(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時刻設定指令の指令コードと時刻情報データをシリアル通信により受信し、中継して送信するシリアル通信装置において、シリアルデータをパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換手段と、時刻をカウントするタイマーと、前記シリアルパラレル変換手段から出力されるコードから時刻設定指令を識別する時刻設定指令識別手段１と、前記時刻設定指令識別手段１が時刻設定指令を認識した場合に前記シリアルパラレル変換手段から出力される時刻情報データを前記タイマーに設定する自動時刻変更手段と、パラレルデータをシリアルデータに変換するパラレルシリアル変換手段と、他局宛のデータを受信した場合に受信データを前記パラレルシリアル変換手段へ出力する中継手段と、前記パラレルシリアル変換手段に入力されるコードから時刻設定指令を識別する時刻設定指令識別手段２と、前記時刻設定指令識別手段２が時刻設定指令コードを認識した時に、前記時刻設定指令コードの後に中継手段からの時刻情報データを前記タイマーが示す時刻情報データに置換して前記パラレルシリアル変換手段へ自動的に送る自動時刻情報置換手段とを備えたことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリアル通信により接続さた制御機器または計測機器間の動作タイミングを同期させることができるシリアル通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、数値制御装置のオープン化にともない数値制御システムを構成する機器間の接続性を向上させる目的で、数値制御装置と、可動軸の制御を行う複数のサーボコントローラ等の機器とをリング状またはバス状のシリアル通信ネットワークにより接続するネットワーク型の数値制御システムが使用されるようになってきた。このようなネットワーク型のシステムでは、それ以前のシステムのように必要な信号を個別の配線を用いて接続することが不可能であり、数値制御装置と各サーボコントローラの動作タイミングをシリアル通信を用いて正確に同期させる必要があった。
【０００３】
図４にはリング状にネットワークを構成したネットワーク型数値制御システムの一例を示す。また、図５と図６には、これらの装置が内蔵する通信装置の従来例と、図７には図４のネットワーク型数値制御システムに図５と図６の従来の通信装置を適用した場合の通信線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５上に送信される通信フレームと数値制御装置２０とサーボコントローラ２１，２２，２３，２４がそれぞれ内蔵するタイマーの値をＴ，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４の信号名で示すタイミングチャートである。
図４の数値制御装置２０に図５の通信装置とサーボコントローラ２１，２２，２３，２４それぞれに図６の通信装置を内蔵させた従来のネットワーク型数値制御システムでは、数値制御装置２０内でタイマー３２が一定周期で出力する割り込み要求信号ＩＮＴをマイクロコンピュータ３１へ出力している。マイクロコンピュータ３１では、割り込み信号ＩＮＴを受けると、制御データを送信するための割り込み処理が開始され、まず始めにパラレルシリアル変換器５へ通信を開始する信号ＣＳを送り、次にデータバスＳＤを通じてシステムを同期させるための時刻設定指令のデータをパラレルシリアル変換器５へ順次出力する。さらに、マイクロコンピュータ３１はパラレルシリアル変換器５に通信終了信号ＣＥを送る。パラレルシリアル変換器５では主にデータバスＳＤを通して入力されたパラレルデータをエンコードしシリアルのデータに変換してドライバー６へ出力する。ドライバー６では入力信号を電力増幅し通信線Ｎ１へ通信フレームを送信する。この時刻設定指令の通信フレームＦＳＹＮＣは通信フレームの開始を示すスタートフラグ部ＳＦと送信相手の宛先を示す宛先情報部ＤＡとコマンド部ＣＭとして時刻設定指令を示すコードとフレームチェックデータ部ＣＲとフレームの終了を示すエンドフラグ部ＥＦにより構成され、宛先情報部ＤＡはすべての装置を示すアドレスコードとしている。また、スタートフラグ部ＳＦとフレームチェックデータ部ＣＲとエンドフラグ部ＥＦは通信開始信号ＣＳと通信終了信号ＣＥをトリガーとしてパラレルシリアル変換器５で自動的に出力されるようにできている。時刻設定指令の通信フレーム送信後は、マイクロコンピュータ３１が時刻設定指令の送信と同様な操作を行うことにより、サーボコントローラ２１，２２，２３，２４宛にそれぞれモータ２５、２６、２７、２８の位置決めに必要な制御情報データを含んだ４つの通信フレームＦＲＡＭ１、ＦＲＡＭ２，ＦＲＡＭ３、ＦＲＡＭ４を送信する。
【０００４】
