(57)【要約】【課題】プログラマブルコントローラに備えられた送信側装置から受信側装置へと出力される制御出力信号をディジタル方式にすることによって、耐ノイズを高めるとともに、小型化を図ること。【解決手段】対象機器の制御状態に基づいて、この対象機器の監視制御を行うプログラマブルコントローラであって、対象機器の制御状態に基づいて、オン信号またはオフ信号からなる制御出力信号ｐを出力する信号発生回路３２と、信号発生回路３２によって出力された制御出力信号ｐを、オン信号とオフ信号とが識別可能な符号化信号ｒに変換して送信する符号化回路１２と、符号化回路１２から送信された符号化信号ｒを受信し、受信した符号化信号ｒを制御入力信号ｑに復号する復号化回路１６と、復号化回路１６によって復号された制御入力信号ｑに基づいて、対象機器の制御状態を判定する信号受信回路４０とを備えている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象機器の制御状態に基づいて、この対象機器の監視制御を行うプログラマブルコントローラであって、
前記対象機器の制御状態に基づいて、オン信号またはオフ信号からなる制御信号を出力する制御信号出力手段と、
前記制御信号出力手段によって出力された制御信号を、前記オン信号と前記オフ信号とが識別可能な符号パターン信号に変換し、送信する符号化手段と、
前記符号化手段から送信された符号パターン信号を受信し、受信した符号パターン信号を前記制御信号に復号する復号化手段と、
前記復号化手段によって復号された制御信号に基づいて、前記対象機器の制御状態を判定する状態判定手段と
を備えたプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記符号化手段は、前記オフ信号に対しては、連続的に０からなる符号パターン信号に変換し、前記オン信号に対しては、０と１とを所定周期で繰り返す符号パターン信号に変換するようにしたプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
請求項２に記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記復号化手段は、０と１とが所定周期で繰り返された符号パターン信号を受信した場合には、この符号パターン信号を前記オン信号に復号し、その他の符号パターン信号を受信した場合には、この符号パターン信号を前記オフ信号に復号するようにしたプログラマブルコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水処理プラント、ゴミ処理プラントなどの公共システム、あるいは鉄鋼、製紙などの産業システム等に用いられるプログラマブルコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、水処理プラント、ゴミ処理プラントなどの公共システム、鉄鋼、製紙などの産業システム等、シーケンス制御を行う産業設備や装置には、プログラマブルコントローラが広く用いられている。
【０００３】
この種のプログラマブルコントローラは、おおまかには制御プログラム等を実行する基幹部と、プログラムの実行結果によって外部との信号入出力を行うプロセスＩ／Ｏ部とから構成されている。通常、一つの基幹部に対し、多数のプロセスＩ／Ｏ部が接続される。そして、基幹部からプロセスＩ／Ｏ部へ、またはその逆にプロセスＩ／Ｏ部から基幹部へと信号が伝送されることによって、情報のやりとりがなされている。
【０００４】
前者の場合、基幹部が送信側装置、プロセスＩ／Ｏ部が受信側装置となり、後者の場合、プロセスＩ／Ｏ部が送信側装置、基幹部が受信側装置となる。通常、送信側装置と受信側装置とを接続している信号ケーブルは多数かつ長距離である。信号ケーブルの距離が長くなると、ノイズの影響を受けやすくなる。
【０００５】
信号ケーブルを介して送信側装置から受信側装置へと伝送される伝送信号が、電圧の高低に対応してオン状態であるか、あるいはオフ状態であるかを表している場合、仮にノイズの影響を受けると、受信側装置ではノイズの影響を受けた伝送信号を受信することになる。
【０００６】
この伝送信号は、ノイズの影響を受けることによってその電圧の状態が高から低へ、あるいは低から高へと変化する場合がある。したがって、受信側装置は、受信した伝送信号の状態がオン状態であるか、あるいはオフ状態であるかを誤認識する可能性がある。
【０００７】
