
  • the extended function control circuit unit 12 performs communication between the extended function compatible target unit 3a and the extended function non-compatible target unit 3b in which the setting of the extended function is invalid, as shown in FIG.
  • the switching unit 13 connects the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1.
  • the extended function control circuit unit 12 connects the switching unit 23 to the system bus input / output circuit unit 21 of the extended function compatible target unit 3a and the signal line B1. Further, the extended function control circuit unit 12 transmits a release signal for canceling the invalidation of the input / output of the signal line B1 to the extended function non-corresponding target unit 3b.
  • the extended function control circuit unit 12 uses a bus between the system bus input / output circuit unit 11.
  • the signal line B1 is monitored via the system bus input / output circuit unit 11.
  • the extended function control circuit unit 12 controls the switching unit 13 so that the extended function control circuit unit 12 is connected to the signal line B1, and the extended function circuit unit 22 is connected to the signal line B1.
  • the switching unit 23 is controlled as described above.
  • the PLC system 1 includes the system bus input / output circuit unit 11, the system bus input / output circuit unit 21, and the system bus input / output circuit unit 31, and the newly added extended function control circuit unit 12 and extended function circuit unit 22.
  • the configuration sharing the same signal line B1 even if the signal changes due to the influence of the external environment, a signal is transmitted between the system bus input / output circuit unit 11, the system bus input / output circuit unit 21, and the system bus input / output circuit unit 31. You can communicate without confusion.
  • the PLC system 1 can secure the same reliability as before the function expansion even after the function expansion, and can perform a stable operation.
  • the extended function control circuit unit 12 monitors communication between the CPU unit 2 and the extended function compatible target unit 3a.
  • the extended function control circuit unit 12 starts communication between the CPU unit 2 and the extended function compatible target unit 3a in which the extended function setting is valid, the communication is started and the signal line B1 is in a significant state.
  • the switching unit 13 is connected to the extended function control circuit unit 12 of the CPU unit 2 and the signal line B1, and the switching unit 23 is connected to the extended function circuit unit 22 of the extended function compatible target unit 3a. Are connected to the signal line B1.
  • One of the switching units 13 is grounded, the other is connected to or disconnected from the system bus input / output circuit unit 11, one is connected to the signal line B1, and the other is connected to the system bus. And a switching terminal 13b connected to the input / output circuit unit 11 or the extended function control circuit unit 12.
  • the switching unit 13 is connected to the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1 through a switching terminal 13b, and the ground terminal 13a is connected to the system bus input / output circuit unit 11.
  • the connection state between the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1 is maintained as shown in FIG.
  • the ground terminal 13a is switched so that the system bus input / output circuit unit 11 is connected to the ground.
  • the switching unit 13 switches the switching terminal 13b so that the extended function control circuit unit 12 and the signal line B1 are connected.
  • the switching unit 13 switches the system bus input / output circuit unit 11 without releasing it.
  • the switching procedure of the switching unit 23 is the same as that of the switching unit 13 described above.
  • the extended function control circuit unit 12 confirms that the communication has ended.
  • the switching unit 13 connects the system bus input / output circuit unit 11 of the CPU unit 2 and the signal line B1.
  • the switching unit 13 is connected to the extended function control circuit unit 12 and the signal line B1 through the switching terminal 13b, and the ground terminal 13a is connected to the system bus input / output circuit unit 11.
  • the switching terminal 13b is switched so that the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1 are connected.
  • the switching unit 13 switches the ground terminal 13a and the system bus input / output circuit unit 11 to a non-connected state.
  • the switching unit 13 performs switching so that the signal state of the system bus input / output circuit unit 11 can be maintained when the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1 are connected.
  • the switching procedure of the switching unit 23 is the same as that of the switching unit 13 described above.
  • FIG. 5A shows signal waveforms of the system bus input / output circuit unit 11 and the system bus input / output circuit unit 21 when the CPU unit 2 communicates with the extended function compatible target unit 3a in which the setting of the extended function is valid.
  • FIG. T1 in FIG. 5A indicates the communication period of the CPU unit 2 and the extended function compatible target unit 3a in which the setting of the extended function is valid.
