(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ送受信用のバスと、
同期制御信号を伝達する同期制御信号線と、
前記同期制御信号線に接続され、ワークの位置を計測するエンコーダからの変動するパルス信号に基づいて、移動する前記ワークの移動速度に比例した周波数となるように周期が変動する前記同期制御信号を生成する同期制御信号生成ユニットと、
前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期したタイミングで、前記エンコーダからの前記パルス信号に基づいて前記ワークの移動量に比例する数のパルスをカウントしたカウント値を第１内部メモリにラッチするカウンタユニットと、
前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期したタイミングで、移動する前記ワークの厚みを測定するセンサの測定結果であるアナログ信号を第２内部メモリにラッチするアナログ入力ユニットと、
前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期して前記バスを介して前記第１および第２内部メモリの値を読み取るＣＰＵユニットと、
を備える
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ＣＰＵユニットが生成した一定周期の信号を前記同期制御信号として使用する
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
前記カウンタユニット及びアナログ入力ユニットは、前記同期制御信号の立ち下がりエッジのタイミングでラッチし、前記同期制御信号の１周期の間同じ値を保持する
ことを特徴とする請求項１または２に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、同期制御信号に同期したプログラマブルコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルコントローラを構築するカウンタユニットは、エンコーダなどの外部機器と接続し、外部機器より入力されるパルスをカウントし、カウント現在値を内部メモリに格納する。【０００３】
ＣＰＵユニットは，一定周期の同期制御信号をカウンタユニットへ出力し、カウンタユニットは同期制御信号を受けて、エンコーダなどの外部機器より入力されるパルスのカウント現在値を内部メモリにラッチする。【０００４】
このように、カウンタユニットがカウント現在値を内部メモリにラッチするタイミングと、ＣＰＵユニットのプログラムの実行開始タイミングは同期して実行されるため、安定した定周期でのカウント現在値を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０９６２７号公報
【特許文献２】特開平１１−２０５３９２号公報
【特許文献３】特開２００５−２４３００８号公報
【特許文献４】特開２００９−１８１４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カウンタユニットは、カウント現在値を取得することにより、ワークの現在位置などの情報を得ることができるため、他のプログラマブルコントローラのユニットと組合せて同期制御することにより、安定したデータを取得することができる。【０００７】
しかしながら、従来のカウンタユニットは、ＣＰＵユニットより出力される一定周期で繰り返し発生する信号しか同期制御信号として選択できないため、任意のタイミングで同期制御をすることができない。従って、例えばワークの移動速度が一定でない場合は、従来の一定周期の信号しか同期制御信号として使用できないシステムにおいては、ワークの等間隔離れた場所における厚みを取得することができないという問題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一定周期の信号を同期制御信号として使用するシステムでは実現できなかった制御を実現可能なプログラマブルコントローラ、例えば、ワークの移動速度が一定でない場合であっても、等間隔におけるワークの厚みを取得することが可能なプログラマブルコントローラを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、データ送受信用のバスと、同期制御信号を伝達する同期制御信号線と、前記同期制御信号線に接続され、外部からの信号に基づいて前記同期制御信号を生成する同期制御信号生成ユニットと、前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期して外部機器からの信号を内部メモリにラッチするデータ保持ユニットと、前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期して前記バスを介して前記内部メモリの値を読み取るＣＰＵユニットと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかるプログラマブルコントローラは、外部動作によるタイミングを含んだシステムに最適なタイミングでの同期制御が可能となる。