したがって、従来のプログラマブルコントローラは、図６に示すように、送信側装置３０の信号発生回路３２から発生される制御出力信号ｐを伝送ケーブル３４を介して受信する受信側装置３６に、アナログフィルタ回路３８が備えられている。これによって、制御出力信号ｐからはノイズの主成分である高周波帯域がカットされた制御入力信号ｑが取り出される。そして、この制御入力信号ｑが信号受信回路４０に入力されることによって、制御出力信号ｑの状態がオン状態であるか、あるいはオフ状態であるかが正しく認識されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のプログラマブルコントローラでは、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、アナログフィルタ回路３８には、例えばＣＲ積分回路が用いられている。このＣＲ積分回路では、回路を構成するためにコンデンサ、抵抗、および波形整形用のゲート素子が必要になる。ＣＲ回路は構造が単純であるという利点があるが、近年の高密度実装基板上では回路素子の占める面積が無視できない大きさになりつつある。そのため、アナログフィルタ回路３８のみならず、受信側装置３６の大型化をもたらすという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、送信側装置から受信側装置へと出力される制御出力信号をディジタル化することによって耐ノイズ性を高めるとともにアナログ回路を不要とし、信頼性の向上と、サイズの小型化を図ることが可能なプログラマブルコントローラを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明は、対象機器の制御状態に基づいて、この対象機器の監視制御を行うプログラマブルコントローラであって、対象機器の制御状態に基づいて、オン信号またはオフ信号からなる制御信号を出力する制御信号出力手段と、制御信号出力手段によって出力された制御信号を、オン信号とオフ信号とが識別可能な符号パターン信号に変換し、送信する符号化手段と、符号化手段から送信された符号パターン信号を受信し、受信した符号パターン信号を制御信号に復号する復号化手段と、復号化手段によって復号された制御信号に基づいて、対象機器の制御状態を判定する状態判定手段とを備えている。
【００１３】
従って、請求項１の発明のプログラマブルコントローラにおいては、以上のような手段を講じることにより、送信側装置３０から受信側装置３６へと出力される信号を符号化（ディジタル化）して取り扱うことができる。その結果、従来技術で用いていたアナログフィルタ回路３８のようなアナログ回路を不要とすることができるので、受信側装置３６のみならず、プログラマブルコントローラ自体の小型化を図ることが可能となる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明のプログラマブルコントローラにおいて、符号化手段は、オフ信号に対しては、連続的に０からなる符号パターン信号に変換し、オン信号に対しては、０と１とを所定周期で繰り返す符号パターン信号に変換する。
【００１５】
従って、請求項２の発明のプログラマブルコントローラにおいては、以上のような手段を講じることにより、オン信号とオフ信号それぞれに対して規則的に符号パターン信号を変換することができる。その結果、万が一、ノイズが重畳した場合には、符号パターンが不規則になるので、ノイズを容易に判別することが可能となる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２の発明のプログラマブルコントローラにおいて、復号化手段は、０と１とが所定周期で繰り返された符号パターン信号を受信した場合には、この符号パターン信号をオン信号に復号し、その他の符号パターン信号を受信した場合には、この符号パターン信号をオフ信号に復号する。
【００１７】
従って、請求項３の発明のプログラマブルコントローラにおいては、以上のような手段を講じることにより、０と１とが所定周期で繰り返された符号パターン信号のみをオン信号に復号し、その他の符号パターン信号についてはオフ信号に復号することができる。その結果、オフ信号を誤ってオン信号と認識してしまうような、制御信号の致命的な誤認識を回避することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