  • T2 in FIG. 5A is an operation period of the switching unit 13 for switching from the system bus input / output circuit unit 11 to the extended function control circuit unit 12, and switching for switching from the system bus input / output circuit unit 21 to the extended function circuit unit 22 The period which totaled the operation period of the part 23 is shown.
  • 5A indicates the operation period of the switching unit 13 for switching from the extended function control circuit unit 12 to the system bus input / output circuit unit 11, and the switching for switching from the extended function circuit unit 22 to the system bus input / output circuit unit 21.
  • the period which totaled the operation period of the part 23 is shown.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating signal waveforms of the extended function control circuit unit 12 and the extended function circuit unit 22.
  • T4 in FIG. 5B indicates the effective period of the extended function.
  • the effective period of the extended function is a period from the elapse of T2 to the start of T3.
  • the PLC system 1 is newly added between the system bus input / output circuit unit 11, the system bus input / output circuit unit 21, and the system bus input / output circuit unit 31 in a configuration in which the same signal line B1 is shared. Communication between the function control circuit unit 12 and the extended function circuit unit 22 can be achieved without confusion of signals.
  • step S1 the PLC system 1 is activated.
  • step S2 the extended function control circuit unit 12 starts reading the model information of all target units 3 connected to the system bus B by bus access.
  • step S3 the extended function control circuit unit 12 determines whether the extended function of each target unit 3 is compatible or not based on the model information read in the process of step S2. That is, the extended function control circuit unit 12 determines whether the target unit 3 is the extended function compatible target unit 3a or the extended function non-compatible target unit 3b.
  • step S4 the extended function control circuit unit 12 checks the extended function setting parameters set by the user based on the model information read in the step S2. In the extended function compatible target unit 3a, it is assumed that the extended function setting parameter is set based on whether the extended function is enabled or disabled before the PLC system 1 is activated by the user.
  • step S5 the extended function control circuit unit 12 determines whether the setting of the extended function is valid as a result of the check in the step S4. If the setting of the extended function is valid (Yes), the process proceeds to step S6. If the setting of the extended function is not valid (No), that is, if the setting of the extended function is invalid, the process proceeds to step S11.
  • step S6 the extended function control circuit unit 12 determines whether the target unit 3 is the extended function compatible target unit 3a as a result of the determination in the process of step S3. If it is the extended function compatible target unit 3a (Yes), the process proceeds to step S7, and if it is not the extended function compatible target unit 3a (No), that is, if it is the extended function non-compatible target unit 3b, the process proceeds to step S10. .
  • step S7 the extended function control circuit unit 12 transmits parameter validity information to the extended function compatible target unit 3a in which the setting of the extended function is valid.
  • step S8 the extended function control circuit unit 12 causes the switching unit 13 to connect the extended function control circuit unit 12 and the signal line B1.
  • step S9 the extended function control circuit unit 12 transmits a signal via the signal line B1.
  • step S10 the extended function control circuit unit 12 transmits an input / output invalid signal for invalidating the input / output of the signal line B1 to the target unit 3b that does not support the extended function.
  • step S11 the extended function control circuit unit 12 connects the system bus input / output circuit unit 11 and the signal line B1 to the switching unit 13, and the extended function corresponding target unit 3a in which the setting of the extended function is invalid in the switching unit 23.
  • the system bus input / output circuit unit 21 and the signal line B1 are connected to invalidate the setting of the extended function.
  • the system bus input / output circuit unit 11, the extended function control circuit unit 12, the system bus input / output circuit unit 21, the extended function circuit unit 22, and the system bus input / output circuit unit 31 have the same signal line B1.
  • the setting of the extended function is valid in the configuration sharing the network, communication using the extended function can be performed between the extended function control circuit unit 12 and the extended function circuit unit 22 using the signal line B1. it can.
  • the system bus input / output circuit unit 11, the extended function control circuit unit 12, the system bus input / output circuit unit 21, the extended function circuit unit 22, and the system bus input / output circuit unit 31 have the same signal line B1. If the setting of the extended function is enabled in the configuration sharing the I / O, an input / output invalid signal for invalidating the input / output of the signal line B1 is transmitted to the target unit 3b that does not support the extended function. Even if the signal changes due to the influence, the system bus input / output circuit section 31 is not affected.