すなわち、外部入力（可変周期信号）に対して、プログラマブルコントローラの各ユニットが同じタイミングで動作する同期制御が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１にかかるプログラマブルコントローラの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるプログラマブルコントローラの詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態２にかかるプログラマブルコントローラの構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかるプログラマブルコントローラの詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかるプログラマブルコントローラのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルコントローラ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。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる制御装置としてのプログラマブルコントローラ１の構成を示す図である。図１に示すように、本発明の実施形態にかかるプログラマブルコントローラ１は、ＣＰＵユニット１１、データ保持ユニットとしてのカウンタユニット１２、同期制御信号生成ユニットとしての入力ユニット１３、およびベースユニット１５の４つのユニットを備える。
【００１４】
ベースユニット１５は、ユニット間でデータを送受信するためのバス通信線Ｌ１と，同期制御信号を伝達する同期制御信号線Ｌ２を備えている。また、ベースユニット１５は、各ユニットと接続する板面部の表面側にコネクタＫ１〜Ｋ３を備えており、コネクタＫ１を介してＣＰＵユニット１１と、コネクタＫ２を介してカウンタユニット１２と、コネクタＫ３を介して入力ユニット１３と、それぞれ接続されている。
【００１５】
図１に示すように、プログラマブルコントローラ１においては、入力ユニット１３が外部機器２１からの任意の信号波形Ｓ１を受信し、これに基づいて任意の周期の同期制御信号を同期制御信号線Ｌ２に供給する。カウンタユニット１２は、ベースユニット１５上の同期制御信号線Ｌ２を流れるこの同期制御信号に同期して、外部機器２２より入力されるパルスＳ２のパルス積算値であるカウント現在値をラッチして保持する。すなわち、カウント現在値とは、エンコーダなどの外部機器２２からカウンタユニット１２に入力されたパルスの数の積算値である。ＣＰＵユニット１１も、同期制御信号線Ｌ２を流れるこの同期制御信号に同期して、プログラム処理を実行する。このプログラム処理は、ＣＰＵユニット１１がカウンタユニット１２の内部メモリに格納されているカウント現在値を、プログラム命令を使って読み出す処理である。
【００１６】
図２は、実施の形態１にかかるプログラマブルコントローラ１の詳細な構成を示すブロック図である。上述したようにプログラマブルコントローラ１は、ＣＰＵユニット１１、カウンタユニット１２、入力ユニット１３、およびベースユニット１５を備えている。
【００１７】
ＣＰＵユニット１１、カウンタユニット１２、および入力ユニット１３の各ユニットは、ベースユニット１５が備える同期制御信号を流すための同期制御信号線Ｌ２とデータを送受信するためのバス通信線Ｌ１に接続されている。ＣＰＵユニット１１、カウンタユニット１２、および入力ユニット１３の各ユニットは、同期制御信号を同期制御信号線Ｌ２を介して受信する機能を有する割込信号制御部Ｗ１〜Ｗ３と各々のユニット間で必要なデータをバス通信線Ｌ１を介して送受信するための機能を有するバス通信処理部Ｂ１〜Ｂ３を有している。ベースユニット１５は、ユニット間で必要なデータを送受信するための機能を有する通信中継制御部２を備える。
【００１８】
同期制御信号線Ｌ２は、クロック生成部３などから同期制御を可能とするための定周期の同期制御信号を流すことができるので、プログラマブルコントローラ１は、定周期で同期制御を行うことが可能であるが、任意の周期でも同期制御を行うことが可能である。任意の周期で同期制御を実施する場合は、例えば、図１に示すように外部機器２１から入力される任意の信号波形Ｓ１を入力ユニット１３が受信し、それを同期制御信号としてそのままベースユニット１５の同期制御信号線Ｌ２に供給する。また、或いは、図２に示すように、入力ユニット１３が備えた同期信号生成部４が受信した任意の信号波形Ｓ１に基づいて同期制御信号を生成して同期制御信号線Ｌ２に供給してもよい。
【００１９】
