(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＬＣのシステムバスの高速化を図り、モジュール間における大容量データの高速伝送を可能にするプログラマブルコントローラを提供する。【解決手段】ＰＬＣ１００は、複数のモジュール２００−１〜２００−４とベースボード３００とを備えている。このベースボード３００は、ギガビット・イーサネット（登録商標）のシステムバスを備え、モジュール２００−１〜２００−４とコネクタ２０５，２０６で接続されている。このモジュール２００−１〜２００−４間はスター型に接続されている一方、ベースボード３００のスロット毎にスロット番号２１１が付与されている。各モジュール２００−１〜２００−４のファームウェアはスロット番号２１１を読み出し、ＭＡＣアドレスをＭＡＣ２０３に自動設定する。【選択図】図２
2020154345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモジュールと、
前記各モジュールを装着するベースボードと、を備え、
前記ベースボードのシステムバスを介して前記モジュール間を接続するプログラマブルコントローラであって、
前記ベースボードは、ギガビット・イーサネット（登録商標）のシステムバスを備えたことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
前記ベースボードと前記各モジュールとは、互いのコネクタを用いて接続され、
前記ベースボードは、イーサネットフレーム転送を実行するスイッチ機能部を備える
ことを特徴とする請求項１記載のプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
前記各モジュール間をスター型で接続したことを特徴とする請求項１または２記載にプログラマブルコントローラ。
【請求項４】
前記ベースボード側のコネクタ毎に一意のスロット番号が付与されている一方、
前記各モジュールのファームウェアは、それぞれの前記スロット番号を読み出し可能なことを特徴とする請求項２記載のプログラマブルコントローラ。
【請求項５】
前記各モジュールのファームウェアは、前記スロット番号からそれぞれのＭＡＣアドレスを自動設定する
ことを特徴とする請求項４記載のプログラマブルコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣと省略する。）におけるシステムバス（伝送路）のデータ伝送の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、代表的なＰＬＣの構成例を示している。図１中の１はＰＬＣを示し、２はＰＡＤＴ（Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ  Ｔｏｏｌ）を示している。
【０００３】
ＰＬＣ１は、電源ユニット４，ＣＰＵ５，ＤＩ（デジタル入力）６，ＤＯ（デジタル出力）７などの各モジュールを備えたビルディングブロック方式で構成され、ベースボード（バックプレーンとも呼ばれる）８のシステムバス（伝送路）により各モジュール間が相互に接続されている。
【０００４】
ＰＡＤＴ２は、ラダープログラムなどのアプリケーションプログラムやＰＬＣ１の各種動作を設定するためのマンマシン装置に関する。このＰＡＤＴ２で設定されたアプリケーションやＰＬＣ１の各種動作設定をＣＰＵ５に転送することにより、ＣＰＵ５でアプリケーションプログラムが動作し、ＩＯ（ＤＩ６・ＤＯ７）に接続する外部装置３との入出力信号の送受信が行われている。
【０００５】
なお、ＰＬＣ１の前記システムバスは、ベースボード８にリング型伝送路を内蔵し、各モジュール間のデータ転送が行われている。特許文献１にはリング型伝送路でトークンを使用したデータ転送方式が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６１６２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したリング型伝送路のデータ転送速度は、「５０Ｍｂｐｓ」程度であって、特許文献１の出願当時としては十分であった。
【０００８】
しかしながら、データの大容量化およびデータ転送の高速化が要求される現在のシステムバスとして十分なデータ転送速度とはいえず、トークンの待ち時間が発生するばかりか、同時に複数のモジュールにデータ転送できず、内部遅延が生じるおそれがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、ＰＬＣのシステムバスの高速化を図り、モジュール間における大容量データの高速伝送を可能にすることを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、
複数のモジュールと、
前記各モジュールを装着するベースボードと、を備え、
前記ベースボードのシステムバスを介して前記モジュール間を接続するプログラマブルコントローラであって、
前記ベースボードは、ギガビット・イーサネット（登録商標）のシステムバスを備えたことを特徴としている。
【００１１】
（２）本発明の一態様は、記ベースボードと前記各モジュールとが互いのコネクタを用いて接続され、
前記ベースボードは、イーサネットフレーム転送を実行するスイッチ機能部を備えることを特徴としている。
【００１２】
（３）本発明の他の態様は、前記各モジュール間をスター型で接続したことを特徴としている。
【００１３】