  • the system bus input / output circuit unit 11, the extended function control circuit unit 12, the system bus input / output circuit unit 21, the extended function circuit unit 22, and the system bus input / output circuit unit 31 have the same signal line B1.
  • the setting of the extended function is invalid in the configuration sharing the system bus I / O circuit unit 11, the system bus I / O circuit unit 21, and the system bus I / O circuit unit 31 using the signal line B1. Can communicate.
  • the PLC system 1 allows the system to be reconstructed by replacing all the units used in the production facility and the production apparatus even when the signal lines constituting the system bus are not available in the function expansion. Therefore, it is possible to add only the part of the unit that affects the expansion of the function, and it is possible to reduce the cost and man-hour for updating the system.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1 PLC system 2 CPU unit, 3 target unit, 3a extended function compatible target unit, 3b extended function non-compatible target unit, 11, 21, 31 system bus input / output circuit section, 12 extended function control circuit section, 13, 23 switching Part, 22 Extended function circuit part.

Abstract

　信号の入出力を行う第１システムバス入出力回路部（１１）と、ターゲットユニット（３）に備えられている拡張機能回路部（２２）と通信を行う拡張機能制御回路部（１２）と、第１システムバス入出力回路部（１１）または拡張機能制御回路部（１２）がシステムバス（Ｂ）に含まれている第１信号線（Ｂ１）に接続されるように切り替える切替部（１３）と、を備え、拡張機能制御回路部（１２）は、ターゲットユニット（３）に備えられている拡張機能回路部（２２）との間で通信を行う場合、切替部（１３）に拡張機能制御回路部（１２）と第１信号線（Ｂ１）とを接続させるＣＰＵユニットを提供する。拡張機能部が他の構成要素と同一の信号線を共用する構成において、外部環境の影響により信号が変化しても、拡張機能部および他の構成要素が信号を混同せずに通信することができる。

Description

ＣＰＵユニット、ターゲットユニットおよびＰＬＣシステム
　本発明は、システムバスを介して通信を行うＣＰＵユニット、ターゲットユニットおよびＰＬＣシステムに関する。
　ビルディングブロック型ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とは、被制御機器の制御規模および制御内容に基づいて、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）ユニットおよび複数のターゲットユニットを組み合わせて構築されたＰＬＣのことである。当該構成において、ＣＰＵユニットは、システムバスを介して接続されている一または複数のターゲットユニットと通信を行う。
　また、生産設備および生産装置内で利用されているＰＬＣを用いたシステムにおいて、新たに機能を拡張したい場合がある。なお、以下では、新たに拡張したい機能部を拡張機能部と称する。また、新たに拡張したい機能として、ユニット間で動作するタイミングを合わせるユニット間同期機能および高速シリアル通信機能がある。
　ここで、拡張機能部を備えた新たなシステムとして構築し直す方法が考えられる。しかし、当該方法では、現在利用している生産設備および生産装置内のＰＬＣの全ユニットを全て入れ替えなければならず、システムの更新の費用および手間がかかってしまう問題がある。
　一方、システムに拡張機能部を新たに追加する、またはシステムの構成要素を拡張機能部に交換する方法もある。当該方法の場合、上述したシステムを構築し直す方法と比較して、システムの更新の費用および手間を抑えられる利点があるが、拡張機能部を利用するために、信号線を確保する必要がある。
