(57)【要約】      （修正有）【課題】バックボードのスロットアドレスを変更することなく、ＩＯモジュールを増加させるためのノードを任意に拡張できるモジュール実装型制御装置を実現する。【解決手段】１台のＣＰＵモジュールと、複数台のＩＯモジュールとが、スロットアドレスで管理される第１バックボードバスに実装され、前記ＣＰＵモジュールから前記第１バックボードバスに送信されるＣＭＤフレームのスロットアドレスで指定された前記ＩＯモジュールを呼び出して通信する第１ノードを備えるモジュール実装型制御装置において、前記第１バックボードバスに実装された第１中継モジュールと中継バスを介して通信する、第Ｎバックボードバスに実装された第Ｎ中継モジュールは、受信したＣＭＤフレームの通信信号を並べ戻す回路を具備すると共に、該ＣＭＤフレームのＣＲＣコードをチェックし、一致の場合、該ＣＭＤフレームは前記ＣＰＵモジュールから自己ノードへの通信と認識する。【選択図】図１
2012190335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台のＣＰＵモジュールと、夫々が制御対象と通信する複数台のＩＯモジュールとが、スロットアドレスで管理される第１バックボードバスに実装され、前記ＣＰＵモジュールから前記第１バックボードバスに送信される通信信号およびＣＲＣコードを含むＣＭＤフレームにより、前記通信信号内のスロットアドレスで指定された前記ＩＯモジュールを呼び出して通信する第１ノードを備えるモジュール実装型制御装置において、
前記第１バックボードバスに実装された第１中継モジュールと、
前記第１中継モジュールと中継バスを介して通信する、第Ｎ（Ｎ≧２）中継モジュールおよび複数台のＩＯモジュールが実装された第Ｎバックボードバスを具備する第Ｎノードと、
前記ＣＭＤフレームの通信信号を所定のパターンに基づいて並べ替えて前記第１中継モジュールに送信する、前記ＣＰＵモジュール内に設けられた並べ替え回路と、
を備え、
前記第Ｎ中継モジュールは、
前記第１中継モジュールより前記中継バスを介して受信したＣＭＤフレームの通信信号を前記所定のパターンに基づいて並べ戻す、並べ戻し回路を具備すると共に、受信したＣＭＤフレームの通信信号中のＣＲＣコードと並べ戻した通信信号との一致をチェックし、一致がとれた場合には、受信したＣＭＤフレームは前記ＣＰＵモジュールから自己ノードへの通信と認識することを特徴とするモジュール実装型制御装置。
【請求項２】
前記ＣＰＵモジュールによる並び替え対象となる前記ＣＭＤフレームの通信信号は、前記ＣＰＵモジュールから特定のＩＯモジュールへ送信する制御データであることを特徴とする請求項１に記載のモジュール実装型制御装置。
【請求項３】
前記ＣＰＵモジュールによる並び替え対象となる前記ＣＭＤフレームの通信信号は、前記ＣＰＵモジュールから送信する特定のＩＯモジュールのスロットアドレスであることを特徴とする請求項１に記載のモジュール実装型制御装置。
【請求項４】
前記ＣＰＵモジュールは、分散型制御システムを構成する上位装置とネットワークを介して通信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモジュール実装型制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１台のＣＰＵモジュールと、夫々が制御対象と通信する複数台のＩＯモジュールとが、スロットアドレスで管理される第１バックボードバスに実装され、前記ＣＰＵモジュールから前記第１バックボードバスに送信される通信信号およびＣＲＣコードを含むＣＭＤフレームにより、前記通信信号内のスロットアドレスで指定された前記ＩＯモジュールを呼び出して通信する第１ノードを備えるモジュール実装型制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のモジュール実装型制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。本発明の対象であるモジュール実装型制御装置をノード１０で示す。ここで、ノードとは１つのバックボードに実装される複数のモジュールよりなるシステムのことである。
【０００３】
図３において、ＣＰＵモジュール１１および７台のＩＯモジュール１２乃至１８は、夫々バスインタフェース回路を介してバックボードバス１９が備える所定本数のバスに並列的に接続して実装され、スロットアドレス（図示では１〜８）で管理されている。
【０００４】
ＩＯモジュール１３を代表として示せば、各ＩＯモジュールは、制御対象（フィールド機器）５０と通信している。ＣＰＵモジュール１１は、自己のバスインタフェース回路からバックボードバス１９を介してＩＯモジュール１３を呼び出し、制御対象５０の信号を入出力し、制御対象５０を制御する演算を行う。