（４）本発明のさらに他の態様は、前記ベースボード側のコネクタ毎に一意のスロット番号が付与されている一方、
前記各モジュールのファームウェアは、それぞれの前記スロット番号を読み出し可能なことを特徴としている。
【００１４】
（５）本発明のさらに他の態様は、前記各モジュールのファームウェアが前記スロット番号からそれぞれのＭＡＣアドレスを自動設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＰＬＣのシステムバスが高速化されるため、モジュール間における大容量データの高速伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＰＬＣの概略図。
【図２】本発明の実施形態に係るＰＬＣのシステムバスを示す構成図。
【図３】同  ＭＡＣアドレス設定手順を示すフローチャート。
【図４】同  ＭＡＣアドレスの構成例。
【図５】外付けのスイッチングハブを用いてイーサネット接続したＰＬＣ構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るＰＬＣを説明する。このＰＬＣは、従来と同様に複数のモジュールを備えたビルディングブロック方式で構成され、ベースボードのシステムバス（伝送路）により各モジュール間が相互に接続されている。
【００１８】
ただし、各モジュールを装着するベースボードのシステムバスに「１ギガビット／秒」仕様のイーサネット（登録商標）、即ちギガビット・イーサネット（ＧｂＥ）を採用した点で従来と異なる。これにより前記ＰＬＣは、モジュール間における大容量データの高速伝送を図っている。以下、前記ＰＬＣをベースボードのシステムバスを中心に説明する。
【００１９】
≪構成例≫
図２に基づき前記ＰＬＣを説明する。図２中の１００は前記ＰＬＣを示し、２００−１〜２００−４は前記ＰＬＣ１００のモジュール２００を示し、３００はシステムバスにギガビット・イーサネット（伝送速度  １Ｇｂｐｓ）を採用した前記ＰＬＣ１００のベースボードを示している。
【００２０】
ここでは各モジュール２００−１〜２００−４とベースボード３００とは、コネクタ２０５，２０６を用いたイーサネットで接続されている。この接続形態としては、端末（パソコンなど）とスイッチングハブとの間をＬＡＮケーブルでスター型接続するのと同じく、モジュール２００−１〜２０１−４とベースボード３００との間をスター型で接続する。このときベースボード３００のシステムバスとして、プリント基板の配線によりギガビット・イーサネットの伝送路を構築する。
【００２１】
（１）各モジュール２００−１〜２００−４は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２０１と、ＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ）２０４と、コネクタ（ベース接続用）２０５とを備えている。
【００２２】
このＦＰＧＡ２０１は、ＣＰＵ２０２およびＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ／ＯＳＩ参照モデルの第２層の副層）２０３を内蔵する。
【００２３】
また、コネクタ２０５は、各モジュール２０１−１〜２０１−４のＣＰＵ２０２がＭＡＣ２０３，ＰＨＹ２０４経由で１０００ＢＡＳＥ−Ｔ信号を送受信する際のインタフェースであり、ベースボード３００側のコネクタ２０６と接続されている。
【００２４】
（２）一方、ベースボード３００は、各モジュール２００−１〜２００−４毎コネクタ（モジュール接続用）２０６と、ＰＨＹ２０７と、各モジュール２００−１〜２００−４にフレーム転送を実行する制御部３３０とを備えている。
【００２５】
制御部３３０は、ＦＰＧＡ／スイッチＬＳＩなどにより構成され、モジュール２００−１〜２００−４毎のＭＡＣ２０９と、各ＭＡＣ２０９を統括するスイッチ機能部３２０とを備えている。
【００２６】
各コネクタ２０６は、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ信号を送受信するインタフェースであり、それぞれにモジュール２００−１〜２００−４のコネクタ２０５が接続されている。これにより両コネクタ２０５，２０６の端子同士が接合され、モジュール２００−１〜２００−４側とスイッチ機能部３２０とが各ＰＨＹ２０７および各ＭＡＣ２０９経由で接続されている。
【００２７】
このスイッチ機能部３２０は、一般のスイッチングハブ／ルータのようにイーサネットフレームの転送機能を実行する。これにより各モジュール２００−１〜２００−４間でギガビット・イーサネットのシステムバスが構築される。
【００２８】
（３）このときコネクタ２０６のコネクタ信号線には、バイナリ形式のスロット番号が電圧レベルのＨ／Ｌで出力されている。ここではコネクタ２０６毎に一意のスロット番号２１１が印加され、ＣＰＵ２０２で自モジュール２００の接続されたスロット番号２１１を読み取り（リード）可能となっている。言い換えれば各モジュール２００−１〜２００−４のＣＰＵ２０２は、スロット番号２１１を読み取ることで、どのコネクタ２０６をスロットとして接続されたかを認識する。
【００２９】
≪ＭＡＣアドレスの設定≫
各モジュール２００−１〜２００−４とベースボード３００との間をイーサネット接続する際には、各モジュール２００−１〜２００−４のＭＡＣ２０３に固有のＭＡＣアドレスを設定する必要がある。
【００３０】
