(57)【要約】【課題】ユーザの利便性を損なわずに、光電センサシステムにおけるサイクリック通信での通信速度の低下ならびに負荷の増大を防ぐ。【解決手段】通信ユニットは、ＰＬＣならびに光電センサに接続される。通信ユニットは、光電センサから、判別信号、エラー情報、受光量、しきい値などの設定値、受光量のボトム値、受光量のピーク値などの複数の種類のデータを受信する。通信ユニットは、データの種類毎に優先度を定めた優先度設定テーブルと、優先度毎にデータの送信周期を定めた周期設定テーブルとを保持する。送信周期は、優先度が高いほど短くなるように定められる。したがって、データの種類毎に定められた優先度が高いほど短い周期で各データがＰＬＣに送信される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置ならびに複数のセンサに物理的かつ電気的に接続され、前記複数のセンサから受信した情報を前記制御装置に向けて送信する通信装置であって、
前記センサから複数の種類のデータを受信するための手段と、
前記データの種類毎に優先度を定めたテーブルと、優先度毎にデータの送信周期を定めたテーブルとを保持するための手段と、
前記データの種類毎に定められた優先度が高いほど短い周期で各前記データを前記制御装置に送信するための手段とを備える、通信装置。
【請求項２】
前記制御装置からの要求に従って、前記データの種類毎の優先度を変更するための変更手段をさらに備える、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信装置は、ＥｔｈｅｒＣＡＴに従って前記制御装置と通信し、
前記変更手段は、プレオペレーショナル状態において前記データの種類毎の優先度を変更する、請求項２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関し、特に、制御装置に対して周期的にデータを送信する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、生産ラインには、複数のセンサが設けられる。制御装置としてのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）は、種々のセンサから入力された信号に応答して、製造機械を制御する。このような製造システムにおいては、システム構成を簡素にすべく、センサからの入力系統を一元化したいというニーズがある。
【０００３】
このようなニーズに対し、特開２０１１−２８５２５号公報（引用文献１）に記載のように、ネットワークユニット（通信ユニット）が複数のセンサから送信されたデータを一括管理して制御装置に転送するシステムが用いられ得る。特開２０１１−２８５２５号公報に記載のシステムでは、通信ユニットと制御装置との間の通信にサイクリック通信あるいはメッセージ通信が用いられる。サイクリック通信では、所定の周期で予め定められた情報を通信ユニットが制御装置に送る。メッセージ通信では、制御装置からの要求（指令）があると、要求された情報を通信ユニットが制御装置に送る。
【０００４】
特開２０１１−２８５２５号公報においては、たとえば、センサの検出値をしきい値と比較して得られる判別信号（オン／オフ値）がセンサから出力される。通信ユニットは、サイクリック通信で判別信号を制御装置に送信する。
【０００５】
しかしながら、判別信号以外にも検出値そのものを取得したいというユーザのニーズもある。一方で、サイクリック通信で判別信号に加えて検出値も送信するようにすると、送信すべきデータ量が増えた結果、通信速度が低下し得る。また、通信ユニットの負荷も増大し、その結果、通信性能が低下し得る。
【０００６】
上記の事項に対処する一つの方策として、特開２０１１−２８５２５号公報は、判別信号のみをサイクリック通信で送信する一部モニタモードと、判別信号に加えて各センサの検出値をサイクリック通信で送信するフルモニタモードとを切り替え可能にした構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、フルモニタモードを選択した場合には、通信速度が低下するとともに、通信ユニットでの負荷が増大するため、データの更新サイクルが長くなり得ることは言うまでもない。また、一部モニタモードを選択した場合には、検出値などのデータは別途メッセージ通信を利用して取得する必要があり得、その為にユーザが別途プログラムを作成しなければならない。その結果、利便性が損なわれ得る。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ユーザの利便性を損なわずに、サイクリック通信での通信速度の低下ならびに負荷を増大を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある実施例において、通信装置は、制御装置ならびに複数のセンサに物理的かつ電気的に接続され、前記複数のセンサから受信した情報を前記制御装置に向けて送信する。この通信装置は、センサから複数の種類のデータを受信するための手段と、データの種類毎に優先度を定めたテーブルと、優先度毎にデータの送信周期を定めたテーブルとを保持するための手段と、データの種類毎に定められた優先度が高いほど短い周期で各データを制御装置に送信するための手段とを備える。