サーボコントローラ２１では通信線Ｎ１からシリアルデータをレシーバ１８で受け信号レベルを変換後、シリアルパラレル変換器１７でシリアルデータのパラレルデータ変換とデコードを行いパラレルデータをデータバスＲＤ１へ出力する。そのほかシリアルパラレル変換器１７では、スタートフラグ部ＳＦやエンドフラグ部ＥＦの識別やフレームチェックデータ部ＣＲのチェック結果等をステータス信号ＳＴ１としてマイクロプロセッサー１９や受信フレーム識別回路２９へ出力する。受信フレーム識別回路２９では、ステータス信号ＳＴ１とデータバスＲＤ１のデータから受信フレームのコマンド部ＣＭが時刻設定指令であることを認識するとタイマー３０へ設定信号ＳＴ１を出力する。タイマー３０では設定信号ＳＴ１が入力されるとカウント中のタイマーの値を予めマイクロプロセッサー１９が設定した初期タイマーデータ（０９）に変更する。また、受信フレーム識別回路２９は受信フレームの宛先情報部ＤＡが他局への宛先を示していれば切替信号ＳＬ１を切替器１０へ出力し、データバスＲＤ１のデータをデータバスＰＤ１を通してパラレルシリアル変換器１５へ出力するとともに、通信開始信号ＣＳ１や通信終了信号ＣＥ１をパラレルシリアル変換器１５へ出力する。以上により、サーボコントローラ１９では時刻設定指令の通信フレームＦＳＹＮＣを受けるとタイマー３０を一定の値（０９）に設定し直す他、自局のみの宛先以外のフレームＦＳＹＮＣ、ＦＲＡＭ２、ＦＲＡＭ３、ＦＲＡＭＥ４の通信フレームをドライバー１６より通信線Ｎ２へ送信する中継処理を行う。また、サーボコントローラ２１では、自局宛の通信フレームＦＲＡＭ１を受けた場合、マイクロコンピュータ１９がその内容を読み取るのと平行して、パラレルシリアル変換器１５へ通信開始信号ＣＳ１を出力後、切替器１０経由でデータバスＳＤ１とＰＤ１によりモータ２５関係の情報データを順次出力し、さらに通信終了信号ＣＥ１の出力を行うことにより、ドライバー１６より通信フレームＦＲＡＭ１１として出力する。サーボコントローラ２２、２３、２４でも、時刻設定指令の通信フレーム受信時のタイマーの設定値が異なる他はサーボコントローラ２１と同様の処理が行われる。これにより、数値制御システム全体の各装置の制御タイミングをほぼ同期させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の各装置間のタイミングを合わせる方式では、一定サイクルで時刻設定指令の通信フレームを送信する必要があり、これを割り込み処理により行うため、いくら割込処理の優先レベルを高くしても直前に実行していた命令が完了するまでは割込処理に入ることができないため、割込を行う直前の命令により時刻設定指令の通信フレームを送信するタイミングに時間的なばらつきを生じるという問題があり正確に装置間の動作タイミングを揃えることができず、システム全体をタイミングを揃えて正確に動作させることができなかった。
また、時刻設定指令の通信フレームをハード的に一定タイミングで送信するようにした場合は、他の制御に必要なデータをこの時刻設定指令の通信時を避けるように調整しなければならず、通信装置をＩＣ化し他の制御または計測システムの装置に搭載しようとした場合、通信のタイミング設計の自由度に制約を与えるという問題があった。
その他、従来例で説明したリング状に接続されたシステムでは、時刻設定指令の通信フレームを中継処理する時に時間遅れが生じ、各サーボコントローラが時刻設定指令の通信フレームを同時に受信することができないため、時刻設定指令を受信時にタイマーに設定する値は、可動軸ごとに中継遅れを考慮して異なる値を予め設定する必要があり、そのための通信プロトコル上の手間を必要とした。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解消するためになされたもので、本発明の目的はシリアル通信ネットワークにより接続された機器間のタイミングを正確に合わせることができ、かつ、いろいろなシリアル通信ネットワークにより構成される制御または計測システムに柔軟に適用できるシリアル通信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は時刻設定指令の指令コードと時刻情報データをシリアル通信により受信し、中継して送信するシリアル通信装置において、シリアルデータをパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換手段と、時刻をカウントするタイマーと、前記シリアルパラレル変換手段から出力されるコードから時刻設定指令を識別する時刻設定指令識別手段１と、前記時刻設定指令識別手段１が時刻設定指令を認識した場合に前記シリアルパラレル変換手段から出力される時刻情報データを前記タイマーに設定する自動時刻変更手段と、パラレルデータをシリアルデータに変換するパラレルシリアル変換手段と、他局宛のデータを受信した場合に受信データを前記パラレルシリアル変