カウンタユニット１２は、同期制御信号線Ｌ２上を流れる同期制御信号の立ち下がりエッジのタイミングで、外部機器２２より入力されるパルスＳ２のパルス数の積算値であるカウント現在値をラッチして内部メモリＭ１に１同期制御周期にわたり保持する。ここで、１同期制御周期とは、同期制御信号の一周期（パルスの立ち上がり〜立ち上がり／立ち下がり〜立ち下がり）のことを言う。なお、任意の信号波形Ｓ１を発生する外部機器２１とパルスＳ２を生成する外部機器２２は異なっていてもよいし、同一であっても構わない。外部機器２１と外部機器２２とが異なっている場合とは、例えば２つのワークにおける動作が同期をとらなければならない場合などである。
【００２０】
一方、ＣＰＵユニット１１は、プロセッサＰ１を内蔵しており、同期制御信号線Ｌ２上を流れる同期制御信号の立ち下がりエッジのタイミングで、プログラムを実行開始し、カウンタユニット１２の内部メモリＭ１にラッチされているカウント現在値を、バス通信線Ｌ１を通して取得する。すなわち、ＣＰＵユニット１１がカウンタユニット１２のカウント現在値を読み出す関係にある。より詳細には、ＣＰＵユニット１１は、内部メモリＭ１から、バス通信処理部Ｂ２、バス通信線Ｌ１、通信中継制御部２、バス通信線Ｌ１、およびバス通信処理部Ｂ１を介してカウント現在値を取得する。
【００２１】
以上より、カウンタユニット１２がカウンタ現在値をラッチするタイミングとＣＰＵユニット１１がプログラムを実行するタイミングで同期が取れるため、一定周期のカウント値を取得することができる。これにより、プログラム上の命令実行タイミングでのバラツキによるカウント値の誤差を除去できる為、カウント情報を高精度に取得できる。
【００２２】
プログラマブルコントローラ１は、以上説明したように任意の周期での同期制御を行うことが可能であるが、一定の周期で同期制御を実施する場合は、ＣＰＵユニット１１あるいはクロック生成部３がベースユニット１５の同期制御信号線Ｌ２に一定周期の同期制御信号を発信し、システム全体がそれに同期して動作する。
【００２３】
実施の形態２．
実施の形態２においては、実施の形態１で説明したプログラマブルコントローラ１の具体的なアプリケーション事例としてプログラマブルコントローラ１０について説明する。図３は、実施の形態２にかかるプログラマブルコントローラ１０の構成を示す図である。
【００２４】
図３に示すように、プログラマブルコントローラ１０は、ＣＰＵユニット１１、データを保持するカウンタユニット１２、同期制御信号を生成する入力ユニット１３、データを保持するアナログ入力ユニット１４、およびベースユニット１５（図３では示されていない）を備える。即ち、本実施の形態のプログラマブルコントローラ１０は、データ保持ユニットとして、カウンタユニット１２に加えてアナログ入力ユニット１４を備えている。
【００２５】
入力ユニット１３には、ワーク３０の位置を計測するエンコーダ３１などがワーク３０の移動量に応じて出力するパルス信号が入力される。このパルス信号は、例えば、ワーク３０の移動量に応じてパルスの発生頻度が増減するような信号である。そして、カウンタユニット１２にも、エンコーダ３１からのパルス信号が入力される。即ち、本実施の形態は、実施の形態１における外部機器２１と外部機器２２とが同一である場合になっている。アナログ入力ユニット１４には、ワーク３０の厚みを計測する変位センサ３２からのアナログ信号である電流信号が入力される。この電流信号は、例えば、ワーク３０の厚みを反映した電流量などになっている。
【００２６】
図４は、実施の形態２にかかるプログラマブルコントローラ１０の詳細な構成を示すブロック図である。上述したようにプログラマブルコントローラ１０は、ＣＰＵユニット１１、カウンタユニット１２、入力ユニット１３、アナログ入力ユニット１４、およびベースユニット１５を備えている。
【００２７】
図４のプログラマブルコントローラ１０の基本的な構成は図２のプログラマブルコントローラ１と同様であるが、プログラマブルコントローラ１０においては、カウンタユニット１２および入力ユニット１３に外部から入力される信号が共にエンコーダ３１からのパルス信号であり、アナログ入力ユニット１４が追加されている。アナログ入力ユニット１４もカウンタユニット１２と同様に、内部メモリＭ４、割込信号制御部Ｗ４、およびバス通信処理部Ｂ４を備える。内部メモリＭ４には、変位センサ３２からの電流信号が入力される。割込信号制御部Ｗ４は、同期制御信号を同期制御信号線Ｌ２を介して受信する機能を有する。バス通信処理部Ｂ４は、各々のユニット間で必要なデータをバス通信線Ｌ１を介して送受信するための機能を有する。
【００２８】
