(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに密に隣接して配置されると共にコネクタ手段を介してバケツリレー方式でデータの受け渡しを行う複数台のセンサユニットと、それらのセンサユニットの一つと上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに通ずるネットワークとの間に介在されて両者間のプロトコル変換を担う通信ユニットとを有し、
センサユニットの各々には、
隣接するセンサユニットとの間における信号の伝達を可能とするための各側のコネクタ手段と、
各側のコネクタ手段を介して隣接するセンサユニットとの間で双方向にデータ通信を可能とするための双方向通信手段と、
双方向通信手段を介して隣接する一方の側のセンサユニットから受信した特定コマンドの内容が自機を指定するものであるときには、規定のレスポンスを双方向通信手段を介してコマンド到来側の隣接センサユニットへと返送する一方、自機を指定するものではないときには、当該コマンドを双方向通信手段を介して隣接する他方の側のセンサユニットへと送信するコマンド対応送処理手段と、が設けられ、
通信ユニットの側には、
予め任意に設定されたセンサユニットの接続台数情報を保持する接続台数情報保持手段と、
順次に各センサユニットを指定して特定コマンドを送信する一方、それに対する規定のレスポンスの有無に応じて接続台数をカウントし、カウントされた接続台数と予め保持された接続台数情報との照合に基づいて、センサユニット列の信号伝達経路異常を判定する異常判定手段と、が設けられている連結型センサシステム。
【請求項２】
異常判定手段による異常判定結果は上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに宛ててネットワーク上へと送出される請求項１に記載の連結型センサシステム。
【請求項３】
接続台数保持手段は、通信ユニット側に設けられた手動設定器により設定された接続台数情報を保持する請求項１又は２に記載の連結型センサシステム。
【請求項４】
接続台数保持手段は、ネットワークを介して受信されたコマンドに応じて設定された接続台数情報を保持する請求項１又は２に記載の連結型センサシステム。
【請求項５】
異常判定手段は、通信ユニットの電源投入により起動される、請求項１又は２に記載の連結型センサシステム。
【請求項６】
異常判定手段は、センサユニット側から異常発生が通知されることにより起動される請求項１又は２に記載の連結型センサシステム。
【請求項７】
異常発生手段は、ネットワークから特定コマンドを受信したことにより起動される、請求項１又は２に記載の連結型センサシステム。
【請求項８】
隣接するセンサユニットとの間における信号の伝達を可能とするための各側のコネクタ手段と、各側のコネクタ手段を介して隣接するセンサユニットとの間で双方向にデータ通信を可能とするための双方向通信手段と、双方向通信手段を介して隣接する一方の側のセンサユニットから受信した特定コマンドの内容が自機を指定するものであるときには、規定のレスポンスを双方向通信手段を介してコマンド到来側の隣接センサユニットへと返送する一方、自機を指定するものではないときには、当該コマンドを双方向通信手段を介して隣接する他方の側のセンサユニットへと送信するコマンド対応送処理手段と、が設けられたセンサユニットを、互いに密に隣接して複数台配置すると共に、それらのセンサユニット間においては、コネクタ手段を介してバケツリレー方式でデータの受け渡しを行うようにしたセンサユニット列と、上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに通ずるネットワークとの存在下において、センサユニット列を構成する複数のセンサユニットの一つとネットワークとの間に介在されて両者間のプロトコル変換を担う通信ユニットであって、
予め任意に設定されたセンサユニットの接続台数情報を保持する接続台数情報保持手段と、
順次に各センサユニットを指定して特定コマンドを送信する一方、それに対する規定のレスポンスの有無に応じて接続台数をカウントし、カウントされた接続台数と予め保持された接続台数情報との照合に基づいて、センサユニット列の信号伝達経路異常を判定する異常判定手段と、が設けられている、ことを特徴とする連結型センサシステム用の通信ユニット。
【請求項９】
異常判定手段による異常判定結果は上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードへ宛ててネットワーク上へと送出される請求項８に記載の連結型センサシステム用の通信ユニット。
【請求項１０】
接続台数保持手段は、通信ユニット側に設けられた手動設定器により設定された接続台数情報を保持する請求項８又は９に記載の連結型センサシステム用の通信ユニット。
【請求項１１】
接続台数保持手段は、ネットワークを介して受信されたコマンドに応じて設定された接続台数情報を保持する請求項８又は９に記載の連結センサシステム用の通信ユニット。
【請求項１２】
異常判定手段は、通信ユニットの電源投入により起動される、請求項８又は９に記載の連結型センサシステム用の通信ユニット。
【請求項１３】
異常判定手段は、センサユニット側から異常発生が通知されることにより起動される請求項８又は９に記載の連結型センサシステム用の通信ユニット。
【請求項１４】
異常発生手段は、ネットワークから特定コマンドを受信したことにより起動される、請求項８又は９に記載の連結型センサシステム用の通信ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファイバ型光電センサ、近接センサ、超音波センサ等のヘッド分離型センサの本体ユニット（以下、『センサユニット』と称する）を制御盤内に密に隣接してコンパクトに収容するに好適な連結型センサシステムに係り、特に、隣接するセンサユニット同士を順にコネクタで結合して、バケツリレー方式で各種のデータを双方向へ伝送する場合において、コネクタの結合不良等に起因する信号伝達異常を簡単な構成で判定できるようにした連結型センサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連結型光電センサシステムを構成するファイバ型光電センサは、センサユニット（業界では『アンプユニット』とも言う）と、このセンサユニットから導出された光ファイバの先端に設けられたセンサヘッドとを有する。
