(57)【要約】【課題】制御装置本体とその周辺に設けられた複数の周辺ユニットとの間で通信を行うときに、全体システムに設けられる送受信手段が汎用の通信手段でアイソクロナス（等時）転送できるシステムを得る。【解決手段】複数の周辺ユニットから選択された少なくとも１つの周辺ユニット（ｎ）３に時間同期マスタ手段３２３Ａを設け、この手段から得られる時間同期フレームによって、制御装置本体１の指令値送信を制御し、また各周辺ユニットはこの時間同期フレームによって同時に制御を開始することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置本体と複数の周辺ユニット間で指令値やその応答値を通信にて授受する通信システムにおいて、
制御装置本体は、指令値を生成するための数値演算部と、
通信を行うための通信部とから構成され、通信部はアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段から成り且つ時間同期フレームの受信時に数値演算部に対し受信割込みを発生する送受信手段を有し、
複数の周辺ユニットは、
制御装置本体にて生成された指令値に基づいてモータなどの制御を行う制御部と、通信用の通信部とから構成され、通信部はアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段と、送受信手段に対し基準時間に同期してサイクリックに送信タイミングを発生し制御装置本体へのアイソクロナス転送を可能にし且つ前記複数の周辺ユニットが同時に個別制御を開始するための制御周期用割込みを発生する時間同期手段とを有し、
複数の周辺ユニットが有する時間同期手段のうちいずれか１つは前記基準時間を刻み且つ時間同期フレームを発生する時間同期マスタ手段であることを特徴とする制御装置と複数の周辺ユニット間の通信システム。
【請求項２】
前記アイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段はイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）用の通信インターフェースであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置と複数の周辺ユニット間の通信システム。
【請求項３】
制御装置本体と複数の周辺ユニット間で指令値やその応答値を通信にて授受する通信方法において、
制御装置本体は指令値を生成して各周辺ユニットへ送信し、各周辺ユニットは受信した指令値に応じて同時に個別制御をスタートし、
周辺ユニットの少なくとも１つは基準時間を刻みかつ時間同期フレームを発生し、
各周辺ユニットは前記時間同期フレームによって個別制御を同時に開始し、制御装置本体は時間同期フレームの受信タイミングにて指令値フレームを送信することを特徴とする通信方法。
【請求項４】
時間同期マスタ手段を含む周辺ユニットから送信される通信フレームは、アイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信にて規定されたフレームフォーマットのデータ部の一部に、他の通信フレームと識別するための領域を定めたものであって、時間同期マスタ手段が刻む時間のタイムスタンプ値を載せた時間同期フレームであることを特徴とする請求項３に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御装置本体と複数の周辺ユニット間で指令値やその応答値を通信にて授受する制御装置と複数の周辺ユニット間の通信システムおよび通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の制御装置と複数の周辺ユニット間の通信システムの一例を示すブロック図である。ＮＣ制御装置等の制御装置本体１は各周辺ユニット、例えば、工作機械、工具交換装置等への指令値を生成する数値演算部１１と、指令値やその応答値を通信回線４を介して周辺ユニットと授受するための通信部１２とから構成され、通信部１２は時間同期フレームを発生し且つアイソクロナス（等時）転送の送信タイミング信号１２４と制御周期用割込み信号１４とをサイクリックに発生する時間同期マスタ手段１２３と、時間同期マスタ手段１２３からの送信タイミング信号１２４に従ってアイソクロナス転送を行う送受信手段１２２と、送受信バッファ１２１とを有する。
【０００３】
また周辺ユニットについてはいずれも構成が同じであるため周辺ユニット（ｎ）３について説明する。周辺ユニット（ｎ）３は制御装置本体１から受けた指令値に基づいてモータ６を制御し且つその応答値を生成する処理を行うモータ制御部３１と、指令値や応答値を通信回線４を介して制御装置本体１と授受するための通信部３２とから構成され、通信部３２はアイソクロナス転送の送信タイミング信号３２４と制御周期用割込み信号３４とをサイクリックに発生する時間同期手段３２３と、時間同期手段３２３からの送信タイミング信号３２４に従ってアイソクロナス転送を行う送受信手段３２２と、送受信バッファ３２１とを有する。
【０００４】
図５にて動作を説明する。制御装置本体１の時間同期マスタ手段１２３は時間同期マスタとして基準時間を刻むと共に時間同期フレームを発生し所定の送信タイミング１２４にて各周辺ユニットに対し送信する。各周辺ユニットの時間同期手段は自局が刻む時間を時間同期フレームを受信したタイミングで時間同期マスタ手段１２３が刻む基準時間に同期させる。これにより制御装置本体１および各周辺ユニットにおいて制御周期用割込みを同時に発生すると共に制御装置本体１が送信する指令値フレームと各周辺ユニットが送信する応答値フレームとが衝突しない所定のタイミングにて送信タイミングを発生することが出来る。
【０００５】
