(57)【要約】  複数のユニット（Ｕ１〜Ｕ６）と、ユニットを装着するバックプレーン（１０）と、ユニット間におけるデータ送受信のためのバス通信線（Ｌ１〜Ｌ６）と、任意の周期の定周期クロック信号を生成するクロック生成部（１３）と、バス通信線とは別に設けられ、クロック生成部からバックプレーンを経てユニットへ定周期クロック信号を伝達する電気信号線（Ｓ）と、を有し、ユニットは、ユニットを制御するプロセッサ（Ｐ１〜Ｐ６）と、定周期クロック信号に応じた割込信号を生成する割込信号制御部（Ｗ１〜Ｗ６）と、を有し、プロセッサは、割込信号を用いて、ユニットの制御タイミングを同期させる。
2012081115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユニットと、
前記ユニットを装着するバックプレーンと、
前記ユニット間におけるデータ送受信のためのバス通信線と、
任意の周期の定周期クロック信号を生成するクロック生成部と、
前記バス通信線とは別に設けられ、前記クロック生成部から前記バックプレーンを経て前記ユニットへ前記定周期クロック信号を伝達する電気信号線と、を有し、
前記ユニットは、
前記ユニットを制御するプロセッサと、
前記定周期クロック信号に応じた割込信号を生成する割込信号制御部と、を有し、
前記プロセッサは、前記割込信号を用いて、前記ユニットの制御タイミングを同期させることを特徴とするシーケンサシステム。
【請求項２】
前記ユニットは、同期用カウンタを制御するカウンタ制御部をさらに有し、
前記カウンタ制御部は、前記定周期クロック信号に応じて前記同期用カウンタのゼロクリアを実行し、各ユニットで同じ動作周波数にて前記同期用カウンタをカウントアップ動作させ、
前記割込信号制御部は、前記同期用カウンタの値に応じて前記割込信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のシーケンサシステム。
【請求項３】
前記クロック生成部は、複数の前記ユニットのうちシステム全体を管理するマスタユニット、前記マスタユニット以外のユニット、および前記バックプレーンのいずれかに設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のシーケンサシステム。
【請求項４】
複数の前記ユニットの間のデータ送受信を中継により制御する通信中継処理部をさらに有し、
前記通信中継処理部は、複数の前記ユニットおよび前記バックプレーンのいずれかに設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項５】
前記電気信号線は、前記シーケンサシステムを構成する全ての前記ユニットへ前記定周期クロック信号を伝達し、
前記ユニットは、前記定周期クロック信号による同期制御を実施するか否かを選択可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項６】
前記電気信号線の接続および切断を選択的に切り替え可能なセレクタ部をさらに有し、
前記クロック生成部は、前記セレクタ部における前記電気信号線の切断によって複数の前記ユニットがグループ分けされるそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項７】
前記ユニットをグループ分けしたそれぞれに対して設けられた前記クロック生成部は、互いに異なる周期の前記定周期クロック信号を生成することを特徴とする請求項６に記載のシーケンサシステム。
【請求項８】
複数の前記電気信号線を有し、
複数の前記ユニットは、前記電気信号線の選択によりグループ分け可能とされ、
前記クロック生成部は、前記電気信号線の選択によって複数の前記ユニットがグループ分けされるそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項９】
互いに直接連結またはケーブルを介して接続可能とした複数の前記バックプレーンの組み合わせを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１０】
複数の前記ユニット間の前記データ送受信を定周期で行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１１】
複数の前記ユニットは、ネットワークケーブルを介してリモートユニットに接続されたネットワークユニットを含み、
前記ネットワークユニットは、前記ネットワークケーブルを介して前記定周期クロック信号を伝達することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１２】
複数の前記ユニットは、ネットワークケーブルを介してネットワークに接続されたネットワークユニットを含み、
前記ネットワークユニットは、前記ネットワークに接続された他のシーケンサシステムへ、前記ネットワークケーブルを介して前記定周期クロック信号を伝達することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１３】
複数のユニットと、
前記ユニットを装着するバックプレーンと、
前記ユニット間におけるデータの送受信のためのバス通信線と、を有するシーケンサシステムの制御方法であって、
任意の周期の定周期クロック信号を生成する工程と、
前記バス通信線とは別に設けられた電気信号線により、前記バックプレーンを経て前記ユニットへ前記定周期クロック信号を伝達する工程と、
前記ユニットにて前記定周期クロック信号に応じた割込信号を生成する工程と、
前記割込信号を用いて、前記ユニットの制御タイミングを同期させる工程と、
を含むことを特徴とする、シーケンサシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のユニット等により構成されるシーケンサシステムおよびその制御方法に関し、特に、シーケンサを使用するユーザシステムおよび装置全体の性能向上に寄与する手段として、簡易な構成を用い、各種Ｉ／Ｏの入力変化タイミングからデータの演算および加工等の制御処理、出力変化タイミングまでのユニット間同期制御を実現する構成および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シーケンサシステムは、高性能化、高機能化とともに適用分野が広がっており、ユーザのニーズも多種多様となっている。そのような背景の中、シーケンサシステムへの新たな機能の追加や性能向上が要求されている。また、ユーザシステムおよび装置の高性能化、高機能化のためのユーザの取り組みとして、シーケンサを使用する制御方法に、予測制御等の高度な制御理論の使用等も行われている。これに対して、従来、シーケンサシステムの制御演算を行うＣＰＵの演算性能の向上による対応がなされている。また、複数のユニットで構成される制御装置のユニット間での高速なデータ送受信により、シーケンサシステムとしての性能を向上する技術がある（例えば、特願２００８−５２２３２４）。【０００３】
また、従来、同期制御用のデータ通信バスとその通信を管理するサイクルマスタモジュールとを含む構成にて、各ユニットの制御処理を同期させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。サイクルマスタモジュールからの同期データの受信を契機とするモーションコントロールモジュールの演算実行により同期制御を行うことで、モーションコントローラシステムで各モジュールの負荷の軽減を図る。【０００４】
さらに、従来、同期信号を使用し、コントローラと機器との間のデータの受け渡しを確実に行うための技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９３５６９号公報
【特許文献２】特開２００４−８６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特願２００８−５２２３２４の技術では、シーケンサシステムを構成する複数のユニットが個別の制御周期（クロック）で動作することとなる。この場合、従来のシーケンサシステム一般に共通する課題として、入力ユニットへの外部入力の電気的変化タイミング（または、入力ユニットにおける外部入力のラッチ処理タイミング）から、ＣＰＵユニットでのデータの演算および加工等の制御処理を経て出力ユニットからの外部出力の電気的変化タイミングまでの時間に、ばらつきが生じることとなる。【０００７】
例えば、図１６に示すように、入力ユニットの制御周期ｎｓ、ＣＰＵユニットの演算周期ｃｓ、出力ユニットの制御周期ｓｓがいずれも異なる場合に、外部入力の変化から外部出力の変化までの時間ｔ３１、ｔ３２に差が生じる。また、外部入力のラッチ処理から外部出力の変化までの時間ｔ３３、ｔ３４にも差が生じる。このため、外部入力の変化から外部出力の変化までの時間を一定として制御精度を保証することが困難という課題がある。【０００８】