【０００３】
センサユニットは薄型ハウジングを有する。この薄型ハウジング内には、往路光ファイバに結合される発光ダイオードを含む検出用投光系回路と、復路光ファイバに結合されるフォトダイオードを含む検出用受光系回路と、検出用受光系回路から得られる受光出力を処理してＯＮ／ＯＦＦデータや光量データを生成する信号処理回路等が含まれている。
【０００４】
センサユニットを構成する薄型ハウジングは、通常、ＤＩＮレール等の取付具を介して互いに密に隣接して制御盤内に整列状態で装着される。各センサユニットからは、スイッチング出力や光量データ等を導出してプログラマブルコントローラ等に伝えるためのケーブルが引き出される。
【０００５】
センサユニットの連結台数は、１６台、３２台、６４台と言ったように、多数台数に亘るのが普通である。そのため、それらセンサユニットの個々から導出される多数のケーブルをコンパクトに纏めて配線するのは手間がかかる。
【０００６】
ひとつの解決策としては、相隣接するセンサユニット同士を順次にコネクタ（電気コネクタ、光コネクタ等）で結び、個々のセンサユニットから生成されるＯＮ／ＯＦＦデータや光量データ等をバケツリレー方式で順次にセンサユニット間で一方向へシリアルに伝送して、センサユニット列の最端部に位置するセンサユニットから取り出すように構成することが考えられる。
【０００７】
このような構成を採用すれば、個々のセンサユニットから信号導出用のケーブルを引き出すのが不要となり、配線を著しく簡素化することができる。伝送方向を双方向とすれば、逆に、最端部のセンサユニットから個々のセンサユニットに各種のコマンドやデータを送り込むこともできる。
【０００８】
センサユニット列の一つ（例えば、最端部に位置するセンサユニット）とＦＡシステムに多く採用されるフィールドバス（ネットワークの一つである）との間に通信ユニット（『バスユニット』等とも称する）を介在させれば、センサユニット列のバケツリレー通信並びにフィールドバス通信を順に経由して、各センサユニットとフィールドバス上の他の制御機器（例えば、プログラマブルコントローラ、他の各種センサ）や上位パソコン等との間で直接的に双方向データ通信を実現することもできる。
【０００９】
ユーザにとって使い易いセンサユニットのフリーロケーション方式を実現するためには、自動アドレス割付技術を採用するのが通例である。例えば、電源投入と共に最端部に位置するセンサユニットが主導権を取って親機となり、隣接するセンサユニットに自己のアドレスに『１』を加えたアドレスを受け渡す。以下、同様にして、各隣接センサユニットは、受け取ったアドレスに『１』を加えたアドレスを、順次に隣接センサユニットに受け渡す。反対側の最端部に位置するセンサユニットは隣接ユニットが存在しないことを認識して、自己のアドレスを途中機を順次に経由して親機に戻す。これにより、全てのセンサユニットのアドレスが割り付けられ、同時に、各センサユニットは全体の連結台数を認識する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のアドレス自動割付技術は、原理的には、センサユニット連結台数や連結順序には制約を受けない。そのため、所謂センサユニットのフリーロケーションが実現される。反面、電源投入時にコネクタに結合不良があっても、連結台数が減ったものと認識して、結合不良個所以降のセンサユニットを無視してアドレス割付を実行完了してしまうから、コネクタの結合不良等に基づく伝送経路異常が見逃されてしまう。殊に、運転中に突然に伝送経路異常がコネクタ結合不良等により発生した場合、電源リセット処理にてアドレス再割付を行っても異常は検出されないから、フィールドバスを介して遠隔設置されたＰＬＣや上位パソコンの側では、制御不能乃至誤動作の原因となる。
【００１１】
この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、この種のコネクタ手段を介してバケツリレー方式でデータを双方向に伝送するセンサユニット列と、センサユニット列の一つをＦＡシステムのフィールドバスに接続する通信ユニットを備えた連結型センサシステムにおいて、コネクタ手段の結合不良等に起因する信号伝達経路異常を簡単な構成で判定可能とすることにある。
【００１２】
この発明の他の目的とするところは、そのような連結センサシステムの実現に好適な要素技術を提供することにある。
【００１３】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の連結型センサシステムは、互いに密に隣接して配置されると共にコネクタ手段を介してバケツリレー方式でデータの受け渡しを行う複数台のセンサユニットと、それらのセンサユニットの一つと上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに通ずるネットワークとの間に介在されて両者間のプロトコル変換を担う通信ユニットとを有する。
【００１５】
センサユニットの各々には、隣接するセンサユニットとの間における信号の伝達を可能とするための各側のコネクタ手段と、各側のコネクタ手段を介して隣接するセンサユニットとの間で双方向にデータ通信を可能とするための双方向通信手段と、双方向通信手段を介して隣接する一方の側のセンサユニットから受信した特定コマンドの内容が自機を指定するものであるときには、規定のレスポンスを双方向通信手段を介してコマンド到来側の隣接センサユニットへと返送する一方、自機を指定するものではないときには、当該コマンドを双方向通信手段を介して隣接する他方の側のセンサユニットへと送信するコマンド対応送処理手段と、が設けられる。
【００１６】