　ここで、システムバスに空いている信号線がある場合には、空いている信号線を拡張機能部に割り当てることができるが、空いている信号線がない場合には、他の構成要素に割り当てられている信号線を拡張機能部と共用する構成が考えられる。
　特許文献１には、拡張機能部をシステムに追加し、他の構成要素に割り当てられている信号線を拡張機能部と共用する構成が開示されている。具体的には、特許文献１には、入出力バスインターフェースを有するＣＰＵモジュールに拡張機能部である高速シリアルバスインターフェースを搭載し、高速シリアルバスインターフェースを入出力バスインターフェースと同じ入出力バスに接続して、入出力バスを共有する構成が開示されている。
　また、特許文献１には、入出力バスを利用して高速シリアルバスインターフェースとの入出力モジュールとがシリアル通信し、また、入出力バスを利用して入出力バスインターフェースと通常の入出力モジュールとがパラレル通信を行う構成も開示されている。
特開２００６－１３３９２４号公報
　ところで、特許文献１では、同一バス上に、ＣＰＵユニットと、パラレル通信用のターゲットユニットと、シリアル通信用のターゲットユニットとが接続される構成であっても、パラレル通信とシリアル通信とでは、バスサイクル周波数が異なるので、パラレル通信用の信号がシリアル通信用のターゲットユニットに入力されることはなく、また、シリアル通信用の信号がパラレル通信用のターゲットユニットに入力されることはないと記載されている。
　しかし、ＰＬＣを用いたシステムは、生産設備および生産装置に組み込まれ、様々な環境で使用されるため、ユニット間で送受信される信号が外部環境の影響によって変化することが考えられる。なお、外部環境の影響とは、システムに加えられる振動および電磁雑音の影響のことである。
　つまり、拡張機能部が他の構成要素と同一の信号線を共用する構成において、外部環境の影響によって信号が変化して、拡張機能部が他の構成要素の信号を受信したり、他の構成要素が拡張機能部の信号を受信したりして、信号の混同が生じる可能性がある。また、信号が混同し誤動作が生じると、ＰＬＣを構成するユニット間において、通信が成り立たず、拡張した機能を実行することができない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、拡張機能部が他の構成要素と同一の信号線を共用する構成において、外部環境の影響により信号が変化しても、拡張機能部および他の構成要素が信号を混同せずに通信することができるＣＰＵユニットを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ターゲットユニットとシステムバスを介して接続されるＣＰＵユニットは、信号の入出力を行う第１システムバス入出力回路部と、ターゲットユニットに備えられている拡張機能回路部と通信を行う拡張機能制御回路部と、第１システムバス入出力回路部または拡張機能制御回路部がシステムバスに含まれている第１信号線に接続されるように切り替える第１切替部と、を備え、拡張機能制御回路部は、ターゲットユニットに備えられている拡張機能回路部との間で通信を行う場合、第１切替部に拡張機能制御回路部と第１信号線とを接続させることを特徴とする。
　本発明にかかるＣＰＵユニットは、拡張機能部が他の構成要素と同一の信号線を共用する構成において、外部環境の影響により信号が変化しても、拡張機能部および他の構成要素が信号を混同せずに通信することができる。
実施の形態に係るＰＬＣシステムの構成図 ＰＬＣシステムの拡張機能の設定が有効な場合の構成図 ＰＬＣシステムの拡張機能の設定が無効な場合の構成図 切替部の切り替え手順についての説明に供する図 ＣＰＵユニットと拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニットとが通信を行うときのシステムバス入出力回路部の信号波形と、拡張機能制御回路部および拡張機能回路部の信号波形とを示す図 ＰＬＣシステムの動作についての説明に供するフローチャート
　以下に、本発明の実施の形態にかかるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）ユニット、ターゲットユニットおよびＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態
　図１は、本発明の実施の形態にかかるＣＰＵユニット２と、ターゲットユニット３がシステムバスＢを介して接続されるＰＬＣシステム１を示す図である。なお、図１では、３台のターゲットユニットがシステムバスＢに接続されているが、３台に限られない。また、詳細は後述するが、ターゲットユニット３には、拡張機能に対応する拡張機能対応ターゲットユニット３ａと、拡張機能に対応しない拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂがある。
　ＣＰＵユニット２の構成について説明する。ＣＰＵユニット２は、ターゲットユニット３とシステムバスＢを介して接続されており、信号の入出力を行う第１システムバス入出力回路部としてのシステムバス入出力回路部１１と、拡張機能回路部と通信を行う拡張機能制御回路部１２と、システムバス入出力回路部１１または拡張機能制御回路部１２を切り替える第１切替部としての切替部１３とを備える。