また、一つのＣＰＵユニットに対して複数の入出力ユニットが設けられた構成にて、図１６のような動作を適用する場合、ＣＰＵユニットには、ユニットごとに異なるタイミングでラッチされた入力データが伝えられる。また、ＣＰＵユニットでの演算結果が外部出力の電気的変化に反映されるタイミングも、ユニットごとに異なることとなる。【０００９】
例えば、図１７に示すように、一つのＣＰＵユニットに対して二つの入力ユニット（第１入力ユニット、第２入力ユニット）および二つの出力ユニット（第１出力ユニット、第２出力ユニット）が設けられているとする。第１入力ユニットの制御周期ｎｓ１と第２入力ユニットの制御周期ｎｓ２とは、互いに異なる。第１出力ユニットの制御周期ｓｓ１と第２入力ユニットの制御周期ｓｓ２とは、互いに異なる。【００１０】
ＣＰＵユニットは、第１入力ユニットからの入力データ（第１入力データ）と、第２入力ユニットからの入力データ（第２入力データ）が入力され、第１出力データと第２出力データとを出力する。ＣＰＵユニットには、入力ユニットごとに異なるタイミングでラッチされた入力データが入力される（ｔ３５≠ｔ３６）。ＣＰＵユニットで演算された結果が外部出力の電気的変化に反映されるタイミングも、出力ユニットごとに異なる（ｔ３７≠ｔ３８）。このため、予測制御等の高度な制御理論を、ＣＰＵユニットで処理されるユーザプログラムで使用しても、期待される効果が十分に得られないという課題がある。【００１１】
上記の特許文献１の技術では、同期バスおよびイベントバスの、二つのバスを用いた構造にて、モジュール間での同期制御の実現と各モジュールの負荷の軽減とを図っている。例えば特許文献１の図３および図４に示されるように、共有バスを用いる場合、同期用ＡＳＩＣを想定するような制御が必要となる場合がある。また、共有バス上では複数のデータを同時に扱うことはできず、同期させるモジュールの数、あるいは同期制御に必要なデータ量の増加分に比例して、同期周期を長くする必要がある点が問題となる。【００１２】
二つのバスで扱うデータを分けることによりパフォーマンスを向上させること（特許文献１の段落［００４６］参照）については、同期の１周期内に必要なデータが増加する点で効果的とはいえず、不要なデータがユニットごとにある場合も、同期周期には全てのユニットのデータ量が影響することになる。別の問題として、二つのバスを使用する場合に、サイクルマスタモジュールあるいは各モーションモジュールにバス通信用ＡＳＩＣを使用することは、コストの増大や、構造の複雑化の原因となる。【００１３】
また、サイクルマスタモジュールが同期タイミングを司り、共有バスを用いる（特許文献１の請求項１参照）構造では、異なる同期周期による制御を実施するには、別のサイクルマスタモジュールを用いた別のシステムを用意する必要があるため、一つのシステムで複数の周期の同期制御ができないことが問題となる。【００１４】
上記の特許文献２の技術は、データの受け渡しを確実に行うことを課題とする解決手段の技術であって、同期信号を用いて、制御周期の異なるモジュールの処理を同期させる。コントローラと機器の間の同期タイミングにおける処理の順序としては、まず、コントローラ（ＰＬＣモジュール）でのデータ入出力が完了したときに、同期をとる機器（オプションモジュール）に対して同期信号を送る。次に、同期信号を基に発生させる割込信号の入力により、機器（オプションモジュール）が動作する。【００１５】
この場合、コントローラ（ＰＬＣモジュール）と機器（オプションモジュール）の入出力処理が同時にできないことが問題となる（特許文献２の図４および段落［０００５］参照）。また、コントローラ（ＰＬＣモジュール）でのデータ入出力の完了を起点とせず機器（オプションモジュール）の入力または出力処理を起点とする同期制御や、同期周期内の任意のタイミングで各機器が動作するような同期制御ができない点が問題となる。【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックプレーンに装着された複数のユニットで構成されるシーケンサを使用するシステムおよび装置全体の性能向上に寄与する構成および方法として、既存のシーケンサシステムに安価な構成を追加することで、各種Ｉ／Ｏの入力変化タイミングからデータの演算および加工等の制御処理、出力変化タイミングまでの連携制御や定周期制御を可能とする高性能なユニット間同期制御を実現するとともに、一つのシーケンサシステム内に複数のユニット間同期制御を実現するシーケンサシステムおよびその制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のユニットと、前記ユニットを装着するバックプレーンと、前記ユニット間におけるデータ送受信のためのバス通信線と、任意の周期の定周期クロック信号を生成するクロック生成部と、前記バス通信線とは別に設けられ、前記クロック生成部から前記バックプレーンを経て前記ユニットへ前記定周期クロック信号を伝達する電気信号線と、を有し、前記ユニットは、前記ユニットを制御するプロセッサと、前記定周期クロック信号に応じた割込信号を生成する割込信号制御部と、を有し、前記プロセッサは、前記割込信号を用いて、前記ユニットの制御タイミングを同期させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかるシーケンサシステムおよびその制御方法は、既存のシーケンサシステムに安価な構成を追加することで、高性能なユニット間同期制御を実現するとともに、一つのシーケンサシステム内に複数のユニット間同期制御を実現するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムの斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムの構成を示す模式図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムにおけるユニット間同期制御について説明するタイミング図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムの斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムの構成を示す模式図である。
【図７】図７は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、カウンタ制御部の動作を説明するタイミング図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムにおけるユニット間同期制御について説明するタイミング図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムの斜視図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムの構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムにおけるユニット間同期制御について説明するタイミング図である。
【図１４】図１４は、実施の形態６にかかるシーケンサシステムと、ネットワークケーブルを介して接続されたリモートユニットとを示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態７にかかるシーケンサシステムがネットワークユニットを介して接続された状態を示す図である。
【図１６】図１６は、背景技術を説明する図である。
【図１７】図１７は、背景技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかるシーケンサシステムおよびその制御方法の実施の形態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。
【００２１】
実施の形態１．
実施の形態１にかかるシーケンサシステムは、例えば、二つのＣＰＵユニット、二つの入力ユニットおよび二つの出力ユニットを有する構成であって、入力ユニットでの入力ラッチ処理から、ＣＰＵユニットでのプログラム処理（データ演算・加工）を経て、出力ユニットの出力更新処理までを定周期で行う。
【００２２】
図１は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムの斜視図である。実施の形態１にかかるシーケンサシステム１は、バックプレーン１０と、一つあるいは複数のビルディングブロック型のユニットとを有する。シーケンサシステム１は、一つあるいは複数のユニットを着脱可能に構成されている。
【００２３】