通信ユニットの側には、予め任意に設定されたセンサユニットの接続台数情報を保持する接続台数情報保持手段と、順次に各センサユニットを指定して特定コマンドを送信する一方、それに対する規定のレスポンスの有無に応じて接続台数をカウントし、カウントされた接続台数と予め保持された接続台数情報との照合に基づいて、センサユニット列の信号伝達経路異常を判定する異常判定手段と、が設けられる。
【００１７】
このような構成によれば、システムの運転開始時等に既知のセンサユニット接続台数を通信ユニット側に設定保持させておきさえすれば、いずれかのコネクタ手段に結合不良が生じたような場合には、異常判定手段の実行によりカウントされる接続台数と予め保持された接続台数情報とは必ず一致しなくなるから、それに基づいてセンサユニット列の信号伝達異常を判定することができる。
【００１８】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、異常判定手段による異常判定結果を上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに宛ててネットワーク上へと送出するようにしてもよい。
【００１９】
このような構成によれば、センサユニット列の信号伝達異常をネットワーク上の各種の機器（例えば、プログラマブルコントローラ、他のセンサ、上位パソコン等）に知らせることができる。
【００２０】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、接続台数保持手段は、通信ユニット側に設けられた手動設定器により設定された接続台数を保持するようにしてもよい。ここで、手動設定器には例えばＤＩＰスイッチ等の各種のデジタルスイッチやＡ／Ｄ変換とアナログ設定機との組み合わせ等が含まれる。また、保持手段には、ＤＩＰスイッチの設定そのものが含まれるほか、任意の不揮発性メモリ（バッテリバックアップＲＡＭも含む）を使用することができる。
【００２１】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、接続台数保持手段は、ネットワークを介して受信されたコマンドに応じて設定された接続台数情報を保持するようにしてもよい。この場合、接続台数設定コマンドは指令内容を示すＯＰコードと接続台数を示すオペランド等により構成することができる。保持手段としては、同様に、各種の不揮発性化されたメモリを使用できる。
【００２２】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、コネクタ手段として、送信用の投光素子と受信用の受光素子とを有する双方向光コネクタを使用してもよい。
【００２３】
このような構成によれば、電気的な導通非道通を頼りとするコネクタに比べて接触不良による結合不良の虞を低減できる。
【００２４】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、異常判定手段は、通信ユニットの電源投入により起動されるようにしてもよい。
【００２５】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、異常判定手段は、センサユニット側から異常発生が通知されることにより起動されるようにしてもよい。
【００２６】
本発明連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、異常判定手段は、ネットワークから特定コマンドを受信したことにより起動されるようにしてもよい。
【００２７】
次に、以上のシステムにおける本発明の通信ユニットは、隣接するセンサユニットとの間における信号の伝達を可能とするための各側のコネクタ手段と、各側のコネクタ手段を介して隣接するセンサユニットとの間で双方向にデータ通信を可能とするための双方向通信手段と、双方向通信手段を介して隣接する一方の側のセンサユニットから受信した特定コマンドの内容が自機を指定するものであるときには、規定のレスポンスを双方向通信手段を介してコマンド到来側の隣接センサユニットへと返送する一方、自機を指定するものではないときには、当該コマンドを双方向通信手段を介して隣接する他方の側のセンサユニットへと送信するコマンド対応送処理手段と、が設けられたセンサユニットを、互いに密に隣接して複数台配置すると共に、それらのセンサユニット間においては、コネクタ手段を介してバケツリレー方式でデータの受け渡しを行うようにしたセンサユニット列と、上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに通ずるネットワークとの存在下において、センサユニット列を構成する複数のセンサユニットの一つとネットワークとの間に介在されて両者間のプロトコル変換を担うものである。
【００２８】
この通信ユニットは、予め任意に設定されたセンサユニットの接続台数情報を保持する接続台数情報保持手段と、順次に各センサユニットを指定して特定コマンドを送信する一方、それに対する規定のレスポンスの有無に応じて接続台数をカウントし、カウントされた接続台数と予め保持された接続台数情報との照合に基づいて、センサユニット列の信号伝達経路異常を判定する異常判定手段と、が設けられている、ことを特徴とする。
【００２９】
本発明通信ユニットの好ましい実施の形態では、異常判定手段による異常判定結果は上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードへ宛ててネットワーク上へと送出するようにしてもよい。
【００３０】
本発明通信ユニットの好ましい実施の形態では、接続台数保持手段は、通信ユニット側に設けられた手動設定器により設定された接続台数情報を保持するようにしてもよい。
【００３１】
本発明通信ユニットの好ましい実施の形態では、接続台数保持手段は、ネットワークを介して受信されたコマンドに応じて設定された接続台数情報を保持するようにしてもよい。
【００３２】
本発明通信ユニットの好ましい実施の形態では、異常判定手段は、通信ユニットの電源投入により起動されるようにしてもよい。
【００３３】
本発明通信ユニットの好ましい実施の形態では、異常判定手段は、センサユニット側から異常発生が通知されることにより起動されるようにしてもよい。
【００３４】