　システムバスＢは、複数の信号線で構成されている。複数の信号線には、信号線Ｂ１が含まれている。信号線Ｂ１は、ＣＰＵユニット２とターゲットユニット３との間で行われる通信に利用され、出力イネーブル信号および入力イネーブル信号のような通信の実行状態を示す信号が伝送される。
　拡張機能制御回路部１２は、ターゲットユニット３に備えられている拡張機能回路部と通信を行う。
　具体的には、拡張機能制御回路部１２は、ターゲットユニット３に備えられている拡張機能回路部との間で通信を行う場合、切替部１３に拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とを接続させる。
　また、拡張機能制御回路部１２は、信号線Ｂ１に接続される場合、拡張機能回路部を備えないターゲットユニット３に対して信号線Ｂ１の入出力を無効にする入出力無効信号を送信する。
　また、拡張機能制御回路部１２は、ターゲットユニット３に備えられている拡張機能回路部と通信を行わない場合、切替部１３にシステムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とを接続させる。
　切替部１３は、システムバス入出力回路部１１または拡張機能制御回路部１２が信号線Ｂ１に接続されるように切り替える。
　よって、ＣＰＵユニット２は、拡張機能制御回路部１２がシステムバス入出力回路部１１と同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、ターゲットユニット３に備えられている拡張機能回路部との間で通信を行うか否かに基づいて、システムバス入出力回路部１１または拡張機能制御回路部１２のいずれかが信号線Ｂ１に接続されるので、外部環境の影響により信号が変化しても、システムバス入出力回路部１１および拡張機能制御回路部１２が信号を混同せずに通信を行うことができる。
　また、ＣＰＵユニット２は、拡張機能制御回路部１２が信号線Ｂ１に接続されて、拡張機能を利用する場合には、拡張機能回路部を備えないターゲットユニット３に入出力無効信号を送信するので、外部環境の影響により信号が変化しても、システムバス入出力回路部１１に影響を与えることがない。
　つぎに、ターゲットユニット３の構成について説明する。ターゲットユニット３は、具体的には、信号入力ユニット、信号出力ユニットおよび位置決めユニットであり、後述する、システムバス入出力回路部２１、拡張機能回路部２２および切替部２３を備えていればどのようなターゲットユニットでもよい。また、ターゲットユニット３には、拡張機能に対応する拡張機能対応ターゲットユニット３ａと、拡張機能に対応しない拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂがある。
　拡張機能対応ターゲットユニット３ａは、信号の入出力を行う第２システムバス入出力回路部としてのシステムバス入出力回路部２１と、拡張された機能を実行する拡張機能回路部２２と、システムバス入出力回路部２１または拡張機能回路部２２を切り替える第２切替部としての切替部２３とを備える。
　切替部２３は、システムバス入出力回路部２１または拡張機能回路部２２が信号線Ｂ１に接続されるように切り替える。
　拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂは、信号の入出力を行うシステムバス入出力回路部３１を備える。また、拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂは、ＣＰＵユニット２と拡張機能対応ターゲットユニット３ａとが信号線Ｂ１に接続されて通信を行う場合には、ＣＰＵユニット２の拡張機能制御回路部１２から入出力無効信号を受信する。
　ここで、拡張機能制御回路部１２の動作について図２および図３を用いて説明する。図２は、拡張機能の設定が有効な場合の構成図である。図３は、拡張機能の設定が無効の場合の構成図である。
　拡張機能制御回路部１２は、ＰＬＣシステム１が起動されたタイミングで、システムバスＢに接続されているターゲットユニット３の機種情報の読み込みを開始する。そして、拡張機能制御回路部１２は、システムバスＢに接続されているすべてのターゲットユニット３を認識し、ターゲットユニット３を拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａ、拡張機能の設定が無効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａおよび拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂに分ける。
　拡張機能制御回路部１２は、拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａとの間で通信を行う場合には、図２に示すように、切替部１３に拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とを接続させる。また、拡張機能制御回路部１２は、切替部２３に拡張機能対応ターゲットユニット３ａの拡張機能回路部２２と信号線Ｂ１とを接続させる。また、拡張機能制御回路部１２は、拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂに信号線Ｂ１の入出力を無効にする入出力無効信号を送信する。