シーケンサシステム１は、例えばｎ（ｎは自然数）個のユニットが装着可能な構成であって、必要に応じてｍ（ｍは自然数、かつｍ≦ｎ）個のユニットが任意の位置に装着される。ここでは、シーケンサシステム１の一例として、六つのユニットＵ１〜Ｕ６（第１ＣＰＵユニットＵ１、第２ＣＰＵユニットＵ２、第１入力ユニットＵ３、第２入力ユニットＵ４、第１出力ユニットＵ５、第２出力ユニットＵ６）を有する構成を示している。
【００２４】
バックプレーン１０は、例えば板形状を有している。バックプレーン１０の表面部には、ユニットを装着するための複数のスロット（図示省略）が設けられている。バックプレーン１０は、スロットにユニットを装着する。バックプレーン１０における各ユニットの装着位置は、適宜選択することができる。ユニットが装着されないスロットがバックプレーン１０に存在しても、シーケンサシステム１は動作可能である。
【００２５】
シーケンサシステム１は、互いに直接連結またはケーブルを介して接続可能とした複数のバックプレーン１０を組み合わせたものを用いても良い（図示省略）。これにより、シーケンサシステム１の設置の自由度が向上し、ユーザが選択した盤の形状に合わせてシーケンサシステム１の構成が選択可能となる。また、盤の形状もユーザシステムおよび装置の構成や設置場所に合わせて選択可能となる。ここで、盤とは、制御機器や電気機器等に取り付けまたは収納するためのものであって、鋼板等の材料で作られたキャビネットまたは同様の役割を持つものを指す。
【００２６】
各ユニットＵ１〜Ｕ６は、例えば、直方体形状を有している。各ユニットＵ１〜Ｕ６は、前面部に、操作盤、信号の入力端子および出力端子等が設けられている。また、各ユニットＵ１〜Ｕ６は、背面部に、バックプレーン１０との接続のための接続ピン等が設けられている。
【００２７】
シーケンサシステム１は、バックプレーン１０に各ユニットＵ１〜Ｕ６が装着されるとともに、バックプレーン１０の表面部と各ユニットＵ１〜Ｕ６の背面部とがコネクタを介して接続されている。
【００２８】
図２は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムの構成を示す模式図である。バックプレーン１０は、例えばプリント基板等を含んで構成されており、このプリント基板上等に所定の回路（制御回路１１等）を備えている。制御回路１１は、ユニットＵ１〜Ｕ６のユニット間同期制御を可能とする定周期クロック信号を伝達する回路や、ユニットＵ１〜Ｕ６間でデータ送受信を行うための回路（後述する通信中継制御部１２等）を含んで構成されている。また、バックプレーン１０は、各ユニットＵ１〜Ｕ６を接続する表面部に設けられたコネクタＫ１〜Ｋ６を備える。
【００２９】
図３は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。ユニットＵ１〜Ｕ６は、それぞれＣＰＵユニット、入力ユニット、出力ユニット等の種々の機能を有する。ユニットＵ１〜Ｕ６は、ユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号をクロック生成部１３から受信する機能を有する。
【００３０】
また、ユニットＵ１〜Ｕ６は、各々のユニット間で必要なデータを送受信する機能を有する。ユニットＵ１〜Ｕ６は、バス通信線Ｌ１〜Ｌ６や電気信号線Ｓに各々接続されている。バス通信線Ｌ１〜Ｌ６は、ユニット間におけるデータの送受信のためのものである。電気信号線Ｓは、バス通信線Ｌ１〜Ｌ６とは別に設けられている。電気信号線Ｓは、クロック生成部１３からバックプレーン１０を経てユニットＵ１〜Ｕ６へ定周期クロック信号を伝達する。
【００３１】
ユニットＵ１〜Ｕ６は、プロセッサＰ１〜Ｐ６、バス通信処理部Ｂ１〜Ｂ６、および割込信号制御部Ｗ１〜Ｗ６を有する。プロセッサＰ１〜Ｐ６は、ユニットＵ１〜Ｕ６の機能に合わせて設けられ、機能によってはプロセッサＰ１〜Ｐ６内外にメモリ（図示省略）を有する。バス通信処理部Ｂ１〜Ｂ６は、各々のユニット間で必要なデータを送受信する機能を持つ。割込信号制御部Ｗ１〜Ｗ６は、定周期クロック信号を受信する機能を持つ。
【００３２】
ここで、実施の形態１におけるユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号の処理手順について詳細に説明する。なお、ユニットＵ１〜Ｕ６は互いに同様の構成を有し、同様の処理を行うため、ここでは、第１ＣＰＵユニットＵ１（適宜、単に「ユニットＵ１」と称する）を例として説明する。
【００３３】
ユニットＵ１は、定周期クロック信号を受信しプロセッサＰ１への割込信号を生成および伝達する機能として、割込信号制御部Ｗ１を有する。バックプレーン１０上には、定周期クロック信号を伝達するための電気信号線Ｓ、クロック生成部１３を備える。
【００３４】
ユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号は、クロック生成部１３にて生成され、電気信号線ＳによってユニットＵ１等に伝達される。クロック生成部１３は、任意の周期の定周期クロック信号を生成可能な機能を有する。クロック生成部１３は、ユニットＵ１のプロセッサＰ１やプログラミング環境Ｓ／Ｗ（パーソナルコンピュータ等）から書き込まれる設定値や指令に基づいて、任意の周期の定周期クロック信号を電気信号線Ｓへ出力する。
【００３５】
定周期クロック信号の開始および停止は、ユニットＵ１のプロセッサＰ１やプログラミング環境Ｓ／Ｗ（パーソナルコンピュータ等）の指令により制御可能となっている。定周期クロック信号の開始および停止の制御の仕方としては、設定値の書き込みが完了後自動的に出力を開始し、異常検出等により自動的に停止するものを含む。
【００３６】
割込信号制御部Ｗ１は、電気信号線Ｓによって伝達された定周期クロック信号を直接受信し、定周期クロック信号の立ち上がり、立ち下がり、またはその両方のエッジでプロセッサＰ１に対して割込信号を生成し、伝達する。ユニットＵ１がユニット間同期制御を行わない場合は、割込信号制御部Ｗ１は、動作を停止状態とする。
【００３７】
プロセッサＰ１は、データ演算・加工手段であり、ユニットＵ１を制御するとともに、必要に応じてバス通信処理部Ｂ１や外部装置（図示省略）に対して所定のデータの送受信を行う。プロセッサＰ１は、所定の記憶手段（図示省略）が記憶するプログラムまたは設定値を読み込むとともに、読み込んだプログラムまたは設定値の指示に基づいて、プロセッサＰ１内外のメモリやレジスタ（図示省略）のデータを受け取り、演算および加工し、外部装置や別のユニットへ入出力または送受信を行う。
【００３８】
プロセッサＰ１は、実施の形態１におけるユニット間同時制御を行う場合、割込信号制御部Ｗ１から伝達された割込信号を受け取ると、予め定められたプログラムまたは設定値の指示に基づいた動作を行う。プロセッサＰ１は、割込信号の受信によって、他のプログラム処理などに優先して、あるいは動作実行の待機状態から、当該動作を行う。
【００３９】
各ユニットＵ１〜Ｕ６は、いずれも同じ定周期クロック信号を使用して、ユニットＵ１と同様の処理手順を実施することで、互いに同期して動作する。
【００４０】
次に、実施の形態１における、ユニットＵ１〜Ｕ６間のデータ送受信のための構成について説明する。
【００４１】
ユニットＵ１〜Ｕ６は、データ送受信を行うためのバス通信処理部Ｂ１〜Ｂ６を有し、データ送受信のためのバス通信線Ｌ１〜Ｌ６を介して、通信中継制御部１２と１対１で接続されている。ユニットＵ１〜Ｕ６は、バス通信処理部Ｂ１〜Ｂ６により、任意の相手と非同期のデータの送受信処理を行うことができる。通信中継制御部１２は、ユニットＵ１〜Ｕ６間のデータ送受信を中継により制御する。通信中継制御部１２は、ユニットＵ１〜Ｕ６が非同期に通信を行う際、一つのユニットに対して複数のユニットから送受信要求があった場合の調停機能を持つ。通信中継制御部１２は、バックプレーン１０の他、ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれかに設けることとしても良い。シーケンサシステム１は、通信中継制御部１２をいずれの位置に設ける場合も、同様にデータ送受信を実施することができる。
【００４２】
実施の形態１におけるユニット間同期制御を実施するためには、定周期クロック信号の特定周期以内に、ユニット間同期制御を行うユニット間で、ユニット間同期制御に必要なデータの送受信を含めた各ユニットでのプログラム処理等を実装する必要がある。そのため、ユニットＵ１〜Ｕ６のプロセッサＰ１〜Ｐ６には、定周期クロック信号の特定周期以内に、割込信号制御部Ｗ１〜Ｗ６から伝達された割込信号を受け取ってから起動される各々の動作処理が完了しているか否かを監視する機能を有する。また、プロセッサＰ１〜Ｐ６は、動作処理の完了を監視した結果に異常が有る場合に、制御を停止する機能や、異常をユーザに知らせる機能を有する。異常に対して制御を停止するか否かは、ユーザにより選択可能としても良い。