本発明通信ユニットの好ましい実施の形態では、異常判定手段は、ネットワークから特定コマンドを受信したことにより起動されるようにしてもよい。
【００３５】
本発明の連結型センサシステムの好ましい実施の形態では、コネクタ手段として、送信用の投光素子と受信用の受光素子とを有する双方向光コネクタを採用してもよい。
【００３６】
このような構成によれば、電気的な導通非道通を頼りとするコネクタに比べて接触不良による結合不良の虞を低減できる。
【００３７】
本発明センサユニットの好ましい実施の形態では、コネクタ手段として、送信用の投光素子と受信用の受光素子とを有する双方向光コネクタを採用してもよいであろう。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る結合型センサシステム、並びに、それを構成するセンサユニット、通信ユニットの一実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３９】
本発明のセンサシステムの一実施形態を示す斜視図が図１に示されている。同図に示される結合型センサシステムは、ファイバ型光電センサシステムを構成している。
【００４０】
すなわち、このセンサシステムは、１６台のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６と、１台のバスユニット（本発明の通信ユニットに相当）ＢＵとを、互いに密に隣接して、ＤＩＮレール１を介して１列に連装して構成されている。尚、ＤＩＮレール１は、例えば制御盤内の機器取付面に装着されている。
【００４１】
センサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６のそれぞれは、連装方向へ幅の薄い略矩形のハウジングを有する。図示例では、このハウジングの下面側には、ＤＩＮレール１に嵌め込まれる凹部が、また上面側には表示部２と操作部３とが設けられている。表示部２は図では４個の７セグメント表示器で構成されている。又、操作部３は、図示を省略したが、マイクロタイプの押しボタンスイッチや、ＤＩＰスイッチ等で構成される。これらの表示部２や操作部３は、各センサユニットの状態を表示したり、設定操作等のために使用される。特に、操作部３を構成するＤＩＰスイッチはエンド局設定のための操作子として機能する。
【００４２】
センサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６の各ハウジング後面側には往路光ファイバ４ａと復路光ファイバ４ｂとが引き出されている。これらの光ファイバの先端５ａ，５ｂには、投光口と受光口とが形成されている。これらの投光口と受光口とを向かい合わせに位置決めすれば、透過型光電センサが構成される。これらの投光口と受光口とをほぼ平行に位置決めして、対象物体へ対向させれば、反射型の光電センサが構成される。
【００４３】
センサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６の電気的なハードウェア構成については後に詳細に説明するが、要するに、それらのハウジング内には図において直立状態に姿勢を保たれる回路基板が内蔵される。この回路基板上には、検出用投光系回路と、検出用受光系回路と、信号処理回路とが搭載される。検出用投光系回路には投光用のＬＥＤが内蔵される。検出用の受光系回路には受光用のフォトダイオードが内蔵される。信号処理回路には、受光系回路から得られる受光出力をＡ／Ｄ変換してサンプリングしたり、受光出力を二値化してＯＮ／ＯＦＦデータを生成する二値化回路等が内蔵される。こうして得られた、受光光量データやＯＮ／ＯＦＦデータは、後に詳細に説明するように、相隣接するセンサユニット間でコネクタ手段を介してバケツリレー方式で受け渡され、最終的にセンサユニット列の最端部に位置するセンサユニットＳＵ１へと運ばれ、ここからバスユニットＢＵを介して、フィールドバス上のプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や上位コンピュータ等へと送出される。
【００４４】
後に詳細に説明するが、センサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６の各ハウジング内には、図において直立状態に姿勢を保たれた回路基板が支持される。この回路基板の両面には、一対の投受光素子で構成される光コネクタが設けられる。一方、これら光コネクタと対向するハウジング両側面には、投受光用窓が開口形成される。従って、相隣接するセンサユニットは、この光通信用窓を介して、相互に信号伝達を行う。
【００４５】
次に、バスユニットＢＵの構成について説明する。バスユニットＢＵは、図ではセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６よりもやや幅広に描かれている。バスユニットＢＵの機能は、後に詳細に説明するが、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６と、ＦＡシステム用のフィールドバスとの間にあって、両者間におけるプロトコル変換を担うものである。すなわち、このセンサシステムにおいては、相隣接するセンサユニット間においては、後述する光通信プロトコルを介して、双方向データ通信が行われる。これに対して、バスユニットＢＵが接続されるフィールドバス上においては、フィールドバスプロトコルを用いて双方向データ伝送が行われる。尚、このフィールドバスの代表的なものとしては、ＡＳＩ，ＤＥＶＩＣＥ  Ｎｅｔ，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等が挙げられる。フィールドバスには一般的にＰＬＣやＦＡパソコン等が接続される。
【００４６】
そのため、バスユニットＢＵでは、光通信プロトコルとフィールドバスプロトコルとの変換を行うことによって、フィールドバス上のＰＬＣや上位パソコンと本発明のセンサ列システムＳＵ１〜ＳＵ１６との双方向データ通信を可能とするのである。
【００４７】
