JP3388246B2 - プログラマブル・コントローラのリモートｉ／ｏシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プログラマブル・コン
トローラ（以下、ＰＣという）に接続される親局と、当
該親局に接続される子局とからなるＰＣのリモートＩ／
Ｏシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】工場等において分散された複数台の装置
を１台のＰＣで制御する場合、当該ＰＣから各装置へ数
１０本以上の入出力配線をする必要があるため、配線工
事が複雑になったり、布設工事が増大する等の問題が生
じる。この問題を解決するため省配線を目的として考案
されたのが、例えば図８に示すように構成したＰＣのリ
モートＩ／Ｏシステムである。

【０００３】ＰＣのリモートＩ／Ｏシステムは、ＣＰＵ
ユニット（以下、ＰＣ本体という）１や入出力ユニット
（Ｉ／Ｏユニット）１ａ，１ｂ等と同様にＰＣに組込ま
れ、ＰＣ本体１等にＣＰＵバスを介して直接接続される
親局２と、この親局２と同軸ケーブルや光ファイバ等の
通信ケーブル４を介して接続される１台あるいは複数台
の子局３とから構成される。

【０００４】各子局３は、通常、データバスを介して複
数台の入出力ユニット３ａ，３ｂが接続されており、各
入出力ユニット３ａ，３ｂにモータやスイッチ（Ｓ
Ｗ）、センサ等の被制御機器が接続され、ＰＣ本体１が
遠隔の非制御機器を制御できるように構成されている。

【０００５】このように構成されたＰＣのリモートＩ／
Ｏシステムでは、ＰＣ本体１が親局２を介し子局３上の
入出力ユニット３ａ，３ｂを制御する場合、子局３上の
入力データを親局２を介しＰＣ本体１に、ＰＣ本体１の
出力データを親局２を介し子局３上の出力ユニット３ｂ
に出力する必要がある。

【０００６】ここで、ＰＣ本体１と本システムとの間の
データ通信方法は、ＰＣ本体の命令語中のリモート入出
力命令の実行により命令実行と通信処理を同期して行う
方法と、定時またはエンドリフレッシュのタイミングの
非同期に行う方法とがあリ、これをリモートリフレッシ
ュ処理という。

【０００７】また、親局と子局との間のデータ送受信
は、通常、親局によるポーリング／セレクション、すな
わち各子局にノード番号の順で出力データを設定したポ
ーリングフレームを送り、ポーリングフレームを受信し
た子局が入力データをレスポンスフレームに設定して親
局に返送することにより行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のリモートＩ／Ｏシステムでは、各子局へ順次ポー
リングフレームを送信し、各子局毎に出力データを送信
すると共に入力データを受信するようにしたため、ポー
リングサイクルタイムが大きくなり、親局と子局との間
で高速にデータ交換できず、ＰＣ本体の命令実行時間へ
影響を与えると共に、子局に接続されたＩ／Ｏユニット
にはＰＣ本体上のＩ／Ｏユニットと同様にアクセスでき
ない、という問題がある。