この点につき通常は、出荷検査時にＭＡＣアドレスをモジュール２００内の不揮発性メモリに書き込んでおき、モジュール２００のファームウェア（Ｆ／Ｗ）が電源投入時にその値を読み取ってＭＡＣ２０３に設定する。
【００３１】
これに対して前記ＰＬＣ１００は、ファームウェア（Ｆ／Ｗ）の起動時にＣＰＵ２０２がスロット番号２１１をリードできるため、ＭＡＣアドレスをＭＡＣ２０３に設定する際、スロット番号２１１を一部に含んだ値をＭＡＣアドレスとして採用する。
【００３２】
Ｓ０１：処理の開始時にモジュール２００の電源を投入し、ファームウェア（Ｆ／Ｗ）を起動させる。
【００３３】
Ｓ０２：Ｓ０１で起動したファームウェア上でＣＰＵ２０２が、自モジュール２００の接続されたスロット番号２１１を読み取る。
【００３４】
Ｓ０３：Ｓ０２で読み取った自モジュール２００のスロット番号２１１をＭＡＣアドレスの一部に埋め込む。図４に基づき一例を説明する。
【００３５】
図４中のＭＡＣアドレス「００：００：５ｅ：００：５３：０１」の前半部「００：００：５ｅ」はベンダーＩＤ（製造業者固有のＩＤ）を示し、後半部「００：５３：０１」は製造業者内で管理するＩＤを示している。
【００３６】
ここでは自モジュール２００のスロット番号は「１」とする。このとき製造業業者内で管理するＩＤ中、最下位の１バイトにスロット番号２１１に応じた値「０１」を埋め込む。ただし、必ずしも最下位の１バイトに埋め込む必要は無く、製造者内で管理するＩＤ内であれば任意の場所・任意のビット幅でよいものとする。
【００３７】
Ｓ０４：Ｓ０３でスロット番号２１１を埋め込まれたＭＡＣアドレスをＭＡＣ２０３に設定し、処理を終了する。その結果、ＭＡＣ２０３にはモジュール２００の固有のＭＡＣアドレスではなく、コネクタ３０６のスロット番号２１１に応じたＭＡＣアドレスが設定される。
【００３８】
なお、接続先のコネクタ３０６を変更した場合には、ファームウェアを再起動すればＭＡＣ２０３に変更後のコネクタ２０５に応じたＭＡＣアドレスが設定される。
【００３９】
≪作用・効果≫
（１）前述のように前記ＰＬＣ１００によれば、各モジュール２００−１〜２００−４間でギガビット・イーサネットのシステムバスが構築される。
【００４０】
したがって、各モジュール２００−１〜２００−４間のデータ転送にギガビット・イーサネットが使用され、モジュール２００同士の「１：１」のユニキャストフレームの転送や、複数のモジュール２００に同時にデータ転送する「１：Ｎ（Ｎ≧２）」のブロードキャスト・マルチキャストの転送が可能となる。
【００４１】
その結果、リング型伝送路のようにトークン待ちや「１：Ｎ」のブロードキャスト・ユニキャストの転送時の遅延が発生することがなく、大容量データを高速に伝送することができる。
【００４２】
（２）また、モジュール２００の実装されたスロットのスロット番号２１１をリードすることにより、ＭＡＣアドレスをファームウェアで自動的にＭＡＣ２０３に設定することができる。
【００４３】
これにより不揮発性メモリの実装が不要となってコストが抑制でき、またＭＡＣアドレスの設定が容易なため、出荷検査時間を短縮することも可能となる。さらにＭＡＣアドレスの個数は有限であるが、前記ＰＬＣ１００内の閉じた範囲のネットワークなため、固有のＭＡＣアドレスを設定する必要が無く、ＭＡＣアドレスの使用個数の節約にも貢献できる。
【００４４】
（３）大容量データの高速モジュール間通信方式として、図５に示すように、ギガビット・イーサネットをベースボード３００側ではなく、モジュール２００の外部側に用意し、外付けのスイッチングハブ４０５を「１０００ＢＡＳＥ−Ｔ」のＬＡＮケーブル４２０で接続するＰＬＣ４００も提案されている。
【００４５】
これに対して前記ＰＬＣ１００は、外付けではなくベースボード３００にスイッチ機能部３２０が内蔵されている点でＰＬＣ４００と相違する。この構成によれば、スイッチングハブ４０５の設置コストやＬＡＮケーブル４２０の配線などを削減でき、コスト抑制に有利となる。
【００４６】
また、ＰＬＣ４００は、外付けのスイッチングハブ４０５を介してモジュール２００−１〜２００−４間を接続した構成なため、モジュール２００−１〜２００−４に固有のＭＡＣアドレスをＭＡＣ２０３に設定しなければならない。これに対して前記ＰＬＣ１００は、前述のように内部の閉じた範囲のネットワークなため、固有のＭＡＣアドレスを設定する必要が無く、この点でも相違する。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば図３および図４では、スロット番号２１１をＭＡＣアドレスの一部に利用しているが、スロット番号２１１の利用はＭＡＣアドレスに限らない。すなわち、各モジュール２００−１〜２００−４でユニークな設定値が必要な設定項目であればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１００…ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）
２００−１〜２００−４…モジュール
２０５…コネクタ（ベース接続用）
２０６…コネクタ（モジュール接続用）
２１１…スロット番号
３００…ベースボード
３２０…スイッチ機能部
【図１】
2020154345.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020154345.tif 000005
【図４】
2020154345.tif 000006
【図５】
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