バスユニットＢＵのハウジングの下面側には、センサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６のハウジングと同様にして、ＤＩＮレール１に装着するための凹部が形成され、またその上面側には、モバイルコンソールユニット（以下、単に『モバコン』と言う）ＭＣを接続するためのコネクタ５０３が形成されている。
【００４８】
バスユニットＢＵのハウジングの前面側には、後述するスイッチ回路５０５を構成するＤＩＰスイッチ５０５ａと、後述する表示回路５０６を構成するＬＥＤランプ５０６ａが取り付けられている。加えて、バスユニットＢＵのハウジングの前面側には、フィールドバスプロトコルにてデータ伝送を行うケーブル１３が引き出されている。このケーブル１３が、フィールドバス上のＰＬＣや他のセンサさらには上位パソコン等へ接続される。
【００４９】
バスユニットＢＵの電気的なハードウェア構成については後に詳細に説明するが、要するに、フィールドバスとの接続を行うためのネットワーク通信回路と、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６との接続を行うための光通信回路とフィールドバスプロトコルと光通信プロトコルとのプロトコル変換を行うプロトコル変換処理部とを含んでいる。
【００５０】
次に、モバコンＭＣは、持ち歩き可能なハンディタイプの操作器である。このモバコンＭＣを用いて、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６に対して各種のデータを設定したり、それらセンサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６からＯＮ／ＯＦＦデータや各種の設定データ等を読み出して表示することを可能としている。すなわち、この結合型センサシステムにおいては、バスユニットＢＵを介してセンサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６とフィールドバス上のＰＬＣや上位パソコンとの間のデータ交信を行うと共に、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６とモバコンＭＣとの間においても、光通信プロトコルを使用して、データの送受信が行えるようになっている。
【００５１】
次に、本発明システムを含むＦＡネットワークの一例を示す図が図２に示されている。同図に示されるように、図１に示される結合型センサシステムは、バスユニットＢＵを介してフィールドバスに接続され、同時にバスユニットＢＵを介してモバコンＭＣにも接続される。尚、図においてＳＵはセンサユニット、ＢＵはバスユニット、ＭＣはモバイルコンソール（モバコン）である。
【００５２】
従って、このようなＦＡネットワークによれば、センサユニット列ＳＵ，ＳＵ…とＰＬＣ等との間で、バスユニットＢＵのプロトコル変換機能を利用して、互いにデータの送受信を行い、センサユニット列ＳＵ，ＳＵ…からのＯＮ／ＯＦＦデータを、ＰＬＣが受け取ることによって、所望のシーケンス制御等が実行される。又、必要な場合には、ＰＬＣや上位パソコン等から、逆にバスユニットＢＵを経由してセンサユニット列ＳＵ，ＳＵ…に設定データ等を送り込むことによって、各センサユニット（この例では、ファイバ型光電センサ）の動作特性を任意に設定することができる。
【００５３】
しかも、図１の斜視図からも明らかなように、個々のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６のハウジングには、個々にＯＮ／ＯＦＦデータを導出するための信号ケーブルが存在しないため、１６点，３２点，６４点等といったように、多数のセンサユニットを制御盤内に装着する場合にも、配線が著しく簡素化され、システム全体をコンパクトに収容することが可能となる。
【００５４】
次に、センサユニットの電気的構成を概略的に示すブロック図が図３に示されている。先に説明したように、センサユニットＳＵに内蔵される回路基板上には、計測用回路（Ａ）と、右側通信用回路（Ｂ１）と、左側通信用回路（Ｂ２）と、出力系回路（４００）と、操作部（本発明のエンド局設定を行うための接続位置情報設定手段としてのＤＩＰスイッチを含む）３と、表示部２と、それらの回路を統括制御するＣＰＵ１００とを備えている。
【００５５】
ＣＰＵ１００はマイクロプロセッサを主体として構成され、規定のシステムプログラムに従って、計測用回路（Ａ）、右側通信用回路（Ｂ１）、左側通信用回路（Ｂ２）、並びに、出力系回路（４００）等を適宜に制御するものである。このＣＰＵ１００内には、設定された接続位置情報を記憶保持するための不揮発性メモリ１００ａが含まれており、操作部３にてエンド局設定が行われると、設定されたエンド局情報は不揮発性メモリ１００ａに記憶保持される。
【００５６】
計測用回路（Ａ）は、さらに、投光系回路３００と、投光系回路３００で駆動され、周期的にパルス光を送出するＬＥＤ３２０と、透過又は反射して到来するパルス光を受光するフォトダイオード３３０と、フォトダイオードの出力を処理する受光系回路３１０とを備えている。
【００５７】
投光系回路３００には、所定周期並びに所定ゲインをもって投光用駆動パルスを生成する機能が内蔵される。そして、この投光用駆動パルスによって、ＬＥＤ３２０が駆動され、ＬＥＤ３２０から生ずる光は、往路光ファイバ４ａへと導入される。
【００５８】
一方、受光系回路３１２は、復路光ファイバ４ｂの出射光を受けるフォトダイオード３３０の出力電気パルスを、同期検波技法を用いてサンプリングすると共に、これを適当なゲインで増幅並びに波形整形さらにはＡ／Ｄ変換する機能が内蔵されている。
【００５９】
ＣＰＵ１００では、受光系回路３１０から得られた受光データをそのまま受光光量データとして、或いは適当なしきい値を基準として二値化して、オンオフデータに変換した後、出力系回路４００を介して外部へ導出することが可能となっている。
【００６０】
尚、図１に示されるセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６の場合、個々のセンサユニットからＯＮ／ＯＦＦデータを導出しない構成とされているが、この出力系回路４００を備えておけば、必要により個々のセンサユニットから従前通りにＯＮ／ＯＦＦデータを出力させることができる。