また制御装置本体１の数値演算部１１は制御周期用割込み信号１４にて指令値の生成を開始し、生成した指令値を送受信バッファ１２１に書き込む。次に送受信手段１２２は送受信バッファ１２１に書き込まれた指令値を所定の送信タイミング１２４にて送信すると共に各周辺ユニットからの応答値フレームを受信し送受信バッファ１２１に格納する。また各周辺ユニットの送受信手段は制御装置本体１からの指令値フレームを受信し送受信バッファに格納すると共にモータ制御部によって１つ前の制御周期に送受信バッファに書き込まれた応答値を所定の送信タイミングにて制御装置本体１に送信する。
【０００６】
次にモータ制御部は送受信バッファに格納された指令値を取り出し次の制御周期割込みのタイミングで一斉にモータ制御を開始する。この様にして制御装置本体１と各周辺ユニット間で指令値や応答値をアイソクロナス転送にてサイクリックに送受信し、各周辺ユニットが同期してモータ制御を行うことで高性能な制御システムを提供することが出来る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式では、制御装置本体と周辺ユニットとを接続する通信は、通信性能やコスト面において優れているが、本体と各周辺ユニット間でアイソクロナス転送が定義されていなければ利用できないという問題があった。また昨今のパーソナルコンピュータの進歩により特に制御装置本体に関しては、パーソナルコンピュータ技術を流用してのハードウェアの汎用化が進む中、通信インターフェースの選択に前記特定の転送方式が要求されるという制約があることはシステム全体を低コスト化する妨げとなる。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は制御システムに実装する通信インターフェースをアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用のハードウェアにて構成することが可能な制御システムおよび通信方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
制御装置本体と複数の周辺ユニット間で指令値やその応答値を通信にて授受する通信システムにおいて、制御装置本体は、指令値を生成するための数値演算部と、通信を行うための通信部とから構成され、通信部はアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段から成り且つ時間同期フレームの受信時に数値演算部に対し受信割込みを発生する送受信手段を有し、複数の周辺ユニットは、制御装置本体にて生成された指令値に基づいてモータなどの制御を行う制御部と、通信用の通信部とから構成され、通信部はアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段と、送受信手段に対し基準時間に同期してサイクリックに送信タイミングを発生し制御装置本体へのアイソクロナス転送を可能にし且つ前記複数の周辺ユニットが同時に個別制御を開始するための制御周期用割込みを発生する時間同期手段とを有し、複数の周辺ユニットが有する時間同期手段のうちいずれか１つは前記基準時間を刻み且つ時間同期フレームを発生する時間同期マスタ手段であることを特徴とする。
【００１０】
アイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用のハードウェアにイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）用の通信インターフェースを用いる。
【００１１】
制御装置本体と複数の周辺ユニット間で指令値やその応答値を通信にて授受する通信方法において、制御装置本体は指令値を生成して各周辺ユニットへ送信し、各周辺ユニットは受信した指令値に応じて同時に個別制御をスタートし、周辺ユニットの少なくとも１つは基準時間を刻みかつ時間同期フレームを発生し、各周辺ユニットは前記時間同期フレームによって個別制御を同時に開始し、制御装置本体は時間同期フレームの受信タイミングにて指令値フレームを送信することを特徴とする。
【００１２】
時間同期マスタとなる周辺ユニットから送信される所定の通信フレームは、アイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信にて規定されたフレームフォーマットのデータ部の一部に、他の通信フレームと識別するための領域を定めたものであって、時間同期マスタが刻む時間のタイムスタンプ値を載せた時間同期フレームを送信する方法による。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の制御システムの一例を示すブロック図である。制御装置本体１は各周辺ユニット２，３への指令値を生成する数値演算部１１と、指令値やその応答値を通信回線４を介して各周辺ユニットと授受するための通信部１２Ａとから構成され、通信部１２Ａはアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用のハードウェアであり且つ通信フレームの受信時に数値演算部１１に対し受信割込み信号１３を発生する送受信手段１２２Ａと、送受信手段である送受信バッファ１２１とを有する。また周辺ユニット（１）２は制御装置本体１から受けた指令値に基づいてモータ５を制御し且つその応答値を生成する処理を行うモータ制御部２１と、指令値や応答値を通信回線４を介して制御装置本体１と授受するための通信部２２Ａとから構成され、通信部２２Ａは制御装置本体１へのアイソクロナス転送の送信タイミング信号２２４と制御周期割込み信号２４とをサイクリックに発生する時間同期手段２２３と、時間同期手段２２３からの送信タイミング信号２２４に従って制御装置本体１へのアイソクロナス転送を行う送受信手段２２２Ａと、送受信手段である送受信バッファ２２１とを有する。
【００１４】