【００１１】
通信装置を介してセンサから制御装置に送信されるデータは、センサの検出値としきい値とを比較した結果から得られる判別信号（オン／オフ値）、エラー情報、検出値のボトム値、検出値のピーク値、ボトム値またはピーク値としきい値を比較して得られる警告（ワーニング）情報、センサの検出値、センサにおいて設定されるしきい値などの設定値などを含む。設定値には、検出値との比較のために用いられるしきい値、異常判定のためのしきい値などが含まれる。ピーク値は、たとえば所定の期間における検出値の最大値である。最大値の平均値などをピーク値として用いてもよい。ボトム値は、たとえば所定の期間における検出値の最小値である。最小値の平均値などをボトム値として用いてもよい。
【００１２】
頻繁に送信する必要の無いデータの優先度を低く設定し、送信周期を長くすることで、頻繁に送信する必要があるデータの送信時における総データ量を減らすことができる。よって、サイクリック通信での通信速度の低下ならびに負荷の増大を防ぐことができる。また、送信周期は長いものの、優先度の低いデータもサイクリック通信で送信されるため、ユーザは優先度の低いデータを取得するメッセージ通信のためのプログラムを別途作成する必要はない。データの優先度を設定する必要はあるものの、その負担は、プログラムを作成するための負担に比べて軽い。よって、ユーザの利便性を損なわない。
【００１３】
制御装置からの要求に従って、データの種類毎の優先度を変更してもよい。このようにすれば、ユーザの使用態様に合わせて各データの送信周期をユーザが任意に設定できる。
【００１４】
通信装置は、ＥｔｈｅｒＣＡＴに従って制御装置と通信してもよい。したがって、通信装置の状態は、電源がオンにされると、初期化状態、プレオペレーショナル状態、セーフオペレーショナル状態、オペレーショナル状態の順に遷移する。データの種類毎の優先度は、プレオペレーショナル状態においてデータの種類毎の優先度を変更するようにしてもよい。プレオペレーショナル状態においてはメッセージ通信機能（ＳＤＯ(Service Data Object)通信）が利用できるため、メッセージ通信を利用して優先度を変更できる。また、サイクリック通信機能（ＰＤＯ(process data objects)通信）が利用可能になるセーフオペレーショナル状態あるいはオペレーショナル状態に通信装置が遷移する前に優先度が設定されるため、通信装置がセーフオペレーション状態あるいはオペレーショナル状態に遷移した後、定められた優先度に従って速やかにサイクリック通信を開始できる。
【発明の効果】
【００１５】
頻繁に送信する必要の無いデータの優先度を低く設定し、送信周期を長くすることで、頻繁に送信する必要があるデータの送信時における総データ量を減らすことができる。よって、サイクリック通信での通信速度の低下ならびに負荷の増大を防ぐことができる。また、送信周期は長いものの、優先度の低いデータもサイクリック通信で送信されるため、ユーザは優先度の低いデータを取得するメッセージ通信のためのプログラムを別途作成する必要はない。データの優先度を設定する必要はあるものの、その負担は、プログラムを作成するための負担に比べて軽い。よって、ユーザの利便性を損なわない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】光電センサシステムを示す概略図である。
【図２】通信ユニットの外観を示す斜視図である。
【図３】通信ユニットの機能ブロック図である。
【図４】分散ユニットの外観を示す斜視図である。
【図５】分散ユニットの機能ブロック図である。
【図６】センサを示す斜視図である。
【図７】データの種類毎に優先度を定めた優先度設定テーブルを示す図である。
【図８】優先度毎にデータの送信周期を定めた周期設定テーブルを示す図である。
【図９】通信ユニットからＰＬＣに送信されるデータを示す図である。
【図１０】ＥｔｈｅｒＣＡＴで規定された状態の遷移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
図１を参照して、センサシステムの一例としての光電センサシステム１について説明する。なお、光電センサシステム以外のセンサシステムを用いてもよい。光電センサシステム１は、通信ユニット１０と、複数の分散ユニット２０（２０Ａ，２０Ｂ）と、複数のセンサ３０（３０Ａ〜３０Ｎ）とを備える。
【００１９】