【００４３】
従来、シーケンサシステムは、システム全体を統括可能とするために、マスタユニット等と称される、システム全体を管理するユニットを用意している。実施の形態１にかかるシーケンサシステム１では、第１ＣＰＵユニットＵ１がマスタユニットの役割を担う。実施の形態１では、第１ＣＰＵユニットＵ１は、ユニットＵ１〜Ｕ６でのユニット間同期制御に関わるデータ送受信における異常を含め、各ユニットＵ１〜Ｕ６の異常を監視する機能を有する。第１ＣＰＵユニットＵ１は、監視により異常を検知した場合等、シーケンサシステム１全体での処理が必要となった場合に適切な処理を行う機能、例えば、全ユニットＵ１〜Ｕ６の動作を停止させる機能等を有する。
【００４４】
図４は、実施の形態１にかかるシーケンサシステムにおけるユニット間同期制御について説明するタイミング図である。図４を参照して、実施の形態１におけるユニット間同期制御の処理手順について説明する。
【００４５】
ある同期周期ｄｓ１（＝ｄｓ）の初めにおける定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングに第１入力ユニットＵ３および第２入力ユニットＵ４で入力ラッチ処理が施されたデータは、同じ同期周期ｄｓ１の期間内にて第１ＣＰＵユニットＵ１および第２ＣＰＵユニットＵ２の双方に伝達される。
【００４６】
次の同期周期ｄｓ２（＝ｄｓ）の初めにおける定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングにて、第１ＣＰＵユニットＵ１および第２ＣＰＵユニットＵ２は、前回の同期周期ｄｓ１にて第１入力ユニットＵ３および第２入力ユニットＵ４から伝達されたデータや、現タイミングにて保持している内部データを用いてプログラム処理を行う。第１ＣＰＵユニットＵ１および第２ＣＰＵユニットＵ２は、プログラム処理の実行結果を、同じ同期周期ｄｓ２の期間内にて第１出力ユニットＵ５または第２出力ユニットＵ６に伝達する。
【００４７】
さらに次の同期周期ｄｓ３（＝ｄｓ）の初めにおける定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングにて、第１出力ユニットＵ５および第２出力ユニットＵ６は、前回の同期周期ｄｓ２にて第１ＣＰＵユニットＵ１および第２ＣＰＵユニットＵ２から伝達されたデータを用いて、出力更新処理を行う。
【００４８】
入力ラッチ処理から出力更新処理までの時間ｔ１は、同期周期ｄｓ×２に相当する。各ユニットＵ１〜Ｕ６は、毎同期周期ｄｓにて、各々の処理を連続して実行する。次の入力ラッチ処理から出力更新処理までの時間ｔ２も、時間ｔ１と同様、同期周期ｄｓ×２に相当する。データの伝達は、ＣＰＵユニットＵ１、Ｕ２が能動的に行っても良く、入力ユニットＵ３、Ｕ４および出力ユニットＵ５、Ｕ６が能動的に行っても良い。
【００４９】
以上のように、実施の形態１によれば、複数のユニットＵ１〜Ｕ６を使ったユニット間同期制御として、入力ユニットＵ３、Ｕ４での入力ラッチ処理から、ＣＰＵユニットＵ１、Ｕ２でのプログラム処理（データ演算・加工）を経て、出力ユニットＵ５、Ｕ６の出力更新処理までを、定周期（同期周期ｄｓ×２）で行うことが可能となる。また、毎同期周期ｄｓで連続したユニット間同期制御が可能となる。
【００５０】
シーケンサシステム１は、電気信号線Ｓおよび割込信号制御部Ｗ１〜Ｗ６を備える簡易かつ安価な構成を既存の構成に追加することによって、任意の周期でのユニット間同期制御を実現することができる。また、シーケンサを使用したユーザシステムおよび装置全体の性能向上に寄与する手段として、各種Ｉ／Ｏの入力変化タイミングからデータの演算および加工等の制御処理、出力変化タイミングまでのユニット間同期制御を実現することが可能となる。よって、ＣＰＵユニットＵ１、Ｕ２で処理されるユーザプログラムに、予測制御のような高度な制御理論を使用する場合に、期待される効果を十分に得ることが可能となる。
【００５１】
なお、クロック生成部１３は、バックプレーン１０の他、マスタユニットである第１ＣＰＵユニットＵ１、マスタユニット以外のユニットＵ２〜Ｕ６のいずれかに設けることとしても良い。シーケンサシステム１は、クロック生成部１３をいずれの位置に設ける場合も、同様にユニット間同期制御を実施することができる。
【００５２】
ユニットＵ１〜Ｕ６は、定周期クロック信号によるユニット間同期制御を実施するか否かをそれぞれ選択可能としても良い。これにより、シーケンサシステム１は、所望のユニットを選択してユニット間同期制御を実施することができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態２にかかるシーケンサシステムは、実施の形態１の構成のうち各ユニットにカウンタ制御部が追加され、カウンタ制御部を用いてユニット間同期制御を行う。実施の形態１では入力ラッチ処理から出力更新処理までを同期制御とするのに対して、実施の形態２は入力変化タイミングから出力変化タイミングまでの同期制御を可能とする。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００５４】
実施の形態２にかかるシーケンサシステムは、例えば、一つのＣＰＵユニット、一つの入力ユニットおよび一つの出力ユニットを有する構成であって、入力ユニットの外部入力端子の入力変化タイミングから、ＣＰＵユニットでのプログラム処理（データ演算・加工）を経て、出力ユニットの外部出力端子の出力変化タイミングまでを定周期で行う。
【００５５】
図５は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムの斜視図である。ここでは、実施の形態２にかかるシーケンサシステム２の一例として、三つのユニットＵ１１〜Ｕ１３（ＣＰＵユニットＵ１１、入力ユニットＵ１２、出力ユニットＵ１３）を有する構成を示している。
【００５６】
図６は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムの構成を示す模式図である。バックプレーン１０は、各ユニットＵ１１〜Ｕ１３を接続する表面部に設けられたコネクタＫ１１〜Ｋ１３を備える。
【００５７】
図７は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。ユニットＵ１１〜Ｕ１３は、バス通信線Ｌ１１〜Ｌ１３や電気信号線Ｓに各々接続されている。バス通信線Ｌ１１〜Ｌ１３は、ユニット間におけるデータの送受信のためのものである。電気信号線Ｓは、バス通信線Ｌ１１〜Ｌ１３とは別に設けられている。
【００５８】
ユニットＵ１１〜Ｕ１３は、プロセッサＰ１１〜Ｐ１３、バス通信処理部Ｂ１１〜Ｂ１３、割込信号制御部Ｗ１１〜Ｗ１３およびカウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３を有する。プロセッサＰ１１〜Ｐ１３は、ユニットＵ１１〜Ｕ１３の機能に合わせて設けられ、機能によってはプロセッサＰ１１〜Ｐ１３内外にメモリ（図示省略）を有する。バス通信処理部Ｂ１１〜Ｂ１３は、各々のユニット間で必要なデータを送受信する機能を持つ。
【００５９】
カウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３は、定周期クロック信号を受信する機能を持つ。割込信号制御部Ｗ１１〜Ｗ１３は、カウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３と連携して動作する。
【００６０】
ここで、実施の形態２におけるユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号の処理手順について詳細に説明する。なお、ユニットＵ１１〜Ｕ１３は互いに同様の構成を有し、同様の処理を行うため、ここでは、ＣＰＵユニットＵ１１（適宜、単に「ユニットＵ１１」と称する）を例として説明する。
【００６１】
ユニットＵ１１は、定周期クロック信号を受信し同期用カウンタを制御する機能として、カウンタ制御部Ｃ１１を有する。また、ユニットＵ１１は、カウンタ制御部Ｃ１１と連携しプロセッサＰ１１への割込信号を生成および伝達する機能として、割込信号制御部Ｗ１１を有する。
【００６２】
ユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号は、クロック生成部１３にて生成され、電気信号線ＳによってユニットＵ１１等に伝達される。クロック生成部１３は、実施の形態１と同様、任意の周期の定周期クロック信号を生成可能な機能を有する。クロック生成部１３は、任意の周期の定周期クロック信号を電気信号線Ｓへ出力する。クロック生成部１３は、実施の形態１と同様に、定周期クロック信号の開始および停止を制御可能である。