換手段へ出力する中継手段と、前記パラレルシリアル変換手段に入力されるコードから時刻設定指令を識別する時刻設定指令識別手段２と、前記時刻設定指令識別手段２が時刻設定指令コードを認識した時に、前記時刻設定指令コードの後に中継手段からの時刻情報データを前記タイマーが示す時刻情報データに置換して前記パラレルシリアル変換手段へ自動的に送る自動時刻情報置換手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明は、時刻設定指令の通信フレームを送信する瞬間の時刻を時刻情報データとして通信フレームの中に付加して送信し、受信側の装置はこの時刻情報データをタイマーに設定するため、いかなるタイミングで時刻設定指令の通信フレームを送信しても、受信側装置のタイマーの時刻を正確に合わせることができるため、割り込み処理等の時間ばらつきの影響を受けることがない上、送信手順の変更も自由に行うことが可能である。また、時刻設定指令を中継する場合も、常に中継送信時の時刻に時刻情報データを置き換えるため時刻設定指令の通信フレームの中継遅れを考慮する必要がないため、各装置ごとに予め中継遅れを考慮したパラメータを各装置に設定する必要もない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図１は、図４に示した一般の数値制御システム上の数値制御装置等が内蔵する本発明の通信装置である。また図２は、図４のサーボコントローラ２１、２２、２３、２４等が内蔵する本発明の通信装置である。また、図３は図４の数値制御システム上の数値制御装置等が図１の通信装置を内蔵し、サーボコントローラ２１、２２、２３、２４が図２の通信装置の通信装置を内蔵した場合の回線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３と数値制御装置２０とサーボコントローラ２１、２２が内蔵するタイマーの値をＴ、Ｔ１、Ｔ２の信号名で示すタイミングチャートである。図１、図２において、図５、図６と同一要素には同符号を付して説明を省略する。
【００１０】
図４の数値制御装置２０に図１の本発明の通信装置、そしてサーボコントローラ２１，２２，２３，２４それぞれに図２の本発明の通信装置を内蔵させたネットワーク型数値制御システムでは、数値制御装置２０内でタイマー２が一定周期で出力する割り込み要求信号ＩＮＴをマイクロコンピュータ１へ出力している。マイクロコンピュータ１では、割り込み信号ＩＮＴを受けると制御データを送信するための割り込み処理が開始され、まず始めにパラレルシリアル変換器５と送信フレーム識別回路３へ通信を開始する信号ＣＳを送り、次に切替器４経由でデータバスＳＤ、ＰＤを通じてシステムを同期させるための時刻設定指令のデータをパラレルシリアル変換器５と送信フレーム識別回路３へ順次出力する。送信フレーム識別回路３では通信開始信号ＣＳとデータバスＰＤのデータから時刻設定指令のコマンド部ＣＭのコードが時刻設定指令であることを識別すると切替器４へ切替信号ＳＬを通信終了信号ＣＥが入力されるまで出力する。これによりタイマー２の時刻データＴが切替器４からパラレルシリアル変換器５へデータバスＰＤを通じて出力される。以上により、パラレルシリアル変換器５とドライバー６を通して通信線Ｎ１に時刻設定指令の通信フレームＦＴＩＭＥが出力される。この通信フレームＦＴＩＭＥは通信フレームの開始を示すスタートフラグ部ＳＦと宛先情報部ＤＡとコマンド部ＣＭとして時刻設定指令を示すコードと時刻設定指令の時刻情報データであるタイマー２の出力データＴ（０４）とフレームチェックデータ部ＣＲとフレームの終了を示すエンドフラグ部ＥＦにより構成される。時刻設定指令の通信フレームＦＴＩＭＥ送信後は、従来例と同様にサーボコントローラ２１、２２、２３、２４宛にそれぞれモータ２５、２６、２７、２８の位置決めに必要な制御情報データを含んだ４つの通信フレームＦＲＡＭ１、ＦＲＡＭ２、ＦＲＡＭ３、ＦＲＡＭ４を送信する。
【００１１】
サーボコントローラ２１では通信線Ｎ１からシリアルデータをレシーバ１８で受け信号レベルを変換後、シリアルパラレル変換器１７でシリアルデータのパラレルデータ変換とデコードが行われパラレルデータがデータバスＲＤ１へ出力される。そのほかシリアルパラレル変換器１７ではスタートフラグＳＦやエンドフラグＥＦの識別やフレームチェックデータ部ＣＲのチェック結果等をステータス信号ＳＴ１としてマイクロプロセッサー９や受信フレーム識別回路１４へ出力する。受信フレーム識別回路１４では、ステータス信号ＳＴ１とパラレルデータＲＤ１から受信フレームのコマンド部ＣＭのコードが時刻設定指令であることを認識するとタイマー１２へ設定信号ＳＴ１出力する。タイマー１２では、設定信号ＳＴ１が入力されるとデータバスＲＤ１上の時刻設定指令の時刻情報データ（０８）を記憶しこの値に通信処理遅れ時間ＴＤ（０８）を加算した値（０Ｃ）をステータス信号ＳＴ１により時刻設定指令の通信フレームが異常なく終了したのを確認後、カウント中のタイマー値として設定する。