【０００９】そこで、本発明は上記問題を解決すべくな
されたもので、ポーリングサイクルタイムを小さくして
親局と子局との間のデータ交換を高速にできるＰＣのリ
モートＩ／Ｏシステムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、被制御機器を制御するプログラマブル
・コントローラに直接接続される親局と、当該親局と通
信ケーブルを介して接続されると共に複数の入力ユニッ
トが接続される子局とからなり、上記親局はポーリング
／セレクション方式によって上記プログラマブル・コン
トローラからの出力データを各子局へ送信すると共に、
各子局が入力ユニットを介し取り込んだ入力データを受
信して、上記プログラマブル・コントローラが入出力デ
ータをリフレッシュできるようにしたプログラマブル・
コントローラのリモートＩ／Ｏシステムにおいて、上記
親局は、上記プログラマブル・コントローラから子局へ
送信すべき出力データを記憶する出力データメモリと、
上記出力データメモリに記憶された出力データと、前回
のポーリング時に当該子局へ送信した出力データとを比
較して、データの値が変化している場合には出力変化フ
ラグを設定する出力変化フラグ設定手段と、上記出力変
化フラグ設定手段によって出力変化フラグが設定された
か否かを判断して、出力変化フラグが設定されている場
合には出力データメモリに記憶された出力データをポー
リングフレームに設定して送信する一方、出力変化フラ
グが設定されていない場合には出力データをポーリング
フレームに設定せずに送信するポーリング手段とを具備
する一方、上記子局は、上記入力ユニットを介し取り込
んだ入力データを記憶する入力データメモリと、上記入
力データメモリに記憶された入力データと、前回のポー
リング時に返送した入力データとを比較して、データの
値が変化している場合には入力変化フラグを設定する入
力変化フラグ設定手段と、上記入力変化フラグ設定手段
によって入力変化フラグが設定されたか否かを判断し
て、入力変化フラグが設定されている場合には上記入力
データメモリに記憶された入力データをレスポンスフレ
ームに設定して返送する一方、入力変化フラグが設定さ
れていない場合には入力データをレスポンスフレームに
設定せずに返送するレスポンス手段とを具備することを
特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明では、親局では、出力データメモリに記
憶されたＰＣ本体から今回子局へ送信すべき出力データ
と、記憶しておいた前回のポーリング時に送信した出力
データとを比較して、データの値が変化している場合に
のみ当該出力データをポーリングフレームに設定して送
信して、データの値が変化してない場合には当該出力デ
ータをポーリングフレームに設定せずに送信する。

【００１２】子局では、入力ユニットを介し取り込み入
力データメモリに記憶した入力データと、記憶しておい
た前回のポーリング時に返送した入力データとを比較し
て、データの値が変化している場合にのみ当該入力デー
タをレスポンスフレームに設定して返送し、データの値
が変化してない場合には当該入力データをレスポンスフ
レームに設定せずに返送する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るＰＣのリモートＩ／Ｏシ
ステムの一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本実施例のＰＣのリモートＩ／Ｏ
システムの構成を示している。

【００１５】本システムは、ＰＣ本体１や入出力ユニッ
ト等と同様にＰＣに組込まれ（図８参照）、ＰＣ本体１
等にＣＰＵバスを介して直接接続される親局２と、この
親局２と同軸通信ケーブルや光ファイバ等の通信ケーブ
ル４を介して接続される１台あるいは複数台（この図で
は便宜上１台しか図示しない）の子局３とから構成され
る。

【００１６】ＰＣ本体１は、ＰＣに直接組込まれた入出
力ユニット（図８参照）や、本システムに接続された入
出力ユニット３ａ，３ｂを介してモータ等の機械や装置
を制御するように構成されており、この図では本システ
ムとの間の通信、すなわちリモートリフレッシュを実行
するＭＰＵ１１のみを示している。

【００１７】親局２は、ＰＣ本体１とＣＰＵバスを介し
データの送受信を行うと共に、出力変化フラグ設定手段
およびポーリング手段として通信ケーブル４を介し子局
３とのポーリング／セレクションによる通信制御を行う
ＭＰＵ２１と、ＰＣ本体１との間で出力データおよび入
力データの受け渡しを行う共有ＲＡＭ２３と、送受信バ
ッファ（図示せず）を内蔵して子局３との通信を行う通
信ＬＳＩ２２とを有する。なお、Ａ０は親局２がＰＣ本
体１へ入出力データの書込み及び読出しを要求するリモ
ートリフレッシュ要求信号、Ａ１は共有ＲＡＭ２２への
アクセスが完了した際にＰＣ本体１から親局２へ送信さ
れるリモートリフレッシュ完了信号である。