【００６３】
図８は、カウンタ制御部の動作を説明するタイミング図である。カウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３は、電気信号線Ｓによって伝達された定周期クロック信号を受信し、定周期クロック信号の立ち上がり、立ち下がり、またはその両方のエッジで、カウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３内の同期用カウンタｃ１１〜ｃ１３のゼロクリア（適宜、”０”クリアと称する）を実行する。
【００６４】
各ユニットＵ１１〜Ｕ１３のカウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３の動作周波数はいずれも同じとされている。カウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３は、同期用カウンタｃ１１〜ｃ１３を同時に”０”クリアし、同じ周期でカウントアップ動作させる。
【００６５】
割込信号制御部Ｗ１１は、カウンタ制御部Ｃ１１と連携して動作する。割込信号制御部Ｗ１１は、プロセッサＰ１１等から通知された任意の値とカウンタ制御部Ｃ１１内の同期用カウンタの値とが一致した場合に、割込信号を生成し、プロセッサＰ１１へ伝達する。また、割込信号制御部Ｗ１１は、プロセッサＰ１１等からの指令に基づき割込信号を生成しカウンタ制御部Ｃ１１へ伝達することで、カウンタ制御部Ｃ１１内の同期用カウンタの値をラッチし、プロセッサＰ１１または所定のメモリ等に伝達および書き込みを行う。
【００６６】
プロセッサＰ１１は、実施の形態１と同様、データ演算・加工手段であって、ユニットＵ１１を制御するとともに、必要に応じてバス通信処理部Ｂ１１や外部装置（図示省略）に対して所定のデータの送受信を行う。
【００６７】
プロセッサＰ１１は、実施の形態２におけるユニット間同時制御を行うための動作として、ユニットＵ１１に以下の二つの動作のいずれかを行わせる。
【００６８】
一つ目の動作は、割込信号制御部Ｗ１１から伝達された割込信号をプロセッサＰ１１が受信することにより、予め定められたプログラムまたは予め設定された指示に基づいてなされる動作である。プロセッサＰ１１は、割込信号の受信により、他のプログラム処理等に優先して、あるいは動作実行の待機状態から、当該動作を行う。プロセッサＰ１１は、割込信号制御部Ｗ１に対して任意の値を伝達することで、カウンタ制御部Ｃ１１の同期用カウンタの任意の値において、割込信号制御部Ｗ１から割込信号を受けて、当該動作を行う。
【００６９】
二つ目の動作は、外部装置（図示省略）からのデータの受信、外部入力データの変化タイミングまたはデータ演算および加工の結果に応じて、割込信号制御部Ｗ１１に指令を伝達することで、カウンタ制御部Ｃ１１内の同期用カウンタの値をラッチし、読み出す動作である。
【００７０】
ユニットＵ１１〜Ｕ１３におけるデータ送受信のための構成および異常の監視等については、実施の形態１と同様である。
【００７１】
図９は、実施の形態２にかかるシーケンサシステムにおけるユニット間同期制御について説明するタイミング図である。ユニットＵ１１〜Ｕ１３のカウンタ制御部Ｃ１１〜Ｃ１３は、定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングで同期用カウンタを”０”クリアし、同じ動作周波数にてカウントアップ動作を行う。
【００７２】
ある同期周期ｄｓ１（＝ｄｓ）内で外部入力の変化が発生し、入力ユニットＵ１２が外部入力の変化を検知すると、入力ユニットＵ１２は、変化後の入力データと、そのタイミングの同期用カウンタｃ１２の値（ｔ１０）である入力変化タイミングデータとのラッチ処理を実施する。
【００７３】
ＣＰＵユニットＵ１１は、同じ同期周期ｄｓ１で入力データのリフレッシュ処理を実施する。ＣＰＵユニットＵ１１は、同期周期ｄｓ１にて、入力ユニットＵ１２がラッチ処理した入力データと入力変化タイミングデータとを受け取る。
【００７４】
次の同期周期ｄｓ２（＝ｄｓ）の初めにおける定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングにて、ＣＰＵユニットＵ１１のプロセッサＰ１１は、前回の同期周期ｄｓ１での入出力リフレッシュにて受け取ったデータや、現タイミングにて保持している内部データを用いてプログラム処理を行う。プロセッサＰ１１は、プログラム処理の実行結果と、そのプログラム処理に使用した入力データの入力変化タイミングデータとを、同期周期ｄｓ２での入出力リフレッシュにて出力ユニットＵ１３へ伝達する。なお、プロセッサＰ１１は、同期用カウンタの値が”０”のときに、割込信号制御部Ｗ１１から割込信号を受けるものとする。
【００７５】
さらに次の同期周期ｄｓ３（＝ｄｓ）において、出力ユニットＵ１３は、同期用カウンタｃ１３の値がｔ１０となったタイミングで、外部出力端子の更新変化処理を行う。出力ユニットＵ１３は、前回の同期周期ｄｓ２の入出力リフレッシュでＣＰＵユニットＵ１１から伝達されたプログラム処理の実行結果を基に、更新変化処理を行う。外部入力の変化から外部出力の変化までの時間ｔ１３は、同期周期ｄｓ×２に相当する。入出力リフレッシュ処理は、毎同期周期ｄｓの終わりまで実行する。
【００７６】
同期周期ｄｓ２において、同期用カウンタｃ１２の値がｔ１１であるタイミングにて次の外部入力の変化が発生したとする。これに対応して、出力ユニットＵ１３は、同期周期ｄｓ４において同期用カウンタｃ１３の値がｔ１１となったタイミングで、外部出力端子の更新変化処理を行う。外部入力の変化から外部出力の変化までの時間ｔ１４は、同期周期ｄｓ×２に相当する。
【００７７】
同期周期ｄｓ３において、同期用カウンタｃ１２の値がｔ１２であるタイミングにてさらに次の外部入力の変化が発生したとする。これに対応して、出力ユニットＵ１３は、同期周期ｄｓ５において同期用カウンタｃ１３の値がｔ１２となったタイミングで、外部出力端子の更新変化処理を行う。外部入力の変化から外部出力の変化までの時間ｔ１５は、同期周期ｄｓ×２に相当する。
【００７８】
各ユニットＵ１１〜Ｕ１３は、毎同期周期ｄｓにて、各々の処理を連続して実行する。データの伝達は、ＣＰＵユニットＵ１１が能動的に行っても良く、入力ユニットＵ１２および出力ユニットＵ１３が能動的に行っても良い。
【００７９】
以上のように、実施の形態２によれば、複数のユニットＵ１１〜Ｕ１３を使ったユニット間同期制御として、入力ユニットＵ１２での外部入力の変化から、ＣＰＵユニットＵ１１でのプログラム処理（データ演算・加工）を経て、出力ユニットＵ１３での外部出力の変化までを、定周期（同期周期ｄｓ×２）で行うことが可能となる。また、毎同期周期ｄｓ１で連続したユニット間同期制御が可能となる。
【００８０】
シーケンサシステム２は、定周期クロック信号によって”０”クリアされる同期用カウンタの値を各ユニットＵ１１〜Ｕ１３内の制御処理に活用することで、外部入力変化から外部出力変化までの時間を一定にする動作が可能となる。シーケンサを使用したユーザシステムおよび装置全体の性能向上に寄与する手段として、外部入力変化から外部出力変化までの時間を一定にすることで、精度を保証するような制御が可能となり、高性能化、高機能化を図れるという効果を奏する。
【００８１】
また、出力ユニットＵ１３が外部出力端子の更新変化処理を行うタイミングには、入力変化タイミングデータｔ１０、ｔ１１、ｔ１２にプログラム処理が施された値ｔ１０’、ｔ１１’、ｔ１２’を適用しても良い。これにより、シーケンサシステム２は、ユーザによって、外部入力の状態から出力更新処理のタイミングを変化させる等の制御が可能となることで、ユーザシステム・装置の高性能化、高機能化を図ることが可能となる。
【００８２】
なお、実施の形態２では、一つの同期周期ｄｓ内に入力変化が１回である場合を例として示しているが、１つの同期周期ｄｓ内に複数回の入力変化がある場合も同様に動作させることとしても良い。各々の入力変化につき、入力ユニットＵ１２でのラッチ処理、ＣＰＵユニットＵ１１でのプログラム処理、出力ユニットＵ１３での更新変化処理の実施により、一つの同期周期ｄｓ内に入力変化が１回および複数回のいずれの場合も、同様の動作が可能である。
【００８３】
実施の形態３．
実施の形態３にかかるシーケンサシステムは、実施の形態２の構成のうちＣＰＵユニット以外のユニットの組み合わせにユニット間同期制御を適用している。また、実施の形態３の構成は、実施の形態２の構成に、電気信号線に設けられたセレクタ部を追加している。実施の形態２と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００８４】