図５は、図３に示したプログラマブルコントローラにおいて、任意の周期で同期制御を実施する場合のタイミング図である。ワーク３０の移動速度が徐々に加速されて一定速度になり、暫く一定速度が保たれ、その後徐々に減速される場合の様子を示している。ＣＰＵユニット１１がカウンタユニット１２のカウント現在値およびアナログ入力ユニット１４の厚み現在値を、プログラム命令を使って読み出す。厚み現在値とは、変位センサ３２からアナログ入力ユニット１４に入力された厚みの値である。図５の各周期において「ＣＰＵユニット（実行周期）」に示されている時間方向の幅は、ＣＰＵの実行周期を表しており、実行周期は毎スキャンほぼ同じ時間となる為、同じ幅にしてある。エンコーダ３１からのパルス信号がワーク３０の移動速度に比例した周波数を有している場合などは、入力ユニット１３は、エンコーダ３１からのパルス信号を同期制御信号として同期制御信号線Ｌ２にそのまま供給する。或いは、入力ユニット１３の同期信号生成部４が、エンコーダ３１からのパルス信号に基づいて、ワーク３０の移動速度に比例した周波数の同期制御信号を生成して同期制御信号線Ｌ２に供給するようにしてもよい。
【００２９】
同期制御信号は、例えば図５に示すように、時間幅が変動する矩形状のパルス列の信号である。ワーク３０の移動速度が徐々に加速されていくにつれ移動速度に比例して同期制御信号の周波数は高くなる。ワーク３０の移動速度が一定の状態では同期制御信号の周波数は一定値を保つ。ワーク３０の移動速度が徐々に減速されていくにつれ移動速度に比例して同期制御信号の周波数は低くなる。
【００３０】
図５に示すように、カウンタユニット１２は、同期制御信号の立ち下がりエッジのタイミングで、カウント現在値（ｘ1〜ｘ7）を内部メモリＭ１に１同期制御周期の間ラッチする。アナログ入力ユニット１４は、同期制御信号の立ち下がりエッジのタイミングで、厚み現在値（アナログ値）（ｙ1〜ｙ7）を内部メモリＭ４に１同期制御周期の間ラッチする。
【００３１】
一方、ＣＰＵユニット１１は、同期制御信号の立ち下がりのタイミングでプログラムの実行を開始し、カウンタユニット１２の内部メモリＭ１の値およびアナログ入力ユニット１４の内部メモリＭ４の値をバス通信線Ｌ１を通して読出す。これにより、ワーク３０の現在位置における厚みを高い精度で取得することが可能となる。即ち、ワーク３０の移動速度に比例した周波数を有するパルス信号を同期制御信号として同期制御信号線Ｌ２に供給することで、ワークの移動速度が一定でない場合でも、同一タイミングにおける位置情報(カウンタユニット１２のカウント現在値)と厚み(アナログ入力ユニット１４の厚み現在値)を取得することができる。これにより、ワーク３０の移動方向において等間隔での厚みを取得することが可能となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラにおいては、定周期の同期制御信号に加えて、任意の外部入力信号を使用する。カウンタユニット（データ保持ユニット）が同期制御信号に同期するタイミングで現在のカウント値（カウント現在値）を１同期周期の間ラッチし、ＣＰＵユニットが同期制御信号の同期するタイミングをプログラム実行開始のタイミングとすることによりプログラマブルコントローラ全体の制御タイミングを外部から与えられた任意の周期に合わせることを可能とするものである。本実施の形態にかかるプログラマブルコントローラにおいては、任意の外部信号を同期制御信号として使用することができるため、定周期信号のみを同期制御信号として使用するプログラマブルコントローラでは実現できなかったきめ細かな制御を実現することが可能となる。
【００３３】
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかるプログラマブルコントローラは、ワークの加工などの制御に有用であり、特に、ワークの移動速度が変化する場合などに移動方向に等間隔にワークの厚みを測定することに適している。
【符号の説明】
【００３５】
１，１０  プログラマブルコントローラ、２  通信中継制御部、３  クロック生成部、４  同期信号生成部、１１  ＣＰＵユニット、１２  カウンタユニット、１３  入力ユニット、１４  アナログ入力ユニット、１５  ベースユニット、２１，２２  外部機器、３０  ワーク、３１  エンコーダ、３２  変位センサ、Ｋ１〜Ｋ３  コネクタ、Ｗ１〜Ｗ４  割込信号制御部、Ｓ１  信号波形、Ｓ２  パルス、Ｌ１  バス通信線、Ｌ２  同期制御信号線、Ｂ１〜Ｂ４  バス通信処理部、Ｐ１  プロセッサ、Ｍ１，Ｍ４  内部メモリ。
【要約】
実施の形態のプログラマブルコントローラは、データ送受信用のバスと、同期制御信号を伝達する同期制御信号線と、前記同期制御信号線に接続され、外部からの信号に基づいて前記同期制御信号を生成する同期制御信号生成ユニットと、前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期して外部機器からの信号を内部メモリにラッチするデータ保持ユニットと、前記バス及び前記同期制御信号線に接続され、前記同期制御信号に同期して前記バスを介して前記内部メモリの値を読み取るＣＰＵユニットと、を備える。【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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