【００６１】
言うまでもないことであるが、バスユニットＢＵを使用して、フィールドバスとセンサユニット列との間で、ＯＮ／ＯＦＦデータの送受信を行う場合には、上述の受光光量データやＯＮ／ＯＦＦデータは、出力系回路４００へ与えられる代わりに、ＣＰＵ１００内における所定のメモリに記憶され、後述する通信回路（Ｂ１，Ｂ２）を経由して、隣接するセンサユニットへと受け渡される。送信フォーマットについては、任意のフォーマットを採用できる。例えば、センサユニット列を構成するユニット接続台数が１６台の場合、１送信フレームのデータビット数を８ビットとして、２回の送信フレームに分割して、１６台のユニットのデータをシリアル伝送することができる。
【００６２】
次に、通信用回路について説明する。右側通信用回路（Ｂ１）は、投光系回路２１０と、投光系回路２１０の出力で駆動されるＬＥＤ１８と、隣接ユニットＳＵ１３からの光信号を受光するフォトダイオード１９と、フォトダイオード１９の出力を処理する受光系回路２２０とを備えている。
【００６３】
同様にして、左側通信用回路（Ｂ２）は、投光系回路２４０と、投光系回路２４０の出力で駆動されるＬＥＤ１８と、隣接ユニットＳＵ１１から到来する光信号を受光するフォトダイオード１９と、フォトダイオード１９の出力信号を処理する受光系回路２３０とを備えている。
【００６４】
これら左右の通信用回路（Ｂ１，Ｂ２）は、ＣＰＵ１００によって統括制御される。尚、後に詳細に説明する本発明のコマンド対応処理はこのＣＰＵ１００のシステムプログラムによって規定されるものである。
【００６５】
次に、バスユニットの電気的構成を概略的に示すブロック図が図４に示されている。同図に示されるように、バスユニットＢＵに内蔵された回路基板上には、ＣＰＵ５００と、光通信回路５０１と、ネットワーク通信回路５０２と、モバコン接続コネクタ５０３と、モバコン検知回路５０４と、スイッチ回路（ＤＩＰスイッチを含む）５０５と、表示回路（ＬＥＤを含む）５０６と、不揮発性メモリ（後述するように、接続台数情報の記憶保持に使用される）５０７と、センサ電源ＯＮ／ＯＦＦ回路５０８と、通信方向切替回路５０９とが搭載されている。
【００６６】
光通信回路５０１は、隣接するセンサユニットＳＵ１との間で双方向光通信を行うための回路である。この光通信回路５０１で隣接センサユニットＳＵ１から受信した信号は、ＣＰＵ５００に取り込まれる。
【００６７】
一方、光通信回路５０１を介して隣接センサユニットＳＵ１へと送り出すべきデータとしては、２系統のデータが可能とされている。第１の系統のデータは、ＣＰＵ５００から生成されるデータである。第２の系統のデータは、ケーブル１２、モバコン接続コネクタ５０３を経由してモバコンＭＣから導入されたデータである。これら２系統のデータは、通信方向切替回路５０９を介して択一的に光通信回路５０１へと送り出される。
【００６８】
この通信方向切替回路５０９の制御は、モバコン検知回路５０４の出力に基づき、ＣＰＵ５００によって制御される。すなわち、モバコンコネクタ５０３に対してケーブル１２が接続されているとき、これをモバコン検知回路５０４が検知して、通信方向切替回路５０９は、モバコンデータ側へと切り替えられる。これに対して、モバコン接続コネクタ５０３に対し、ケーブル１２が接続されていなければ、モバコン検知回路５０４の出力に基づき、ＣＰＵ５００では通信方向切替回路５０９をＣＰＵ側へと切り替える。
【００６９】
ネットワーク通信回路５０２は、フィールドバスとの接続を行って、必要なデータを双方向に伝送するように機能する。このネットワーク通信回路５０２の制御は、ＣＰＵ５００によって行われる。
【００７０】
すなわち、ネットワーク通信回路５０２を介してフィールドバスから取り込まれたデータは、ＣＰＵ５００を経由した後、通信方向切替回路５０９並びに光通信回路５０１を経由して、センサユニット列を構成する隣接センサユニットＳＵ１へと送り出される。一方、光通信回路５０１を介して隣接センサユニットＳＵ１から取り込まれたデータは、ＣＰＵ５００を経由して、ネットワーク通信回路５０２を介し、フィールドバス上へと送り出される。更に、ケーブル１２並びにモバコン接続コネクタ５０３を介して、モバコンＭＣから導入されたデータは、通信方向切替回路５０９並びに光通信回路５０１を介して、隣接センサユニットＳＵ１へと送り出される。
【００７１】
その結果、バスユニットＢＵのプロトコル変換機能を介することにより、フィールドバス上のＰＬＣや上位パソコンと、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６上のセンサユニットとの間において、双方向にデータ伝送を行いつつ、個々のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６からＯＮ／ＯＦＦデータをＰＬＣや上位パソコンへ吸い上げたり、逆に、ＰＬＣや上位パソコンから各種の設定情報を、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６上の個々のセンサユニット或いは特定のセンサユニットへと送り込むことが可能となされている。
【００７２】
次に、本発明の要部である、接続台数情報の生成並びに保持、エンド局を示す接続位置情報の生成並びに保持について説明する。
【００７３】
図４に示される回路構成の場合、接続台数情報の生成並びに保持は、スイッチ回路５０５並びに不揮発性メモリ５０７を使用して行われる。すなわち、図１を参照して説明したように、バスユニットＢＵのハウジング前面側には、スイッチ回路５０５を構成するＤＩＰスイッチ５０５ａが設けられる。このＤＩＰスイッチ５０５ａを操作することにより、接続台数情報を設定することができる。そして、このようにして設定された接続台数情報は、ＣＰＵ５００によって取り込まれ、不揮発性メモリ５０７に記憶保持される。すなわち、図４の例にあっては、スイッチ回路５０５が、接続台数情報の設定のために使用され、こうして設定された情報は不揮発性メモリ５０７に記憶保持されるのである。尚、表示回路５０６は、様々な設定操作や動作表示などに利用される。