【０００５】
スロットアドレスとは、バックボードバス１９のモジュール実装位置を示す所定ビットの番号であり、ＣＰＵモジュール１１とＩＯモジュール１２乃至１８が通信するときの通信相手を指定するために使われる。
【０００６】
ＣＰＵモジュール１１は、通信相手のＩＯモジュール１３のスロットアドレスを指定してコマンド（以下、ＣＭＤ）フレームをバックボードバス１９に送信する。ＩＯモジュール１３は、バックボードバス１９からＣＭＤフレームを受信し、ＣＭＤフレームに含まれる宛先スロットアドレスと自分のスロットアドレスを比較して一致していれば、ＣＭＤフレームを処理してレスポンス（以下、ＲＳＰ）フレームをＣＰＵモジュール１１に返信する。
【０００７】
図４は、ＣＭＤフレームおよびＲＰＳフレームの構成例である。図４（Ａ）はＣＭＤフレームの構成例であり、ヘッダ、スロットアドレス、制御データ、ＣＲＣコードから成る。ＣＲＣコードは、フレーム全体から計算されるチェックサム値で、この値が正しいときだけフレームは処理される。図４（Ｂ）は、ＲＳＰフレームの構成例であり、ヘッダ、スロットアドレス、返信データ、ＣＲＣコードから成る。
【０００８】
ＣＰＵモジュール１１は、ネットワーク６０を介して上位装置７０と通信し、ノード１０は分散型制御システムにおける制御ステーションを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１９８６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のモジュール実装型制御装置では、筐体の寸法上の制約からバックボードの横幅が規制され、図示のように実装できるモジュール数が例えば８台に制限され、ＣＰＵモジュールを除いて７台のＩＯモジュールしか実装することができず、ＩＯモジュールをこれ以上増やすことができない。
【００１１】
本発明の目的は、バックボードのスロットアドレスを変更することなく、ＩＯモジュール数を増加させるためのノードを任意に拡張することができるモジュール実装型制御装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）１台のＣＰＵモジュールと、夫々が制御対象と通信する複数台のＩＯモジュールとが、スロットアドレスで管理される第１バックボードバスに実装され、前記ＣＰＵモジュールから前記第１バックボードバスに送信される通信信号およびＣＲＣコードを含むＣＭＤフレームにより、前記通信信号内のスロットアドレスで指定された前記ＩＯモジュールを呼び出して通信する第１ノードを備えるモジュール実装型制御装置において、
前記第１バックボードバスに実装された第１中継モジュールと、
前記第１中継モジュールと中継バスを介して通信する、第Ｎ（Ｎ≧２）中継モジュールおよび複数台のＩＯモジュールが実装された第Ｎバックボードバスを具備する第Ｎノードと、
前記ＣＭＤフレームの通信信号を所定のパターンに基づいて並べ替えて前記第１中継モジュールに送信する、前記ＣＰＵモジュール内に設けられた並べ替え回路と、
を備え、
前記第Ｎ中継モジュールは、
前記第１中継モジュールより前記中継バスを介して受信したＣＭＤフレームの通信信号を前記所定のパターンに基づいて並べ戻す、並べ戻し回路を具備すると共に、受信したＣＭＤフレームの通信信号中のＣＲＣコードと並べ戻した通信信号との一致をチェックし、一致がとれた場合には、受信したＣＭＤフレームは前記ＣＰＵモジュールから自己ノードへの通信と認識することを特徴とするモジュール実装型制御装置。
【００１３】
（２）前記ＣＰＵモジュールによる並び替え対象となる前記ＣＭＤフレームの通信信号は、前記ＣＰＵモジュールから特定のＩＯモジュールへ送信する制御データであることを特徴とする（１）に記載のモジュール実装型制御装置。
【００１４】
（３）前記ＣＰＵモジュールによる並び替え対象となる前記ＣＭＤフレームの通信信号は、前記ＣＰＵモジュールから送信する特定のＩＯモジュールのスロットアドレスであることを特徴とする（１）に記載のモジュール実装型制御装置。
【００１５】
（４）前記ＣＰＵモジュールは、分散型制御システムを構成する上位装置とネットワークを介して通信することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のモジュール実装型制御装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＣＰＵモジュールが通信する拡張されたノードに応じてＣＭＤフレームのデータの並べ替えと並べ戻しのパターンを決めておくことで、システム規模に応じて拡張ノードを任意に増加することにより、ＩＯモジュール数を任意に増設することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用したモジュール実装型制御装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】ＣＭＤフレーム中の通信信号のデータ並べ替えを説明する模式図である。