実施の形態３にかかるシーケンサシステムは、例えば、ＣＰＵユニット、入力ユニット、出力ユニット、高機能入力ユニットおよび高機能出力ユニットを一つずつ有する構成である。このうち、高機能入力ユニットでの入力ラッチ処理から、高機能出力ユニットでのデータ演算および加工を経て、高機能出力ユニットでの出力更新処理までを定周期で行う。高機能入力ユニットおよび高機能出力ユニット以外のユニットは、従来どおりのシーケンス制御を行う。
【００８５】
図１０は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムの斜視図である。ここでは、実施の形態３にかかるシーケンサシステム３の一例として、五つのユニットＵ２１〜Ｕ２５（ＣＰＵユニットＵ２１、入力ユニットＵ２２、出力ユニットＵ２３、高機能入力ユニットＵ２４、高機能出力ユニットＵ２５）を有する構成を示している。
【００８６】
図１１は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムの構成を示す模式図である。バックプレーン１０は、各ユニットＵ２１〜Ｕ２５を接続する表面部に設けられたコネクタＫ２１〜Ｋ２５を備える。
【００８７】
図１２は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。実施の形態３は、二つのクロック生成部１３、１４を有する点、セレクタ部１５を有する点が、実施の形態２とは異なる。
【００８８】
ユニットＵ２１〜Ｕ２５は、バス通信線Ｌ２１〜Ｌ２５や電気信号線Ｓに各々接続されている。バス通信線Ｌ２１〜Ｌ２５は、ユニット間におけるデータの送受信のためのものである。電気信号線Ｓは、バス通信線Ｌ２１〜Ｌ２５とは別に設けられている。
【００８９】
ユニットＵ２１〜Ｕ２５は、プロセッサＰ２１〜Ｐ２５、バス通信処理部Ｂ２１〜Ｂ２５、割込信号制御部Ｗ２１〜Ｗ２５およびカウンタ制御部Ｃ２１〜Ｃ２５を有する。プロセッサＰ２１〜Ｐ２５は、ユニットＵ２１〜Ｕ２５の機能に合わせて設けられ、機能によってはプロセッサＰ２１〜Ｐ２５内外にメモリ（図示省略）を有する。バス通信処理部Ｂ２１〜Ｂ２５は、各々のユニット間で必要なデータを送受信する機能を持つ。
【００９０】
カウンタ制御部Ｃ２１〜Ｃ２５は、定周期クロック信号を受信する機能を持つ。割込信号制御部Ｗ２１〜Ｗ２５は、カウンタ制御部Ｃ２１〜Ｃ２５と連携して動作する。
【００９１】
セレクタ部１５は、電気信号線Ｓ上に配置されている。電気信号線Ｓ上にてＣＰＵユニットＵ２１、入力ユニットＵ２２、出力ユニットＵ２３、高機能入力ユニットＵ２４、高機能出力ユニットＵ２５の順に並列されているうち、セレクタ部１５は、出力ユニットＵ２３と高機能入力ユニットＵ２４との間に配置されている。セレクタ部１５は、電気信号線Ｓの接続および切断を選択的に切り替え可能である。実施の形態３では、セレクタ部１５は、電気信号線Ｓを切断させる状態とされている。なお、図中、セレクタ部１５はバックプレーン１０上に配置しているが、設置場所はバックプレーン１０上以外の場所であっても良い。
【００９２】
電気信号線Ｓは、セレクタ部１５によって二つに切断されている。セレクタ部１５にて電気信号線Ｓが切断されていることで、シーケンサシステム３のユニットＵ２１〜Ｕ２５は、電気信号線Ｓによって互いに接続されたユニットＵ２１〜Ｕ２３とユニットＵ２４〜Ｕ２５とにグループ分けされる。実施の形態３では、一つのクロック生成部１４で生成された定周期クロック信号が電気信号線ＳによってユニットＵ２４〜Ｕ２５にのみ伝達され、ユニットＵ２４〜Ｕ２５にてユニット間同期制御を行う。
【００９３】
シーケンサシステム３は、電気信号線Ｓを切断させる状態にセレクタ部１５を切り替えることで、一つのシーケンサシステム３内に複数のグループを作成可能となる。セレクタ部１５は、ＣＰＵユニットＵ２１のプロセッサＰ２１やプログラミング環境Ｓ／Ｗ（パーソナルコンピュータ等）から書き込まれる設定値や指令に基づいて動作する。
【００９４】
ユニットＵ２４とＵ２５におけるユニット間同期制御のための定周期クロック信号の生成および伝達、カウンタ制御部Ｃ２４とＣ２５、割込信号制御部Ｗ２４とＷ２５、プロセッサＰ２４とＰ２５の動作は、実施の形態２と同様である。
【００９５】
ユニットＵ２１〜Ｕ２５におけるデータ送受信のための構成および異常の監視等については、実施の形態２と同様である。ただし、実施の形態３では、ユニットＵ２４とユニットＵ２５のユニット間同期制御に必要なデータについては、ユニットＵ２４とユニットＵ２５との間でのみ定常的にデータ送受信を行う。
【００９６】
シーケンサシステム３は、ユニットＵ２４とＵ２５については、シーケンサシステム３全体を管理するＣＰＵユニットＵ２１の制御および通信の影響を全く受けない安定したユニット間同期制御により、高精度な定周期制御や高速応答処理等が可能となる。さらに、ＣＰＵユニットＵ２１については、制御および通信の負荷を軽減させる効果がある。これにより、シーケンサシステム３全体の性能向上に寄与するという効果を奏する。
【００９７】
図１３は、実施の形態３にかかるシーケンサシステムにおけるユニット間同期制御について説明するタイミング図である。ユニットＵ２４とＵ２５のカウンタ制御部Ｃ２４とＣ２５は、定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングで同期用カウンタを”０”クリアし、同じ動作周波数にてカウントアップ動作を行う。
【００９８】
高機能入力ユニットＵ２４は、ある同期周期ｄｓ１（＝ｄｓ）のうち同期用カウンタｃの値が”０”であるとき、すなわち定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングにおいて、外部入力のラッチ処理を行う。高機能入力ユニットＵ２４は、同じ同期周期ｄｓ１にて、入力データを高機能出力ユニットＵ２５へ伝送する。
【００９９】
高機能出力ユニットＵ２５は、同じ同期周期ｄｓ１のうち同期用カウンタｃの値が”４０”であるときに、同期周期ｄｓ１内にて高機能入力ユニットＵ２４から伝達されたデータを基に、データの演算および加工処理を行う。高機能出力ユニットＵ２５は、次の同期周期ｄｓ２のうち同期用カウンタｃの値が”０”であるとき、すなわち定周期クロック信号の立ち上がりのタイミングにおいて、外部出力の更新処理を行う。
【０１００】
高機能出力ユニットＵ２５における入力データに応じた動作の起点となる同期用カウンタｃの値”４０”は、ユニット間同期制御のために予め設定された値である。この値は、高機能入力ユニットＵ２４での入力ラッチ処理、入力データのユニット間での伝達、および高機能出力ユニットＵ２５での出力更新処理が完了するために必要とされる時間を十分に満足するものであるとする。
【０１０１】
高機能入力ユニットＵ２４および高機能出力ユニットＵ２５は、毎同期周期ｄｓにて、各々の処理を連続して実行する。入力ラッチ処理から出力更新処理までの時間ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３は、いずれも同期周期ｄｓに相当する。データの伝達は、高機能入力ユニットＵ２４が能動的に行っても良く、高機能出力ユニットＵ２５が能動的に行っても良い。
【０１０２】
以上のように、実施の形態３によれば、ＣＰＵユニットＵ２１以外のユニットの組み合わせでの同期制御が簡易かつ安価な構成によって可能となる。また、一つのシーケンサシステム３内で、従来のシーケンス制御と、ユニット間同期制御とを共存させることが可能となる。
【０１０３】
シーケンサシステム３は、セレクタ部１５にて電気信号線Ｓを接続状態とし、ユニットＵ２１〜Ｕ２３のカウンタ制御部Ｃ２１〜Ｃ２３および割込信号制御部Ｗ２１〜Ｗ２３の動作を停止させることにより、ユニットＵ２１〜Ｕ２３に従来のシーケンス制御を適用することとしても良い。
【０１０４】
シーケンサシステム３は、セレクタ部１５を設ける構成に代えて複数の電気信号線（図示省略）を設ける構成とし、電気選択線の選択により複数のユニットをグループ分け可能としても良い。この場合も、ＣＰＵユニットＵ２１以外のユニットの組み合わせでの同期制御を簡易かつ安価な構成によって可能とし、一つのシーケンサシステム３内で、従来のシーケンス制御と、ユニット間同期制御とを共存させる効果を得られる。
【０１０５】
実施の形態４．
実施の形態４にかかるシーケンサシステムは、一つのシーケンサシステム内で同時に複数のユニット間同期制御を実施し、それぞれ異なる同期周期での動作を可能とする。また、実施の形態４の構成は、実施の形態３の構成と同様である。実施の形態４では、実施の形態３と同じ図１０〜図１２を参照することとし、重複する説明を適宜省略する。
【０１０６】