通信ユニット１０は、以下に説明する態様で、ＰＬＣ２ならびに複数のセンサ３０に物理的かつ電気的に接続され、複数のセンサ３０から受信した情報をＰＬＣ２に向けて送信する。
【００２０】
通信ユニット１０は、ＬＡＮ（Local  Area  Network）などのネットワークを介してＰＬＣ２に接続される。本実施の形態において、通信ユニット１０は、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）を利用してＰＬＣ２と通信するように構成される。ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）の代わりにＣＣ−ＬＩＮＫ（登録商標）、ＤｅｖｉｃｅＮＥＴ、ＣｏｍｐｏＮＥＴなどを利用してもよい。
【００２１】
分散ユニット２０Ａ，２０Ｂは、通信ユニット１０に対してバス形式で接続される。本実施の形態においては２つの分散ユニット２０Ａ，２０Ｂが用いられるが、分散ユニットの数は２つに限定されず、複数であればいくつであってもよい。
【００２２】
本実施の形態において、各分散ユニット２０Ａ，２０Ｂは、通信ユニット１０とシリアル伝送路で物理的に接続される。なお、各分散ユニット２０Ａ，２０Ｂは、通信ユニット１０とパラレル伝送路で物理的に接続されてもよい。
【００２３】
通信ユニット１０および分散ユニット２０Ａ，２０Ｂには、夫々異なるセンサ３０が接続される。すなわち、センサ３０Ａ〜３０Ｎは、光電センサシステム１において、分散して設置される。一例として、本実施の形態においては、センサ３０Ａ〜３０Ｆは、通信ユニット１０に接続される。センサ３０Ｇ〜３０Ｉは、分散ユニット２０Ａに接続される。センサ３０Ｊ〜３０Ｎは、分散ユニット２０Ｂに接続される。なお、センサ３０の総数ならびに、通信ユニット１０および分散ユニット２０の各々に接続されるセンサ３０の数は図１に示される数に限定されない。一例として、通信ユニット１０にセンサが接続されなくてもよい。
【００２４】
本実施の形態において、通信ユニット１０は、センサ３０Ａ〜３０Ｆからの信号をＰＬＣ２に伝達する。分散ユニット２０Ａは、センサ３０Ｇ〜３０Ｉからの信号を通信ユニット１０に伝達し、通信ユニット１０が、分散ユニット２０Ａからの信号をＰＬＣ２に伝達する。分散ユニット２０Ｂは、センサ３０Ｊ〜３０Ｎからの信号を通信ユニット１０に伝達し、通信ユニット１０が、分散ユニット２０Ｂからの信号をＰＬＣ２に伝達する。したがって、各センサ３０Ａ〜３０Ｎからの信号は、通信ユニット１０によって一元化されてＰＬＣ２に伝えられる。
【００２５】
一例として、各センサ３０の検出値としきい値とを比較した結果得られる判別信号（オン／オフ値）、エラー情報、検出値のボトム値、検出値のピーク値、ボトム値またはピーク値としきい値を比較して得られる警告（ワーニング）情報、センサの検出値、センサにおいて設定されるしきい値などの設定値が各センサ３０から通信ユニット１０に直接、あるいは分散ユニット２０を介して間接的に、所定の周期で送信される。本実施の形態において、センサ３０の検出値は、一例として受光量である。また、設定値は一例として、受光量、ピーク値またはボトム値などと比較されるしきい値である。各センサ３０から通信ユニット１０に送信される情報はこれらに限定されない。その他、光電センサシステム１内におけるセンサ３０の数、通信ユニット１０の状態（初期化状態、プレオペレーショナル状態、セーフオペレーショナル状態、オペレーショナル状態）を通信ユニット１０がＰＬＣ２に通知するようにしてもよい。
【００２６】
図２、３を参照して通信ユニット１０についてさらに説明する。図２に示すように、通信ユニット１０は、ＰＬＣ２との接続に用いられる入力コネクタ１０１および出力コネクタ１０２、分散ユニット２０との接続に用いられる接続コネクタ１０４、センサ３０との接続に用いられる接続コネクタ１０６、電源入力コネクタ１０８を備える。
【００２７】
さらに、図３に示すように、通信ユニット１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）１１０、通信ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１１２、シリアル通信回路１１４、パラレル通信回路１１６、シリアル通信回路１１８、電源回路１２０を備える。
【００２８】
ＭＰＵ１１０は、通信ユニット１０における全ての処理を統括して実行するように動作する。通信ＡＳＩＣ１１２は、ＰＬＣ２との通信を管理する。上述したように、通信ユニット１０は、ＥｔｈｅｒＣＡＴを利用してＰＬＣ２と通信する。通信ユニット１０は、メッセージ通信を利用してＰＬＣ２から要求されたデータをＰＬＣ２に送信する一方で、サイクリック通信を利用してデータをＰＬＣ２に所定の周期的に送信する。一例として、センサ３０から受信したデータおよび通信ユニット１０が生成したデータがＭＰＵ１１０内のメモリ１１１ａに一旦保存され、メモリ１１１ａに保存されたデータがサイクリック通信で送信される。すなわち、メモリ１１１ａからデータが読み出される周期として、サイクリック通信の送信周期が定められる。サイクリック通信の送信周期は、メモリ１１１ｂに保存されたテーブルに従って、データの種類毎に定められた優先度に従って定められる。データの送信周期については後で詳細に説明する。