なお、以下の実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図６と同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００２０】
本発明の実施の形態を図１から図５を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラの送信側装置と受信側装置との構成例を示す機能ブロック図である。すなわち、同実施の形態に係るプログラマブルコントローラは、伝送ケーブル３４によって互いに接続された送信側装置１０と受信側装置１４とを備えている。
【００２２】
送信側装置１０は、信号発生回路３２と符号化回路１２とを備えている。信号発生回路３２は、図６で説明したものと同様の機能を有し、制御出力信号ｐを出力する。この制御出力信号ｐは、符号化回路１２に入力されるようにしている。符号化回路１２は、このようにして入力された制御出力信号ｐを符号化処理することによって符号化信号ｒに変換し、この符号化信号ｒを伝送ケーブル３４を介して受信側装置１４へ出力する。なお、符号化処理については後述する。
【００２３】
受信側装置１４は、復号化回路１６と信号受信回路４０とを備えている。復号化回路１６は、送信側装置１０の符号化回路１２から出力された符号化信号ｒを受信し、この符号化信号ｒを復号化処理することによって制御入力信号ｑに変換し、この制御入力信号ｑを信号受信回路４０へと出力する。信号受信回路４０は、図６で説明したものと同様の機能を有し、制御入力信号ｑの状態がオン状態であるか、あるいはオフ状態であるかを認識する。
【００２４】
図２は、符号化回路１２の構成例を示す機能ブロック図である。
【００２５】
すなわち、符号化回路１２は、ＮＯＴ論理素子１８、ＡＮＤ論理素子２０、Ｄフリップフロップ２２、および符号化用クロック２４から構成しており、ＡＮＤ論理素子２０は、信号発生回路３２から出力された制御出力信号ｐを信号処理してＤフリップフロップ２２に出力する。また、符号化用クロック２４は、図３（ａ）に示すように、周期的に「０」、「１」、「０」、「１」、・・を繰り返すクロック信号ｓをＤフリップフロップ２２に出力する。
【００２６】
Ｄフリップフロップ２２は、図３（ｂ）に示すように、信号発生回路３２から出力される制御出力信号ｐがオフ状態の場合には値が「０」からなる符号化信号ｒを出力し続ける。一方、オン状態の場合には、図３（ａ）に示すように符号化用クロック２４から出力されるクロック信号ｓの周期に合わせて、図３（ｃ）に示すように「１」、「０」、「１」、「０」、・・・を周期的に繰り返すパルス列からなる符号化信号ｒを出力する。このように出力された符号化信号ｒは、伝送ケーブル３４を介して復号化回路１６へ入力されるようにしている。また、この符号化信号ｒは、ＮＯＴ論理素子１８にも入力され、ＮＯＴ論理素子１８によって信号処理された後にＡＮＤ論理素子２０に入力されるようにしている。
【００２７】
図４は、復号化回路１６の構成例を示す機能ブロック図である。
【００２８】
すなわち、復号化回路１６は、複数個のＮＯＴ論理素子１８、２個のＡＮＤ論理素子２０、複数個のＤフリップフロップ２２、１個のＯＲ論理素子２６、および復号化用クロック２８を備え、Ｄフリップフロップ２２（＃１）〜２２（＃ｎ）をカスケード接続してシフトレジスタを構成している。
【００２９】
このような構成をなす復号化回路１６は、符号化回路１２から出力された符号化信号ｒが、伝送ケーブル３４を介してＤフリップフロップ２２（＃１）に入力されると、図５（ａ）に示すような復号化用クロック２８から出力されるクロック信号ｓを用いて、符号化回路１２と逆の信号変換処理を行うことによって、図５（ｂ）に示すような符号化信号ｒから、図５（ｃ）に示すような制御入力信号ｑを生成する。
【００３０】
つまり、各段のＤフリップフロップ２２の出力が「１」、「０」、「１」、「０」、・・・、または「０」、「１」、「０」、「１」、・・・となったときには「１」を出力することによって制御入力信号ｑをオン状態とし、Ｄフリップフロップ２２の出力がこれ以外の組合せの場合には「０」を出力することによって制御入力信号ｑをオフ状態としている。このようにして生成された制御入力信号ｑは、制御出力信号ｐと相似の信号であり、信号受信回路４０へ入力されるようにしている。
【００３１】
信号受信回路４０は、復号化回路１６から出力されたこのような制御入力信号ｑに基づいて、制御出力信号ｐの状態がオン状態であるか、あるいはオフ状態であるかを認識する。