　よって、ＰＬＣシステム１は、システムバス入出力回路部１１、システムバス入出力回路部２１およびシステムバス入出力回路部３１と、新たに追加した拡張機能制御回路部１２および拡張機能回路部２２とが同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、外部環境の影響により信号が変化しても、拡張機能制御回路部１２および拡張機能回路部２２の間で信号を混同せずに通信をおこなうことができる。ＰＬＣシステム１は、機能を拡張した後も機能を拡張する前と同じ信頼性を担保でき、安定した動作を行うことができる。
　また、拡張機能制御回路部１２は、拡張機能の設定が無効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａおよび拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂとの間で通信を行う場合には、図３に示すように、切替部１３にシステムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とを接続させる。また、拡張機能制御回路部１２は、切替部２３に拡張機能対応ターゲットユニット３ａのシステムバス入出力回路部２１と信号線Ｂ１とを接続させる。また、拡張機能制御回路部１２は、拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂに信号線Ｂ１の入出力の無効を解除する解除信号を送信する。なお、切替部１３によりシステムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とが接続されている場合には、拡張機能制御回路部１２は、システムバス入出力回路部１１との間のバスを利用して、システムバス入出力回路部１１を介して信号線Ｂ１を監視する。また、拡張機能を利用する場合には、拡張機能制御回路部１２は、自身が信号線Ｂ１に接続されるように切替部１３を制御し、かつ、拡張機能回路部２２が信号線Ｂ１に接続されるように切替部２３を制御する。
　よって、ＰＬＣシステム１は、システムバス入出力回路部１１、システムバス入出力回路部２１およびシステムバス入出力回路部３１と、新たに追加した拡張機能制御回路部１２および拡張機能回路部２２とが同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、外部環境の影響により信号が変化しても、システムバス入出力回路部１１、システムバス入出力回路部２１およびシステムバス入出力回路部３１間で信号を混同せずに通信することができる。ＰＬＣシステム１は、機能を拡張した後も機能を拡張する前と同じ信頼性を担保でき、安定した動作を行うことができる。
　また、拡張機能制御回路部１２は、ＣＰＵユニット２と拡張機能対応ターゲットユニット３ａとの間の通信を監視している。拡張機能制御回路部１２は、ＣＰＵユニット２と拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａとの間の通信を開始する場合、通信が開始されて、信号線Ｂ１が有意の状態に変化したことを確認してから、切替部１３にＣＰＵユニット２の拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とを接続させ、かつ、切替部２３に拡張機能対応ターゲットユニット３ａの拡張機能回路部２２と信号線Ｂ１とを接続させる。
　以下に、切替部１３の具体的な切り替え手順について図４を用いて説明する。切替部１３は、一方がグランドに接地されており、他方がシステムバス入出力回路部１１と接続または非接続となる接地端子１３ａと、一方が信号線Ｂ１に接続されており、他方がシステムバス入出力回路部１１または拡張機能制御回路部１２に接続される切替端子１３ｂとを備えている。
　切替部１３は、図４（ａ）に示すように、切替端子１３ｂによりシステムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とが接続され、接地端子１３ａがシステムバス入出力回路部１１に接続されていない状態から、拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とを接続する場合、図４（ｂ）に示すように、システムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１との接続状態を維持したまま、システムバス入出力回路部１１がグランドに接続されるように接地端子１３ａを切り替える。つぎに、切替部１３は、図４（ｃ）に示すように、拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とが接続されるように切替端子１３ｂを切り替える。
　よって、切替部１３は、拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とを接続する場合、システムバス入出力回路部１１を解放状態にしないで切り替える。なお、切替部２３の切り替え手順も上述した切替部１３と同様である。
　また、拡張機能制御回路部１２は、ＣＰＵユニット２と拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａとの間の通信が終了する場合には、通信が終了したことを確認してから、切替部１３にＣＰＵユニット２のシステムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とを接続させる。