【図３】従来のモジュール実装型制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】ＣＭＤフレームおよびＲＰＳフレームの構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したモジュール実装型制御装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図３で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図１において、第１ノード１００は、図３で示した従来構成のノード１０と基本的には同一機能である。ＣＰＵモジュール１０１および７台のＩＯモジュール１０２乃至１０７は、夫々バスインタフェース回路を介して第１バックボードバス１０９が備える所定本数のバスに並列的に接続して実装され、スロットアドレス（図示では１〜８）で管理されている。
【００２０】
ＩＯモジュール１０３を代表として示せば、各ＩＯモジュールは、制御対象（フィールド機器）５０と通信している。ＣＰＵモジュール１０１は、自己のバスインタフェース回路からバックボードバス１０９を介してＩＯモジュール１０３を呼び出し、制御対象５０の信号を入出力し、制御対象５０を制御する演算を行う。
【００２１】
図３に示した従来構成のノード１０との差の第１は、ＣＰＵモジュール１０１のバスインタフェース回路内に、ＣＭＤフレームの通信信号（制御データまたはスロットアドレス）の信号データ順序を、拡張するノードに対応して所定のパターンで並べ替えるための並べ替え回路１０１Ａを追加させた構成にある。
【００２２】
図３に示した従来構成のノード１０との差の第２は、８台目のモジュールとして、第１中継モジュール１０８をバックボードバス１０９に接続して実装した構成にある。第１中継モジュール１０８は、拡張ノード２００、３００と通信するためのバス中継回路１０８Ａを備えている。
【００２３】
拡張される第２ノード２００において、バックボードバス２０９には、７台のＩＯモジュール２０１乃至２０７および１台の第２中継モジュール２０８が夫々バスインタフェースを介して接続して実装されている。
【００２４】
第２中継モジュール２０８内には、ＣＰＵモジュール１０１の並べ替え回路１０１Ａにより、第２ノード２００に対応して所定のパターンでＣＭＤフレームの通信信号を並べ替えた信号を、同じ所定のパターンで並べ戻すための並べ戻し回路２０８Ａを備えている。
【００２５】
同様に、拡張される第３ノード３００において、バックボードバス３０９には、７台のＩＯモジュール３０１乃至３０７および１台の第３中継モジュール３０８が夫々バスインタフェースを介して接続して実装されている。
【００２６】
第３中継モジュール３０８内には、ＣＰＵモジュール１０１の並べ替え回路１０１Ａにより、第３ノード３００に対応して所定のパターンでＣＭＤフレームの通信信号を並べ替えた信号を、同じ所定のパターンで並べ戻すための並べ戻し回路３０８Ａを備えている。
【００２７】
第１ノード１００の第１中継モジュール１０８は、バス中継回路１０８Ａより中継バス４００を介して第２ノード２００の第２中継モジュール２０８および第３ノード３００の第３中継モジュール３０８と接続されている。ＣＰＵモジュール１０１は、中継バス４００を介して拡張された第２ノード２００および第３ノード３００に実装されたＩＯモジュールを呼び出して通信することができる。
【００２８】
ＣＰＵモジュール１０１が第１ノード１００のＩＯモジュール１０１乃至１０７と通信する場合には、図３で説明した従来装置と同様に、ＣＰＵ１０１よりＣＭＤフレームを第１バックボードバス１０９に送信する。この場合には、ＣＭＤフレーム内の通信信号の並べ替えは行われない。
【００２９】
ＣＰＵモジュール１０１が第２ノード２００のＩＯモジュール２０１乃至２０７と通信する場合、および第３ノード３００のＩＯモジュール３０１乃至３０７と通信する場合には、ＣＰＵモジュール１０１は並べ替え回路１０１ＡによりＣＭＤフレーム内の通信信号の並べ替えを実行したＣＭＤフレームを第１中継モジュール１０８に送信する。
【００３０】
第１中継モジュール１０８は、ＣＰＵモジュール１０１より送信されたＣＭＤフレームを、中継バス４００を介して第２ノード２００の第２中継モジュール２０８および第３ノード３００の第３中継モジュール３０８に送信する。