【００２９】
シリアル通信回路１１４は、通信ユニット１０と分散ユニット２０との間のシリアル通信に用いられる。なお、パラレル通信を用いてもよい。通信ユニット１０と分散ユニット２０との接続に用いられる通信線は、一例として送信用と受信用の２本である。
【００３０】
パラレル通信回路１１６は、通信ユニット１０とセンサ３０との間のパラレル通信に用いられ、シリアル通信回路１１８は、通信ユニット１０とセンサ３０との間のシリアル通信に用いられる。すなわち、通信ユニット１０とセンサ３０とがシリアル伝送路およびパラレル伝送路で物理的に接続される。なお、通信ユニット１０とセンサ３０とを、シリアル伝送路およびパラレル伝送路のうちのいずれか一方で接続してもよい。
【００３１】
図４、５を参照して分散ユニット２０についてさらに説明する。図４に示すように、分散ユニット２０は、通信ユニット１０との接続に用いられる接続コネクタ２０２、センサ３０との接続に用いられる接続コネクタ２０４、電源入力コネクタ２０６、ロータリースイッチ２０８を備える。
【００３２】
さらに、図５に示すように、分散ユニット２０は、ＭＰＵ２１０、通信ユニット１０との通信のためのシリアル通信回路２１２、センサ３０との通信のためのシリアル通信回路２１４、電源回路２１６を備える。
【００３３】
ＭＰＵ２１０は、分散ユニット２０における全ての処理を統括して実行するように動作する。上述したように、通信ユニット１０と分散ユニット２０とはバス形式で接続され、シリアル通信が利用される。
【００３４】
センサ３０は、たとえば分散ユニット２０の側面に取り付けられる。分散ユニット２０とセンサ３０との通信には、シリアル通信が用いられるが、パラレル通信を用いてもよい。一方、分散ユニット２０とセンサ３０とは、シリアル伝送路およびパラレル伝送路のうちの少なくともいずれか一方で物理的に接続される。分散ユニット２０とセンサ３０とを、シリアル伝送路およびパラレル伝送路で接続してもよい。
【００３５】
本実施の形態において、分散ユニット２０は光電センサシステム１内において複数設けられることから、各々の分散ユニット２０を区別して通信ユニット１０と通信するためには、各々の分散ユニット２０の識別番号を特定する必要がある。この目的のため、ユーザは、ロータリースイッチ２０８を用いて各分散ユニット２０の識別番号を設定することができる。通信ユニット１０は、受信したデータに含まれる識別番号から、データの送信元の分散ユニット２０を特定することができる。また、通信ユニット１０から発信されるデータに識別番号を含ませることにより、所望の分散ユニット２０に対してコマンドを与えることができる。
【００３６】
図６を参照して、センサ３０についてさらに説明する。センサ３０は、アンプユニット３０１と、ファイバユニット３０２とを備える。アンプユニット３０１は、ケーシングに回動自在に取付けられた開閉カバーと、本体ケーシングの内部に収容されたフレームとを有している。開閉カバーの開状態において露出するフレームの上面に表示部および操作部を有している。操作部をユーザが操作することによって、しきい値等の設定値を設定することができる。また、センサ３０は、ＰＬＣ２等からの指令に基づき、設定値を自動的に設定することも可能である。
【００３７】
アンプユニット３０１の両側壁部分に、通信ユニット１０、分散ユニット２０または他のアンプユニット３０１との接続コネクタ３０４，３０６が設けられている。したがって、アンプユニット３０１は、通信ユニット１０または分散ユニット２０に対して直列的に複数接続することが可能である。よって、他のアンプユニット３０１に接続されたアンプユニット３０１からの信号は、他のアンプユニット３０１を介して通信ユニット１０または分散ユニット２０に伝達される。
【００３８】
アンプユニット３０１の前壁部分には、ファイバユニット３０２が接続される。ファイバユニット３０２は、ヘッド部と、投光側光ファイバおよび受光側光ファイバとを備える。
【００３９】
以下、通信ユニット１０からＰＬＣ２に送信されるデータについて説明する。データには、データの種類毎に優先度が割当てられる。通信ユニット１０は、ＭＰＵ１１０内のメモリ１１１ｂに図７に示す優先度設定テーブルを保存しておき、この優先度設定テーブルを用いて各データの優先度を管理する。本実施の形態においては、優先度に対応する数値が小さいほど、優先度が高い。すなわち、「１」が最も高い優先度であり、数値が大きくなるにつれて優先度が低くなる。なお、優先度の表現方法はこれに限定されず、アルファベットなどの文字を用いて優先度を表してもよい。優先度は、開発者あるいはユーザによって割当てられ、通信ユニット１０が保持する優先度設定テーブルにコンピュータなどを用いて登録される。