【００７４】
次に、バスユニットＢＵ並びに一連のセンサユニット内の投受光素子の配置を模式的に示す断面図が図５に示されている。
【００７５】
同図において、ＢＵはバスユニット、ＳＵ１〜ＳＵ４はセンサユニット、１７は回路基板、１８は投光素子、１９は受光素子、８は右側通信用窓、９は左側通信用窓、１４はバスユニットの通信用窓である。
【００７６】
このように、バスユニットＢＵ並びにセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ４の一方又は双方の側面には、投受光用の窓が開口形成されており、これらの窓８，９，１４を介して、隣接するセンサユニット間或いはセンサユニットとバスユニットとの間において、光通信が可能となされている。
【００７７】
次に、以上説明したデータ通信処理の構成を前提として、本発明の要部である、センサユニット列の信号伝達経路異常を判定する処理について説明する。
【００７８】
図６には、センサユニット列のアドレス割付態様の一例が示されている。同図に示されるように、この例にあっては、センサユニット列は１６台のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ１６から構成されており、一方フィールドバス上には上位パソコン９００、２台のＰＬＣ９０１，９０２が接続されている。そして、それらフィールドバス上の上位パソコン９００並びに２台のＰＬＣ９０１，９０２と、センサユニット列ＳＵ１〜ＳＵ１６との間では、バスユニットＢＵを介して双方向データ通信が可能となされている。尚、先に説明したように、センサユニット列を構成する相隣接するセンサユニットの相互間においては、バケツリレー方式により、データ伝送が行われる。
【００７９】
本発明の信号伝達経路異常判定処理を含むシステムを実現するバスユニット処理並びに各センサユニット処理を示す概略フローチャートが図７に示されている。尚、同フローチャートは、本来個々のセンサユニットにおいて別々に実施されるべき処理を、説明の理解を容易とするために、相互に連結して示している。
【００８０】
同図において、電源投入によりバスユニット処理が開始されると、接続台数カウンタＮの値は『１』に初期設定される（ステップ７０１）。次いで、隣接ユニットＳＵ１である１号機に対して特定のコマンドが発行される（ステップ７０２）。
【００８１】
この特定コマンドは、１号機処理において、受信された後、自機宛か他機宛かの判定処理が実行される（ステップ７１２）。ここでは、自機が１号機であるため、この判定結果は肯定されて（ステップ７２１ＹＥＳ）、直ちに規定のレスポンス発行処理が実行される（ステップ７２２）。
【００８２】
続いて、このレスポンスが、バスユニット処理において受け取られると（ステップ７０３『有』）、そのときの接続台数カウンタＮの値が不揮発性メモリ５０７に保持された最大接続台数『１６』と照合される（ステップ７０４）。この時点では、接続台数カウンタＮの値は『１』であるから、判定結果は否定され（ステップ７０４ＮＯ）、続いて接続台数カウンタＮの値は＋１インクリメントされ（ステップ７０５）、今度は、２号機に対して同様なコマンドが発行される（ステップ７０２）。
【００８３】
すると、１号機処理においては、自号機でないとの判定が行われ（ステップ７２１ＮＯ）、隣のユニットである２号機に対して同じコマンドが発行される（ステップ７２３）。これにより、バスユニットから到来した２号機宛のコマンドは、２号機へと転送されることとなる。
【００８４】
すると、２号機処理においては、自号機のコマンドである旨の判定が行われ（ステップ７３１ＹＥＳ）、続いて、レスポンス発行処理が実行されて（ステップ７３２）、規定のレスポンスが１号機を経由してバスユニットへと返送される。尚、図７の例では、レスポンスの返送に際する転送については図示は省略したが、ステップ７２１〜７２３と同様な転送処理が実際にはプログラムされており、この逆方向転送処理を経由して、２号機から発行されたレスポンスは、１号機を経由して、バスユニットへと返送される。
【００８５】
すると、バスユニットにおいては、レスポンス有りとの判定に続いて（ステップ７０３『有』）、同様な最大接続台数との比較処理（ステップ７０４）並びに接続台数カウンタのインクリメント処理（ステップ７０５）が実行される。
【００８６】
以後、同様にして、接続台数カウンタＮの値が『１６』に達するまで、Ｎ号機に宛てたコマンドの発行処理、並びにそれに対応する各号機におけるレスポンス返送処理が順次に行われる結果、図６に示されるセンサユニット列が結合不良なく正常に信号伝達を行う場合、最後に接続台数カウンタＮの値が最大値である『１６』に達したことが確認される（ステップ７０４）。
【００８７】
すると、不揮発性メモリ５０７に保存された登録台数と現在の接続台数カウンタＮの値との照合が行われる（ステップ７０７）。なお、接続台数登録台数情報は、予めシステムの構築時乃至据付時に設定登録されれているものとする。先に説明したように、この設定登録処理は、ＤＩＰスイッチ５０５ａの設定操作にて実施することができる。
【００８８】
その他の設定登録処理としては、上位パソコン等からの設定登録コマンドに対して予め所定の解読実行処理を組み込んでおき、このコマンドが受信されたときに、そのコマンドに付された接続台数情報を不揮発性メモリ５０７に保存することにより実施することもできる。
【００８９】
登録された台数と現在の接続台数カウンタＮとの値が一致すれば（ステップ７０７ＹＥＳ）、センサユニット列の信号伝達経路は正常との認識が行われ（ステップ７０８）、以後何らかの通信エラーが新たに発生するのを待機する状態となる（ステップ７０９ＮＯ）。
【００９０】
その後、何らかの通信エラーが発生すれば（ステップ７０９ＹＥＳ）、プログラムの最初に戻って、以上の動作が繰り返される。
【００９１】