実施の形態４にかかるシーケンサシステム３は、例えば、一つのシーケンサシステム３内で同時に二つのユニット間同期制御を実施する。シーケンサシステム３は、三つのユニットＵ２１〜Ｕ２３のユニット間同期制御（以下、第１ユニット間同期制御と称する）と、二つのユニットＵ２４〜Ｕ２５のユニット間同期制御（以下、第２ユニット間同期制御と称する）とを、一つのシーケンサシステム３内にて同時に実施する。第１ユニット間同期制御と第２ユニット間同期制御とは、互いに異なる同期周期とする。
【０１０７】
セレクタ部１５にて電気信号線Ｓが切断されている状態にて、ユニットＵ２１〜Ｕ２３は、電気信号線Ｓを介して一つのクロック生成部１３に接続されている。ユニットＵ２１〜Ｕ２３は、クロック生成部１３で生成された定周期クロック信号が電気信号線Ｓによって伝達され、第１ユニット間同期制御を行う。ユニットＵ２４とＵ２５は、クロック生成部１４で生成された定周期クロック信号が電気信号線Ｓによって伝達され、第２ユニット間同期制御を行う。クロック生成部１３とクロック生成部１４とは、互いに異なる周期の定周期クロック信号を生成する。
【０１０８】
第１ユニット間同期制御に必要なデータについては、ユニットＵ２１〜Ｕ２３の間でのみ定常的にデータ送受信を行う。第２ユニット間同期制御に必要なデータについては、ユニットＵ２４とユニットＵ２５との間でのみ定常的にデータ送受信を行う。
【０１０９】
シーケンサシステム３は、第１ユニット間同期制御を適用するグループと第２ユニット間同期制御を適用するグループとで、互いに制御および通信の影響を与えずに同期制御を実施することが可能である。また、一つのシーケンサシステム３にて第１ユニット間同期制御と第２ユニット間同期制御とを同時に実施することでシステム全体としての同期制御のために必要なデータ量が増加しても、データ量の増加に比例して同期周期を長くすることを回避できる。
【０１１０】
以上のように、実施の形態４によれば、簡易な構成で、一つのシーケンサシステム３内で同期周期の異なる複数のユニット間同期制御を同時に実施することができるという効果を奏する。ユニット間同期制御のためのグループは二つである場合に限られず三つ以上であっても良い。シーケンサシステム３は、セレクタ部１５およびクロック生成部１３、１４の数を増やすことで、ユニット間同期制御のためのグループを容易に増やすことが可能である。
【０１１１】
グループごとに同時に実施されるユニット間同期制御は、互いに異なる同期周期である場合に限られず、同じ同期周期であっても良い。全てのグループについて同じ同期周期でユニット間同期制御を実施する場合、セレクタ部１５を接続状態とし、クロック生成部１３、１４のうちの一つで生成された定周期クロック信号を各ユニットＵ２１〜Ｕ２５へ伝達させることとしても良い。ユニット間同期制御に必要なデータは、ユニットＵ２１〜Ｕ２５の間で定常的にデータ送受信を行うこととしても良い。
【０１１２】
シーケンサシステム３は、セレクタ部１５を設ける構成に代えて複数の電気信号線（図示省略）を設ける構成とし、電気選択線の選択により複数のユニットをグループ分け可能としても良い。クロック生成部は、電気信号線の選択によって複数のユニットがグループ分けされるそれぞれに対して設けられている。この場合も、簡易な構成で、一つのシーケンサシステム３内で同期周期の異なる複数のユニット間同期制御を同時に実施できるという効果を得られる。
【０１１３】
実施の形態５．
実施の形態５にかかるシーケンサシステムは、実施の形態１から４におけるユニット間のデータ送受信を各ユニットが非同期に行うのではなく、定周期（同期）で行うものである（各ユニットの制御処理の同期については、例えば特許文献１参照）。
【０１１４】
例えば特許文献１の技術におけるユニット間のデータ送受信では、各ユニットが同期マスタから送信されるデータに同期して、各ユニットが所定のタイミングで通信中継制御部にデータ送信し、ユニット間でのデータ共有、定周期での動作を行う。データ送受信の周期とユニット間同期制御のための定周期クロック信号の周期とを同期させることで、ユニット間同期制御を可能とする。周期は、互いに同じとする他、比例や分周の関係であっても良い。
【０１１５】
実施の形態５では、実施の形態４のように一つのシーケンサシステム内で複数のグループのユニット間同期制御を行う場合に、同期周期を同じとすることで、定周期でのデータ送受信が可能となる。なお、グループごとに異なる同期周期でデータ送受信を行う場合、グループごとに異なる同期周期で動作させる場合、グループごとの通信中継処理部や、グループ間でのデータ送受信のための手段を追加する構成としても良い。ユニット間のデータ送受信の方法として、実施の形態１から４の非同期によるものと、実施の形態５の定周期によるものとの両方を適用しも良い。
【０１１６】
実施の形態６．
実施の形態６にかかるシーケンサシステムは、実施の形態１から５におけるユニット間同期制御のための定周期クロック信号を、ネットワークケーブルを介して伝達するものである。ネットワークケーブルは、ネットワークユニットとリモートユニットとを接続する。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１１７】
図１４は、実施の形態６にかかるシーケンサシステムと、ネットワークケーブルを介して接続されたリモートユニットとを示す図である。実施の形態６にかかるシーケンサシステム４は、例えば、四つのユニットＵ３１〜Ｕ３４を有する構成である。このうち、ユニットＵ３４は、ネットワークユニットである。ネットワークユニットＵ３４には、ネットワークケーブルＮを介して、リモートユニットＲＵ１〜ＲＵ３が接続されている。
【０１１８】
実施の形態６において、ユニット間同期制御を行うユニットの組み合わせは、リモートユニットＲＵ１〜ＲＵ３同士であっても良く、バックプレーン１０上のユニットＵ３１〜Ｕ３４およびリモートユニットＲＵ１〜ＲＵ３であっても良い。
【０１１９】
ネットワークケーブルＮは、実施の形態１から５におけるユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号、またはユニット間同期制御を可能とするために必要なタイミング情報を伝達する。ネットワーク上のユニット間の接続方法は、ネットワークユニットＵ３４からリモートユニットＲＵ１〜ＲＵ３を芋づる式に接続する、いわゆるライン型（またはマルチドロップ型）接続、スター型接続、リング型接続のいずれであっても良く、これらの接続方法を混在させたものであっても良い。
【０１２０】
ネットワークでの長距離伝送の場合、定周期クロック信号またはタイミング情報の伝達が遅延し、リモートユニットＲＵ１〜ＲＵ３ごとに到達時間が異なることがあり得る。リモートユニットＲＵ１〜ＲＵ３は、到達時間の遅延に対する補正機能を有していても良い。
【０１２１】
このような実施の形態６によれば、入出力機器が離れた場所に点在し、省配線ネットワークによるリモートユニットの使用が有効なユーザシステムおよび装置において、複数のリモートユニットの組み合わせによるユニット間同期制御が可能となる。
【０１２２】
シーケンサシステム４は、バックプレーンに複数のネットワークユニットを装着し、ネットワークユニットごとに、ネットワークケーブルＮを介してリモートユニットを接続する構成であっても良い。この場合も、同一のユニット間同期制御のための定周期クロック信号を各ネットワークユニットが使用することで、全てのネットワークケーブルＮ上のリモートユニット間について、ユニット間同期制御が可能となる。また、全てのネットワークケーブルＮ上のリモートユニットとバックプレーン１０上のユニットとのユニット間同期制御が可能となる。
【０１２３】
実施の形態７．
実施の形態７にかかるシーケンサシステムは、実施の形態１から５におけるユニット間同期制御のための定周期クロック信号を、ネットワークユニットに接続されたネットワークケーブルを介して、他のシーケンサシステムのネットワークユニットへ伝達するものである。
【０１２４】
図１５は、実施の形態７にかかるシーケンサシステムがネットワークユニットを介して接続された状態を示す図である。実施の形態７にかかるシーケンサシステム５、６は、例えば、それぞれ三つのユニットＵ４１〜Ｕ４３、Ｕ４４〜Ｕ４６を有する構成である。このうち、ユニットＵ４１、Ｕ４４は、ネットワークユニットである。ネットワークケーブルＮは、シーケンサシステム５のネットワークユニットＵ４１と、シーケンサシステム６のネットワークユニットＵ４４とを接続する。ネットワークは、ネットワーク機能を有する二以上のユニットが接続可能とされている。
【０１２５】
ネットワークユニットＵ４１、Ｕ４４は、実施の形態１から５におけるユニット間同期制御を可能とするための定周期クロック信号を受信する。ネットワークユニットＵ４１、Ｕ４４は、定周期クロック信号、またはユニット間同期制御を可能とするために必要なタイミング情報を、ネットワークケーブルＮを介して他のユニットに伝達する機能を有する。また、ネットワークユニットＵ４１、Ｕ４４は、定周期クロック信号またはタイミング情報を、自身が装着されているバックプレーン１０上のユニットに伝達する機能を有する。