【００４０】
データの送信周期は、優先度に従って定められる。通信ユニット１０は、ＭＰＵ１１０内のメモリ１１１ｂに図８に示す周期設定テーブルを保存しておき、この周期設定テーブルを用いて優先度毎の送信周期を管理する。本実施の形態においては、優先度が高い程短い周期が定められる。図８に示すように、優先度が「１」のデータは、所定の周期Ａで送信される。一例として、周期Ａは、サイクリック通信でデータ送信される周期と同じである。優先度が「２」のデータは、優先度が「１」のデータの周期Ａの２倍の周期で送信される。優先度が「３」のデータは、優先度が「１」のデータの周期Ａの３倍の周期で送信される。優先度が「４」のデータは、優先度が「１」のデータの周期Ａの４倍の周期で送信される。なお、周期はこれらに限定されない。周期は、開発者あるいはユーザによって任意に定められ、通信ユニット１０が保持する周期設定テーブルにコンピュータなどを用いて登録される。
【００４１】
上記のように各データの周期が設定された結果、図９の時間ｔ１にて、判別信号とエラー情報とが通信ユニット１０からＰＬＣ２に送信される。その後、時間ｔ２にて、判別信号、エラー情報およびワーニング情報が送信される。さらにその後時間ｔ３にて、判別信号、エラー情報および受光量が送信される。さらにその後、時間ｔ４にて、判別信号、エラー情報、ワーニング情報および設定値が送信される。さらにその後、時間ｔ５にて、判別信号とエラー情報とが送信される。さらにその後、時間ｔ６にて、判別信号、エラー情報、ワーニング情報および受光量が送信される。さらにその後、時間ｔ７にて、判別信号とエラー情報とが送信される。さらにその後、時間ｔ８にて、判別信号、エラー情報、ワーニング情報および設定値が送信される。さらにその後、時間ｔ９にて、判別信号、エラー情報および受光量が送信される。さらにその後、時間ｔ１０にて、判別信号、エラー情報およびワーニング情報が送信される。
【００４２】
データの種類毎の優先度、すなわち送信周期は、メッセージ通信を利用してＰＬＣ２から通信ユニット１０に送信される要求に従って変更可能である。具体的には、ユーザが操作端末（コンピュータ、表示装置など）を操作してＰＬＣ２に要求を送信させることにより、優先度が変更される。
【００４３】
ここで、ＥｔｈｅｒＣＡＴを用いた通信機能を有する装置の状態は、図１０に示すように、通信ユニット１０の電源がオンにされると、初期化状態、プレオペレーショナル状態、セーフオペレーショナル状態、オペレーショナル状態の順に遷移することが周知である。初期化状態では、メッセージ通信（ＳＤＯ通信）およびサイクリック通信（ＰＤＯ通信）のいずれの通信も利用できない。プレオペレーショナル状態では、メッセージ通信は可能である一方、サイクリック通信は利用できない。セーフオペレーショナル状態では、メッセージ通信と、サイクリック通信での送信は可能である一方で、サイクリック通信での受信はできない。オペレーショナル状態では、メッセージ通信ならびにサイクリック通信のいずれも利用可能である。
【００４４】
各状態で利用可能な通信形式を考慮して、本実施の形態において、データの種類毎の優先度は、プレオペレーショナル状態においてメッセージ通信を利用して変更される。すなわち、通信ユニット１０は、メッセージ通信を利用して送信された指令に基づいて、優先度設定テーブル内の優先度を変更する。
【００４５】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１  光電センサシステム、２  ＰＬＣ、１０  通信ユニット、２０，２０Ａ，２０Ｂ  分散ユニット、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎ  センサ、１０１  入力コネクタ、１０２  出力コネクタ、１０４，１０６，２０２，２０４，３０４，３０６  接続コネクタ、１０８，２０６  電源入力コネクタ、１１０，２１０  ＭＰＵ、１１１ａ，１１１ｂ  メモリ、１１２  通信ＡＳＩＣ、１１４，１１８，２１２，２１４  シリアル通信回路、１１６  パラレル通信回路、１２０，２１６  電源回路、２０８  ロータリースイッチ、３０１  アンプユニット、３０２  ファイバユニット、４００  データ、４０１  第１データ領域、４０２  第２データ領域、４０３  第３データ領域。
【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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