また複数の周辺ユニットから選択された少なくとも１つの周辺ユニット（ｎ）３は制御装置本体１から受けた指令値に基づいてモータ６を制御し且つその応答値を生成する処理を行うモータ制御部３１と、指令値や応答値を通信回線４を介して制御装置本体１と授受するための通信部３２Ａとから構成され、通信部３２Ａは時間同期フレームを発生し且つ制御装置本体１へのアイソクロナス転送の送信タイミング信号３２４と制御周期割込み信号３４とをサイクリックに発生する時間同期マスタ手段３２３Ａと、該時間同期マスタ手段３２３Ａからの送信タイミング信号３２４に従って制御装置本体１へのアイソクロナス転送を行う送受信手段３２２Ａと、送受信手段である送受信バッファ３２１とを有する。
【００１５】
すなわち、本発明において特徴的なことは、いずれか１つの周辺ユニットが、それ自体他の周辺ユニット及び制御装置本体１に対する時間同期フレームを発生する時間同期マスタ手段３２３Ａを有することであり、これによって、制御装置本体１に設けられる送受信手段には特定の通信方式であるアイソクロナス転送が定義される必要がなく、汎用的な通信用のハードウェアからなる送受信手段で充分に機能を果たすことが可能となる。
【００１６】
図２にて動作を説明する。周辺ユニット（ｎ）３の時間同期マスタ手段３２３Ａは時間同期マスタとして基準時間を刻むと共に時間同期フレームを発生し所定の送信タイミング信号３２４にて周辺ユニット２および制御装置本体１に対し送信する。周辺ユニット（１）２の時間同期手段２２３は自局が刻む時間をマスタとなる周辺ユニット（ｎ）３から送信される時間同期フレームを受信したタイミングで時間同期マスタ手段３２３Ａが刻む基準時間に同期させる。これにより各周辺ユニットにおいて制御周期割込みを同時に発生すると共に制御装置本体１が送信する指令値フレームと各周辺ユニットが送信する応答値フレームとが衝突しない所定のタイミングにて送信タイミングを発生することが出来る。
【００１７】
制御装置本体１においては時間同期手段を持たないため時間同期フレームの受信は受信割込み信号１３にて数値演算部１１に通達され数値演算部１１は受信フレームが時間同期フレームであることを図３に示すアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信にて規定されたフレームフォーマットのデータ部の一部に定めたフレームタイプを解釈して認識する。
【００１８】
更に制御装置本体１は時間同期フレームに載せられた時間同期マスタ手段３２３Ａのタイムスタンプ値により各周辺ユニットから受信したデータがどの制御周期のものであるかを認識することが出来る。また制御装置本体１の数値演算部１１は各周辺ユニットからの応答値フレームを全て受信した時点で指令値の生成を開始し、生成した指令値を送受信バッファ１２１に書き込む。そして数値演算部１１は時間同期フレームを受信したタイミングにて送受信手段１２２Ａに対し指令値フレームの送信を要求する。そして送受信手段１２２Ａは指令値フレームを送信すると共に各周辺ユニットからの応答値フレームを受信し送受信バッファに格納する。また各周辺ユニットの送受信手段は制御装置本体１からの指令値フレームを受信し送受信バッファに格納すると共にモータ制御部によって１つ前の制御周期に送受信バッファに書き込まれた応答値を所定の送信タイミングにて制御装置本体１に送信する。次にモータ制御部は送受信バッファに格納された指令値を取り出し次の制御周期割込みのタイミングで一斉にモータ制御を開始する。この様にして各周辺ユニットが時間同期フレームや応答値フレームをサイクリックに送信出来るようにすることで各周辺ユニットが同期してモータ制御を行える制御装置を実現出来ると共に制御装置本体に実装する通信インターフェースをアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用のハードウェアにて構成することが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の制御システムおよび通信方法によれば、アイソクロナス転送が定義されていない通信を選択可能にし、更に制御装置本体に実装する通信インターフェースをアイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用のハードウェアにて構成することで制御装置本体全体を汎用ハードウェアで構成することが可能となり制御装置の低コスト化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御システムの一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の制御システムおよび通信方法の動作例を説明したタイムチャートである。
【図３】本発明の通信方法による時間同期フレーム・フレームフォーマットの一例である。
【図４】従来の制御システムの一例を示すブロック図である。
【図５】従来の制御システムおよび通信方法の動作例を説明したタイムチャートである。
【符号の説明】
１  制御装置本体、１１  数値演算部、１２Ａ  通信部、１２１  送受信バッファ、１２２Ａ  アイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段、２，３  周辺ユニット、２１，３１  モータ制御部、２２Ａ，３２Ａ  通信部、２２１，３２１  送受信バッファ、２２２Ａ，３２２Ａ  アイソクロナス転送が定義されていない汎用的な通信用の送受信手段、２２３  時間同期手段、３２３Ａ  時間同期マスタ手段、５，６  モータ。
【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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