【００３２】
次に、符号化回路１２から出力された符号化信号ｒが復号化回路１６に出力される途中で、伝送ケーブル３４を介してノイズの影響を受けた場合について説明する。
【００３３】
万が一、伝送ケーブル３４を介してノイズが符号化信号ｒに重畳し、図３（ｃ）に示すような符号化信号ｒの信号パターンが変化した場合、「０」が継続するオフ状態、「０」、「１」、「０」、「１」、「０」・・・の規則的なパルス列からなるオン状態、あるいは「１」、「０」、「１」、「０」、「１」・・・の規則的なパルス列からなるオン状態ともに、その規則的なパターンから逸脱し、不規則なパターンが出現する。
【００３４】
復号化回路１６は、このように、不規則なパターンが出現した符号化信号ｒに対しては、この不規則なパターンを、オン状態でもオフ状態でもない値と見なし、すなわち不規則なパターンを無視し、前回値を継続出力するようにする。あるいは、オン状態およびオフ状態のうち、いずれか安全側の状態に見なすようにしてもよい。これによって、符号化信号ｒがノイズの影響を受けた場合であっても、信号受信回路４０が致命的な誤認識をしないようにしている。
【００３５】
本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラは、上述したような構成をしているので、送信側装置１０から受信側装置１４へと出力される信号を符号化（ディジタル化）して取り扱うことができる。
【００３６】
制御出力信号ｐを符号化する符号化回路１２、および符号化回路１２によって符号化された符号化信号ｒを制御入力信号ｑに復号する復号化回路１６はいずれも、一般的なＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に必ず用意されているＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｌｌｅｙ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ  Ａｌｌｅｙ）等といった標準的なディジタル論理素子で構成することができる。このため、従来技術で用いていたアナログフィルタ回路３８のようなアナログ回路を不要とすることができるので、受信側装置１４のみならず、プログラマブルコントローラ自体の小型化を図ることが可能となる。
【００３７】
また、ディジタル化された符号化信号ｒを伝送ケーブル３４を介して送信することにより、万が一、伝送ケーブル３４を介してノイズが符号化信号ｒに重畳した場合であっても、符号化信号ｒの信号パターンが不規則になるので、ノイズによる影響を容易に判別することができる。更に、ノイズが重畳した場合における信号認識を、安全側になるように判定することによって、制御入力信号ｑの致命的な誤認識を回避することができ、信号判別の信頼性を高めることが可能となる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信側装置から受信側装置へと出力される制御出力信号をディジタルかすることによって耐ノイズ性を高めるとともに、アナログ回路を不要とすることができる。
【００４０】
以上により、信頼性の向上と、サイズの小型化を図ることが可能なプログラマブルコントローラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラの送信側装置と受信側装置との構成例を示す機能ブロック図
【図２】符号化回路の構成例を示す機能ブロック図
【図３】クロック信号と制御出力信号と符号化信号との関係を示すタイミングチャート
【図４】復号化回路の構成例を示す機能ブロック図
【図５】クロック信号と符号化信号と制御入力信号との関係を示すタイミングチャート
【図６】従来技術のプログラマブルコントローラの送信側装置と受信側装置とを示す機能ブロック図
【符号の説明】
１０，３０…送信側装置、１２…符号化回路、１４，３６…受信側装置、１６…復号化回路、１８…ＮＯＴ論理素子、２０…ＡＮＤ論理素子、２２…Ｄフリップフロップ、２４…符号化用クロック、２６…ＯＲ論理素子、２８…復号化用クロック、３２…信号発生回路、３４…伝送ケーブル、３８…アナログフィルタ回路、４０…信号受信回路
【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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