【００１８】子局３は、通信ケーブル４を介し入力変化
フラグ設定手段およびレスポンス手段として親局２との
通信および入出力ユニット３ａ，３ｂとのデータ送受信
を制御するＭＰＵ３１と、送受信バッファ（図示せず）
を内蔵して親局２と通信を行う通信ＬＳＩ３２と、入力
ユニット３ａを介し入力する入力パルスの値を取り込ん
で入力データとして記憶する入力データメモリ３３とを
有する。

【００１９】図２は、親局２と子局３との間で送受信さ
れるポーリングフレームあるいはレスポンスフレームの
詳細な構造を示している。

【００２０】この通信フレームは、例えば１バイト程度
のプリアンプル（Ｐ）、シンクロナス・キャラクタ（Ｓ
ＹＮ）、アドレス（ＡＤＲＳ）および制御フィールド
（ＣＮＦ）や、２バイト程度のフレームチェックシーケ
ンス（ＦＣＳ）に対し、数１０〜１０００バイト程度の
データ（ＤＡＴＡ）により構成されている。そして、ポ
ーリングフレームの場合には、制御フィールド（ＣＮ
Ｆ）に子局に対し出力データの取り込みを指示する送信
コマンドと、レスポンスに入力データのセットを指示す
る受信コマンドがセットされる。

【００２１】図３（ａ），（ｂ）は、各々、入力変化フ
ラグおよび出力変化フラグの設定手順を示している。

【００２２】（ａ）は子局３のＭＰＵ３１における入力
変化フラグを設定の例を示しており、ＭＰＵ３１は、親
局２からポーリングフレームを受信する度に、今回の入
力データ“００１０１１０１”と、自己が記憶しておい
た前回のポーリング時に返送した入力データ“００００
１１０１”とを比較して、前回と今回とでデータの値が
異なる、すなわち入力データが変化している場合には、
入力変化フラグを“１”にセットする一方、入力データ
が変化してない場合には入力変化フラグを“０”にし
て、これをレジスタ等に保持しておく。

【００２３】なお、これと同様に親局２のＭＰＵ２１で
も、（ｂ）に示すように、今回のポーリング時に子局３
に送信すべき出力データ“１００１０１０１”と、自己
が記憶しておいた前回のポーリング時に当該子局３へ送
信した出力データ“１１０１０１０１”とを比較して、
出力データが変化している場合には、出力変化フラグを
“１”にセットする一方、出力データが変化してない場
合には出力変化フラグを“０”にしてレジスタに保持し
ておく。

【００２４】次に、このように構成された本システムの
動作を説明する。

【００２５】図４に、親局２におけるポーリング／セレ
クション通信処理の手順を示す。

【００２６】この図では、親局２と３台の子局Ａ〜Ｃと
の間の通信処理を示しており、特に子局Ａとの通信処理
（ステップ１００）を詳細に示している。

【００２７】まず、この処理では、子局Ａとの所定の通
信開始処理を行い（ステップ１１０）、前述のレジスタ
等に記憶された当該子局Ａへの出力データの変化を示す
出力変化フラグを判断し（ステップ１２０）、出力変化
フラグが“１”にセットされている場合には（ステップ
１２０“Ｙes”）、今回のポーリング時に当該子局Ａへ
送信すべき出力データが、前回ポーリング時に当該子局
Ａへ送信した出力データと異なっていることを示してい
るため、図２に示すように、ポーリングフレームの制御
フィールド（ＣＮＦ）に送信コマンドおよび受信コマン
ドをセットすると共に、ポーリングフレームに当該出力
データをセットして子局Ａへ送信する（ステップ１３
０）。

【００２８】一方、出力変化フラグが“０”の場合には
（ステップ１２０“Ｎｏ”）、今回子局Ａへ送信すべき
出力データが前回ポーリング時に当該子局Ａへ送信した
出力データと異なっていないことを示しているため、当
該出力データをポーリングフレームにセットせずに、こ
のポーリングフレームの制御フィールド（ＣＮＦ）に受
信コマンドのみを設定して送信する（ステップ１４
０）。