【０１２６】
ネットワークユニットＵ４１、Ｕ４４間の接続方法は、一つのネットワークユニットから芋づる式に接続する、いわゆるライン型（またはマルチドロップ型）接続、スター型接続、リング型接続のいずれであっても良く、これらの接続方法を混在させたものであっても良い。
【０１２７】
ネットワークでの長距離伝送の場合、定周期クロック信号またはタイミング情報の伝達が遅延し、ネットワーク上のユニットごとに到達時間が異なることがあり得る。ネットワークユニットＵ４１、Ｕ４４は、到達時間の遅延に対する補正機能を有していても良い。
【０１２８】
このような実施の形態７によれば、互いに離れた場所に点在する複数のシーケンサシステムがネットワークで接続され、シーケンサシステム間でデータの送受信が必要であるユーザシステムおよび装置において、ネットワークを介したユニットの組み合わせによるユニット間同期制御が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
以上のように、本発明にかかるシーケンサシステムおよびその制御方法は、シーケンサを使用するユーザシステムおよび装置全体の性能向上に寄与する手段として、簡易な構成を用い、各種Ｉ／Ｏの入力変化タイミングやデータの演算、加工等の制御処理、出力変化タイミングまでを連携させる制御や定周期制御を可能とする高性能なユニット間同期制御の実現に適している。また、シーケンサを使用するシステムおよび装置のトレーサビリティや保守性を向上させる手段として、簡易な構成を用い、データ収集のタイミングの同時性の確保や、時間的相互関係の明確化を可能とする高性能なユニット間同期制御の実現に適している。
【符号の説明】
【０１３０】
１、２、３、４、５、６  シーケンサシステム
１０  バックプレーン
１１  制御回路
１２  通信中継制御部
１３、１４  クロック生成部
１５  セレクタ部
Ｂ１〜Ｂ６、Ｂ１１〜Ｂ１３、バス通信処理部
Ｃ１１〜Ｃ１３、Ｃ２１〜Ｃ２５  カウンタ制御部
Ｋ１〜Ｋ６、Ｋ１１〜Ｋ１３、Ｋ２１〜Ｋ２５  コネクタ
Ｌ１〜Ｌ６、Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２５  バス通信線
Ｎ  ネットワークケーブル
Ｐ１〜Ｐ６、Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２５  プロセッサ
ＲＵ１〜ＲＵ３  リモートユニット
Ｓ  電気信号線
Ｕ１〜Ｕ６、Ｕ１１〜Ｕ１３、Ｕ２１〜Ｕ２５、Ｕ３１〜Ｕ３４、Ｕ４１〜Ｕ４６  ユニット
Ｗ１〜Ｗ６、Ｗ１１〜Ｗ１３、Ｗ２１〜Ｗ２５  割込信号制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ラッチ処理を実施する入力ユニット、データの制御処理を実施するＣＰＵユニット、および出力更新処理を実施する出力ユニットを含む複数のユニットと、
前記複数のユニットが装着されたバックプレーンと、
前記複数のユニットの間におけるデータ送受信のためのバス通信線と、
前記複数のユニットの間の同期制御のための定周期クロック信号を生成するクロック生成部と、
前記バス通信線とは別に設けられ、前記クロック生成部から前記バックプレーンを経て前記複数のユニットへ前記定周期クロック信号を伝達する電気信号線と、を有し、
前記複数のユニットは、それぞれ、
ユニットごとにおけるデータの制御処理を実施するプロセッサと、
前記電気信号線に接続され、前記電気信号線を介して受信した前記定周期クロック信号に応じて割込信号を生成する割込信号制御部と、を備え、
前記プロセッサは、前記割込信号を用いて、前記ユニットごとにおける制御タイミングを同期させることを特徴とするシーケンサシステム。
【請求項２】
前記複数のユニットのそれぞれは、同期用カウンタを制御するカウンタ制御部をさらに有し、
前記カウンタ制御部は、前記定周期クロック信号に応じて前記同期用カウンタのゼロクリアを実行し、前記ユニットごとで同じ動作周波数にて前記同期用カウンタをカウントアップ動作させ、
前記割込信号制御部は、前記同期用カウンタの値に応じて前記割込信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のシーケンサシステム。
【請求項３】
前記複数のユニットは、システム全体を管理するマスタユニットを含み、
前記クロック生成部は、前記マスタユニット、前記複数のユニットのうち前記マスタユニット以外のユニット、および前記バックプレーンのいずれかに設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のシーケンサシステム。
【請求項４】
前記複数のユニットの間の前記データ送受信を中継により制御する通信中継処理部をさらに有し、
前記通信中継処理部は、前記複数のユニットおよび前記バックプレーンのいずれかに設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項５】
前記電気信号線は、前記シーケンサシステムを構成する前記複数のユニットの全てへ前記定周期クロック信号を伝達し、
前記複数のユニットのそれぞれは、前記定周期クロック信号による同期制御を実施するか否かを選択可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項６】
前記電気信号線の接続および切断を選択的に切り替え可能なセレクタ部をさらに有し、
前記クロック生成部は、前記セレクタ部における前記電気信号線の切断によって前記複数のユニットがグループ分けされるそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項７】
前記複数のユニットをグループ分けしたそれぞれに対して設けられた前記クロック生成部は、互いに異なる周期の前記定周期クロック信号を生成することを特徴とする請求項６に記載のシーケンサシステム。
【請求項８】
複数の前記電気信号線を有し、
前記複数のユニットは、前記電気信号線の選択によりグループ分け可能とされ、
前記クロック生成部は、前記電気信号線の選択によって前記複数のユニットがグループ分けされるそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項９】
互いに直接連結またはケーブルを介して接続可能とした複数の前記バックプレーンの組み合わせを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１０】
前記複数のユニットの間の前記データ送受信を定周期で行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１１】
前記複数のユニットは、ネットワークケーブルを介してリモートユニットに接続されたネットワークユニットを含み、
前記ネットワークユニットは、前記ネットワークケーブルを介して前記定周期クロック信号を伝達することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１２】
前記複数のユニットは、ネットワークケーブルを介してネットワークに接続されたネットワークユニットを含み、
前記ネットワークユニットは、前記ネットワークに接続された他のシーケンサシステムへ、前記ネットワークケーブルを介して前記定周期クロック信号を伝達することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のシーケンサシステム。
【請求項１３】
入力ラッチ処理を実施する入力ユニット、データの制御処理を実施するＣＰＵユニット、および出力更新処理を実施する出力ユニットを含む複数のユニットと、
前記複数のユニットが装着されたバックプレーンと、
前記複数のユニットの間におけるデータ送受信のためのバス通信線と、を有するシーケンサシステムの制御方法であって、
前記複数のユニットの間の同期制御のための定周期クロック信号を生成する工程と、
前記バス通信線とは別に設けられた電気信号線により、前記バックプレーンを経て前記複数のユニットへ前記定周期クロック信号を伝達する工程と、
前記複数のユニットのそれぞれにおいて、
ユニットごとにおけるデータの制御処理を実施する工程と、
前記電気信号線を介して受信した前記定周期クロック信号に応じて割込信号を生成する工程と、を含み、
前記割込信号を用いて、前記ユニットごとにおける制御タイミングを同期させることを特徴とする、シーケンサシステムの制御方法。
【国際調査報告】
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