　具体的には、切替部１３は、図４（ｃ）に示すように、切替端子１３ｂにより拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とが接続され、接地端子１３ａがシステムバス入出力回路部１１に接続されている状態から、システムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とを接続する場合、図４（ｂ）に示すように、グランドとシステムバス入出力回路部１１との接続状態を維持したまま、システムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とが接続されるように切替端子１３ｂを切り替える。つぎに、切替部１３は、図４（ａ）に示すように、接地端子１３ａとシステムバス入出力回路部１１とを非接続状態に切り替える。
　よって、切替部１３は、システムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とを接続する場合、システムバス入出力回路部１１の信号状態が維持できるように切り替える。なお、切替部２３の切り替え手順も上述した切替部１３と同様である。
　図５（ａ）は、ＣＰＵユニット２と拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａとが通信を行うときのシステムバス入出力回路部１１およびシステムバス入出力回路部２１の信号波形を示す図である。図５（ａ）中のＴ１は、ＣＰＵユニット２および拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａの通信期間を示している。図５（ａ）中のＴ２は、システムバス入出力回路部１１から拡張機能制御回路部１２に切り替える切替部１３の動作期間と、システムバス入出力回路部２１から拡張機能回路部２２に切り替える切替部２３の動作期間とを合計した期間を示している。図５（ａ）中のＴ３は、拡張機能制御回路部１２からシステムバス入出力回路部１１に切り替える切替部１３の動作期間と、拡張機能回路部２２からシステムバス入出力回路部２１に切り替える切替部２３の動作期間とを合計した期間を示している。
　図５（ｂ）は、拡張機能制御回路部１２および拡張機能回路部２２の信号波形を示す図である。図５（ｂ）中のＴ４は、拡張機能の有効期間を示している。拡張機能の有効期間は、Ｔ２の経過後からＴ３の開始前までの期間である。
　よって、ＰＬＣシステム１は、同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、システムバス入出力回路部１１、システムバス入出力回路部２１およびシステムバス入出力回路部３１の間と、新たに追加した拡張機能制御回路部１２および拡張機能回路部２２の間とで、信号を混同せずに通信を両立することができる。
　つぎに、ＰＬＣシステム１の具体的な動作について図６に示すフローチャートを用いて説明する。
　ステップＳ１において、ＰＬＣシステム１が起動される。
　ステップＳ２において、拡張機能制御回路部１２は、バスアクセスによって、システムバスＢに接続されているすべてのターゲットユニット３の機種情報の読み込みを開始する。
　ステップＳ３において、拡張機能制御回路部１２は、ステップＳ２の工程により読み込んだ機種情報に基づいて、各ターゲットユニット３の拡張機能に対応しているか、または非対応であるかの判別を行う。つまり、拡張機能制御回路部１２は、ターゲットユニット３が拡張機能対応ターゲットユニット３ａであるか、または拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂであるかの判別を行う。
　ステップＳ４において、拡張機能制御回路部１２は、ステップＳ２の工程により読み込んだ機種情報に基づいて、ユーザにより設定されている拡張機能設定パラメータをチェックする。拡張機能対応ターゲットユニット３ａは、ユーザによって、ＰＬＣシステム１が起動される前に、拡張機能の有効または無効に基づいた拡張機能設定パラメータの設定が行われているものとする。
　ステップＳ５において、拡張機能制御回路部１２は、ステップＳ４の工程によるチェックの結果、拡張機能の設定が有効かどうかを判断する。拡張機能の設定が有効の場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ６に進み、拡張機能の設定が有効でない場合（Ｎｏ）、つまり拡張機能の設定が無効の場合には、ステップＳ１１に進む。
　ステップＳ６において、拡張機能制御回路部１２は、ステップＳ３の工程による判別の結果、ターゲットユニット３が拡張機能対応ターゲットユニット３ａであるかどうかを判断する。拡張機能対応ターゲットユニット３ａである場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進み、拡張機能対応ターゲットユニット３ａではない場合（Ｎｏ）、つまり、拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂである場合には、ステップＳ１０に進む。