【００１２】
また、マイクロプロセッサー９では、時刻設定指令の通信フレームＦＴＩＭＥが他局宛のデータであることを識別すると、ステータスＳＴ１から受信した時刻設定フレームが正常であることを確認し、かつ他のフレームが送信中でないことを確認後、パラレルシリアル変換器１５へ通信開始信号ＣＳ１を出力後、受信したデータをデータバスＳＤ１へ順次出力し、さらに通信終了信号ＣＥ１を出力する。送信フレーム識別回路１１では通信開始信号ＣＳ１と切替器１０経由のデータバスＳＤ１のデータからフレームデータのコマンド部のコードが時刻設定指令であることを識別すると切替器１０へ切替信号ＳＬ１を通信終了信号ＣＥ１が入力されるまで出力する。これによりタイマー１２の時刻データＴ１（１２）が切替器１０からパラレルシリアル変換器１５へデータバスＰＤ１を通じて出力される。以上により、パラレルシリアル変換器１５とドライバー１６を通して通信線Ｎ２に出力させる時刻設定指令の通信フレームＦＴＩＭＥ１は通信線Ｎ１の時刻設定指令ＦＴＩＭＥよりも送信が遅れた分だけ時刻設定指令のパラメータ部が修正されて送信されることになる。
【００１３】
また、マイクロプロセッサー９では、自局宛の通信フレームＦＲＡＭ１を受けると平行して切替器１０経由でデータバスＰＤ１へモータ２５関係の情報をパラレルシリアル変換器１５へ出力しドライバー１６から通信フレーム１１として通信線Ｎ２へ送信する。そのほか、他局宛の通信フレームＦＲＡＭ２，ＦＲＡＭ３、ＦＲＡＭＥ４のデータもパラレルシリアル変換器１５へ出力し、かつ通信開始信号ＣＳ１と通信終了信号ＣＥ１を制御することによりドライバー１６から通信線Ｎ２へ送信する中継処理を行う。サーボコントローラ２２，２３，２４でも、サーボコントローラ２１と同様な処理が行われ、数値制御システム全体の各装置の制御タイミングを正確に同期させることができる。
【００１４】
また、図３のタイムチャートではサーボコントローラが通常時刻設定指令の通信フレームを中継時にたまたま通信フレームＦＲＡＭ２１を送信途中であった場合を示し、このような場合に時刻設定指令の通信フレームＦＴＩＭＥ２の送信が通常より遅れても正常に時刻情報パラメータが修正される様子を示している。
なお、実施形態の説明ではタイマー側で時刻設定指令のパラメータの通信処理遅れ時間ＴＤを修正してタイマーに設定したが、送信時に時刻設定指令のパラメータを通信処理遅れ時間ＴＤ量だけ予め修正して送信してもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の方法によればシリアル通信ネットワークにより接続された機器間のタイミングを正確に合わせることができ、かつ、タイミングを合わすための通信フレーム（時刻設定指令）が任意のタイミングで出力できるためタイミング設計が容易になり、いろいろなシリアル通信ネットワークにより構成される制御または計測システムに柔軟に適用できる。その他、従来システムのように装置ごとに中継遅れを考慮して異なる値を予め設定する必要がなく、そのための通信プロトコル上の手間を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明において数値制御装置に内蔵される通信装置の実施形態を示す図。
【図２】  本発明においてサーボコントローラに内蔵される通信装置の実施形態を示す図。
【図３】  本発明の通信装置の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４】  ネットワーク型数値制御装置の装置間の接続を示す図。
【図５】  従来の数値制御装置に内蔵される通信装置の例を示す図。
【図６】  従来のサーボコントローラに内蔵される通信装置の例を示す図。
【図７】  従来の通信装置の動作を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
１  マイクロコンピュータ、２，１２  タイマー、３，１１  送信フレーム識別回路、４，１０  切替器、５，１５  パラレルシリアル変換器、６，１６  ドライバー、７，１７  シリアルパラレル変換器、８，１８  レシーバ、９  マイクロプロセッサー、１４  受信フレーム識別回路、２０  数値制御装置、２１，２２，２３，２４  サーボコントローラ、２５，２６，２７，２８  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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【図６】
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【図７】
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