一方、例えば図６に示されるように、センサユニットＳＵ１３とＳＵ１４との境界において結合不良が発生すると、ステップ７０３において１４号機に対するコマンドの発行が行われても、そのコマンドは、１号機から１３号機までは伝送されるものの、その先へは届かない。すると、第１４号機からのレスポンスが得られないことにより、バスユニット処理においては、レスポンス無しとの判定が行われ（ステップ７０３『無』）、その後接続台数カウンタＮの値を−１ディクリメントした後（ステップ７０６）、先ほどの登録された接続台数と接続台数カウンタとの照合処理が実行される（ステップ７０７）。
【００９２】
すると、全体の接続台数は１６台であるのに対し、接続台数カウンタから得られる接続台数は１３台であることから、両者の照合結果は不一致となり（ステップ７０７ＮＯ）、信号伝達経路異常と判定されて規定の構成エラー処理が実行される（ステップ７１０）。
【００９３】
この構成エラー処理（ステップ７１０）では、信号伝達経路の異常を示す判定結果を上位パソコンやプログラマブルコントローラ等のノードに宛ててフィールドバス上へと送出する処理が実行される。つまり、このようなセンサユニット列の信号伝達経路異常が発生した場合、直ちに、フィールドバスに接続された、プログラマブルコントローラや上位パソコンの側で、その旨を認識することができ、これに基づき必要な誤動作回避処理等を実行することができる。
【００９４】
又、以上の異常判定処理では、予め不揮発性メモリ５０７に記憶保持された既知の接続台数情報とその時点でカウントされた接続台数情報とを照合するという手法を採用しているため、最初に据え付けられた時点の接続台数が正しく設定されている限り、その後の信号伝達経路異常に関しては、これを確実に検出し、例えばバスユニットＢＵ上のＬＥＤ表示ランプ５０６ａを作動させたり、フィールドバス上に接続された上位パソコンやＰＬＣへと通知するといった動作を確実に実行することができる。
【００９５】
以上の説明で明らかなように、図７に示される信号データ伝達経路異常判定処理においては、システムの据付時などにおいて不揮発性メモリ５０７に設定保持された接続台数情報と通信エラー発生時又は電源投入時に検出した接続台数情報とを照合するという手法を採用しているため、センサユニット列に信号伝達経路異常が発生すれば、これを直ちに判断して、バスユニットにおいて又はフィールドバスを経由して上位パソコンやＰＬＣ等にその旨の情報を通知することができる。
【００９６】
そのため、以上の連結型センサシステムによれば、センサユニット列とフィールドバスとの間において双方向にデータ伝送を行うことによって、個々のセンサユニットからのＯＮ／ＯＦＦデータ導出ケーブルを不要とし、配線を大幅に簡素化しつつも、センサユニット列の信号伝達経路異常が発生した場合には、これを直ちに検出して、バスユニットにおいて或いはフィールドバス上のＰＬＣや上位パソコンへと通知するといった処理を実行し、この種のシステムの信頼性を著しく向上させることができる。
【００９７】
なお、以上の実施形態では、コネクタ手段として光コネクタを示したが、電気的な接触導通式のコネクタの場合でも、本発明の有効性はなんら損なわれるものではない。
【００９８】
また、以上の実施の形態では、センサユニットとしてファイバ型光電センサの本体ユニットを挙げたが、本発明はそれ以外にも、近接センサ、超音波センサ等のヘッド分離型センサの本体ユニットに広く適用することができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、コネクタ手段を介してバケツリレー方式でデータを双方向に伝送するセンサユニット列と、センサユニット列の一つをＦＡシステムのフィールドバスに接続する通信ユニットを備えた連結型センサシステムにおいて、コネクタ手段の結合不良等に起因する信号伝達経路異常を簡単な構成で確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセンサシステムの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】  本発明システムを含むＦＡネットワークの一例を示す図である。
【図３】  センサユニットの電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】  バスユニットの電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】  バスユニット並びに一連のセンサユニットの投受光素子の配置を模式的に示す断面図である。
【図６】  センサユニットのアドレス割付を示す図である。
【図７】  本発明システムを実現するバスユニット処理並びに各センサユニット処理を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
１  ＤＩＮレール
２  表示部
３  エンド局情報を設定するためのＤＩＰスイッチを含む操作部
４ａ  往路光ファイバ
４ｂ  復路光ファイバ
５ａ  往路光ファイバの先端
５ｂ  復路光ファイバの先端
６  表示部
７  操作部
８  右側通信用窓
９  左側通信用窓
１７  回路基板
１８  投光素子
１９  受光素子
１００  ＣＰＵ
１００ａ  エンド局情報を記憶保持する不揮発性メモリ
２１０  投光系回路
２２０  受光系回路
２３０  受光系回路
２４０  投光系回路
３００  投光系回路
３１０  受光系回路
３２０  ＬＥＤ
３３０  ＰＤ
４００  出力系回路
５００  ＣＰＵ
５０１  光通信回路
５０２  ネットワーク通信回路
５０３  モバコン接続コネクタ
５０４  モバコン検知回路
５０５  接続台数情報を設定するためのＤＩＰスイッチを含むスイッチ回路
５０６  表示回路
５０７  接続台数情報を記憶保持する不揮発性メモリ
５０８  センサ電源ＯＮ／ＯＦＦ回路
５０９  通信方向切替回路
９００  上位パソコン
９０１，９０２  ＰＬＣ
ＳＵ１〜ＳＵ１６  センサユニット
ＭＣ  モバイルコンソールユニット
ＢＵ  バスユニット（通信ユニット）
【図１】
0004058589.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004058589.tif 000006
【図６】
0004058589.tif 000007
【図７】
0004058589.tif 000008