　ステップＳ７において、拡張機能制御回路部１２は、拡張機能の設定が有効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａにパラメータの有効情報を送信する。
　ステップＳ８において、拡張機能制御回路部１２は、切替部１３に拡張機能制御回路部１２と信号線Ｂ１とを接続させる。
　ステップＳ９において、拡張機能制御回路部１２は、信号線Ｂ１を介して信号を送信する。
　ステップＳ１０において、拡張機能制御回路部１２は、拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂに対して、信号線Ｂ１の入出力を無効にする入出力無効信号を送信する。
　ステップＳ１１において、拡張機能制御回路部１２は、切替部１３にシステムバス入出力回路部１１と信号線Ｂ１とを接続させ、切替部２３に拡張機能の設定が無効である拡張機能対応ターゲットユニット３ａのシステムバス入出力回路部２１と信号線Ｂ１とを接続させて、拡張機能の設定を無効にする。
　よって、ＰＬＣシステム１は、システムバス入出力回路部１１、拡張機能制御回路部１２、システムバス入出力回路部２１、拡張機能回路部２２および、システムバス入出力回路部３１が同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、拡張機能の設定が有効の場合には、信号線Ｂ１を利用して拡張機能制御回路部１２と拡張機能回路部２２との間で拡張機能を利用した通信を行うことができる。
　また、ＰＬＣシステム１は、システムバス入出力回路部１１、拡張機能制御回路部１２、システムバス入出力回路部２１、拡張機能回路部２２および、システムバス入出力回路部３１が同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、拡張機能の設定が有効の場合には、拡張機能非対応ターゲットユニット３ｂに対して、信号線Ｂ１の入出力を無効にする入出力無効信号を送信するので、外部環境の影響により信号が変化しても、システムバス入出力回路部３１に影響を与えることがない。
　また、ＰＬＣシステム１は、システムバス入出力回路部１１、拡張機能制御回路部１２、システムバス入出力回路部２１、拡張機能回路部２２および、システムバス入出力回路部３１が同一の信号線Ｂ１を共用する構成において、拡張機能の設定が無効の場合には、信号線Ｂ１を利用してシステムバス入出力回路部１１、システムバス入出力回路部２１および、システムバス入出力回路部３１の間で通信を行うことができる。
　さらに、ＰＬＣシステム１は、機能の拡張において、システムバスを構成する信号線に空きがない場合であっても、生産設備および生産装置内で利用される各ユニットを全て入れ替えてシステムを再構築せずに、機能の拡張に影響する部分のユニットのみを追加することができ、システムを更新するための費用および工数の削減を図ることができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　ＰＬＣシステム、２　ＣＰＵユニット、３　ターゲットユニット、３ａ　拡張機能対応ターゲットユニット、３ｂ　拡張機能非対応ターゲットユニット、１１，２１，３１　システムバス入出力回路部、１２　拡張機能制御回路部、１３，２３　切替部、２２　拡張機能回路部。

Claims (5)

  1. 　ターゲットユニットとシステムバスを介して接続されるＣＰＵユニットにおいて、
    　前記ＣＰＵユニットは、
    　信号の入出力を行う第１システムバス入出力回路部と、
    　前記ターゲットユニットに備えられている拡張機能回路部と通信を行う拡張機能制御回路部と、
    　前記第１システムバス入出力回路部または前記拡張機能制御回路部が前記システムバスに含まれている第１信号線に接続されるように切り替える第１切替部と、を備え、
    　前記拡張機能制御回路部は、前記ターゲットユニットに備えられている前記拡張機能回路部との間で通信を行う場合、前記第１切替部に前記拡張機能制御回路部と前記第１信号線とを接続させることを特徴とするＣＰＵユニット。
  2. 　前記拡張機能制御回路部は、前記第１信号線に接続される場合、前記拡張機能回路部を備えないターゲットユニットに対して前記第１信号線の入出力無効信号を送信する請求項１に記載のＣＰＵユニット。
  3. 　前記拡張機能制御回路部は、前記ターゲットユニットに備えられている前記拡張機能回路部と通信を行わない場合、前記第１切替部に前記第１システムバス入出力回路部と前記第１信号線とを接続させることを特徴とする請求項１に記載のＣＰＵユニット。
  4. 　請求項１に記載のＣＰＵユニットとシステムバスを介して接続されるターゲットユニットにおいて、
    　前記ターゲットユニットには、拡張機能に対応する拡張機能対応ターゲットユニットと、拡張機能に対応しない拡張機能非対応ターゲットユニットがあり、
    　前記拡張機能対応ターゲットユニットは、
    　信号の入出力を行う第２システムバス入出力回路部と、
    　拡張機能回路部と、
    　前記第２システムバス入出力回路部または前記拡張機能回路部と第１信号線とを接続する第２切替部と、を備えることを特徴とするターゲットユニット。
  5. 　請求項１に記載のＣＰＵユニットと、請求項４に記載のターゲットユニットがシステムバスを介して接続されることを特徴とするＰＬＣシステム。
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