【００３１】
ＣＰＵモジュール１０１が第２ノード２００のＩＯモジュールと通信する場合には、ＣＰＵモジュール１０１は並べ替え回路１０１Ａにより第２モジュールに対応した所定のパターンでＣＭＤフレーム内の通信信号の並べ替えを実行したＣＭＤフレームを第１中継モジュール１０８に送信する。
【００３２】
第２中継モジュール２０８は、第１中継モジュール１０８より中継バス４００を介して受信したＣＭＤフレームの通信信号を、並べ戻し回路２０８Ａにより第２ノードに対応した所定のパターンに基づいて並べ戻す。
【００３３】
更に、並べ戻した通信信号と受信したＣＭＤフレーム中のＣＲＣコードとを比較して一致をチェックし、一致がとれた場合には前記ＣＰＵモジュールから第２ノードへのＣＭＤフレームの送信であると認識し、ＣＭＤフレームのスロットアドレスで指定されるＩＯモジュール２０７とＣＰＵモジュール１０１との通信が成立する。
【００３４】
このとき、第３ノードの第３中継モジュールでは、第３ノードに対応した所定のパターンに基づいて、第１中継モジュール１０８より中継バス４００を介して受信したＣＭＤフレームの通信信号の並べ戻しが実行されるが、並べ戻した通信信号と受信したＣＭＤフレーム中のＣＲＣコードを比較したとき、一致が取れないので、ＣＲＣエラーが発生し、送信されたＣＭＤフレームは第３ノード以外のノード宛のＣＭＤフレームであることを認識し、受信しない。
【００３５】
同様に、ＣＰＵモジュール１０１が第３ノード３００のＩＯモジュールと通信する場合には、ＣＰＵモジュール１０１は並べ替え回路１０１Ａにより第３モジュールに対応した所定のパターンでＣＭＤフレーム内の通信信号の並べ替えを実行したＣＭＤフレームを第１中継モジュール１０８に送信する。
【００３６】
第３中継モジュール３０８は、第１中継モジュール１０８より中継バス４００を介して受信したＣＭＤフレームの通信信号を、並べ戻し回路３０８Ａにより第３ノードに対応した所定のパターンに基づいて並べ戻す。
【００３７】
更に、並べ戻した通信信号と受信したＣＭＤフレーム中のＣＲＣコードとを比較して一致をチェックし、一致がとれた場合には前記ＣＰＵモジュールから第３ノードへのＣＭＤフレームであると認識し、ＣＭＤフレームのスロットアドレスで指定されるＩＯモジュール３０６とＣＰＵモジュール１０１との通信が成立する。
【００３８】
このとき、第２ノードの第２中継モジュールでは、第２ノードに対応した所定のパターンに基づいて、第１中継モジュール１０８より中継バス４００を介して受信したＣＭＤフレームの通信信号の並べ戻しが実行されるが、並べ戻した通信信号と受信したＣＭＤフレーム中のＣＲＣコードを比較したとき、一致が取れないので、ＣＲＣエラーが発生し、送信されたＣＭＤフレームは第２ノード以外のノード宛のＣＭＤフレームであることを認識して受信しない。
【００３９】
図２は、ＣＭＤフレーム中の通信信号のデータ並べ替えを説明する模式図である。図２（Ａ）は、例えば第２ノード２００と通信する場合のデータ先頭の２ビットを並べ替えるパターンであり、(0,1,2)を(1,0,2)と並べ替える。
【００４０】
図２（Ｂ）は、例えば第３ノード３００と通信する場合のデータ先頭１ビットと第３ビットを並べ替えるパターンであり、(0,1,2)を(2,1,0)と並べ替える。並べ替えおよび並べ戻しの対象は、通信信号の制御データ部分の他に、スロットアドレスを並べ替える手法でも本発明を実施することができる。
【００４１】
図１で示した実施例では、拡張されるノードが２個の場合を説明したが、データの並べ替えおよび並べ戻しのパターン数を増やすことで、拡張ノード数をさらに増加させ、任意のＮ個（Ｎ）（Ｎ≧２）とするノードの拡張と、ＩＯモジュールの増設が可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
５０  制御対象
６０  ネットワーク
７０  上位装置
１００  第１ノード
１０１  ＣＰＵモジュール
１０１Ａ  並べ替え回路
１０２〜１０７  ＩＯモジュール
１０８  第１中継モジュール
１０８Ａ  バス中継回路
１０９  第１バックボードバス
２００  第２ノード
２０１〜２０７  ＩＯモジュール
２０８  第２中継モジュール
２０８Ａ  並べ戻し回路
２０９  第２バックボードバスバス
３００  第３ノード
３０１〜３０７  ＩＯモジュール
３０８  第３中継モジュール
３０８Ａ  並べ戻し回路
３０９  第３バックボードバスバス
４００  中継バス
【図１】
2012190335.tif 000003
【図２】
2012190335.tif 000004
【図３】
2012190335.tif 000005
【図４】
2012190335.tif 000006