【００２９】このため、親局２では、子局Ａへ送信すべ
き出力データが前回送信した出力データと較べて変化し
てない場合には、当該出力データを送信しないため、そ
のデータの分だけポーリングフレームが短くなり、ポー
リングタイムが短縮化される。

【００３０】ところで、子局Ａでは、ここでは図示して
ないが、入力データを取り込んで記憶すると共に、その
入力データと、前回のポーリング時に返送した入力デー
タとを比較して、その比較結果により入力変化フラグを
セットしている。

【００３１】そして、親局２からのポーリングフレーム
を受信すると、まずは制御フィールド（ＣＮＦ）の送信
コマンドがある場合にはその送信コマンドに従って出力
データを取り込む一方、送信コマンドがない場合には出
力データの取り込みを行わない。

【００３２】また、制御フィールド（ＣＮＦ）の受信コ
マンドに従ってレジスタ等に記憶された入力変化フラグ
を判断し、入力変化フラグに“１”がセットされている
場合、すなわち現在の入力データと前回ポーリング時に
返送した入力データとが異なっている場合には、子局Ａ
は入力データをレスポンスフレームにセットして親局２
へ返送する。これに対し、入力変化フラグが“０”の場
合には、子局Ａは、入力データをセットせずにレスポン
スフレームを親局２へ返送する。

【００３３】このため、親局２では、子局Ａで入力変化
フラグが“１”にセットされている場合には（ステップ
１５０“Ｙes”）、子局Ａからレスポンスフレームが返
送されてきた際にレスポンスと入力データとを受信する
一方（ステップ１６０）、子局Ａで入力変化フラグが
“１”にセットされてない場合には（ステップ１５０
“Ｎｏ”）、子局Ａからレスポンスフレームが返送され
てきた際にレスポンスのみを受信して（ステップ１７
０）、続いて子局Ａとの通信処理を終了する（ステップ
１８０）。

【００３４】従って、子局Ａでは親局２へ返送すべき入
力データが前回ポーリング時に返送した入力データと較
べて変化してない場合には、当該入力データを返送しな
いため、そのデータの分だけレスポンスフレームが短く
なり、ポーリングタイムも短縮化される。

【００３５】そして、子局Ａとの通信処理の終了後は、
順次他の２台の子局Ｂ，Ｃとも子局Ａの場合と同様に通
信処理を行い（ステップ２００、３００）、それが終了
したら再度子局Ａとの通信処理（ステップ１００）に戻
る。

【００３６】次に、本システムによって通信サイクル時
間が従来方式と較べてどれ位短縮化されるかを、親局２
と、３台の子局Ａ〜Ｃとの間の通信を一例にして説明す
る。まず、図５に、各子局Ａ〜Ｃについての出力変化フ
ラグおよび入力変化フラグの条件を示す。つまり、子局
Ａについては親局２から送信される出力データが有り、
且つ、親局２へ返送すべき入力データも有り、子局Ｂに
ついてはそのような入出力データがなく、子局Ｃについ
ては親局へ返送すべき入力データのみがある、という条
件を示している。

【００３７】このような条件のもとで、本システムによ
ってデータ通信が実行された場合、通信されるフレーム
および１通信サイクル時間は、図６に示すようになる。
なお、同図および次に説明する図７では、コマンドおよ
びデータ以外の命令にかかるプリアンプル（Ｐ）やシン
クロナス・キャラクタ（ＳＹＮ）等のレスポンスを省略
して示している。

【００３８】つまり、まず、親局２と子局Ａとの間で通
信されるフレームは、出力変化フラグおよび入力変化フ
ラグが“１”にセットされているため（図５参照）、送
信コマンド、出力（ＯＵＴ）データ、受信コマンド、お
よび入力（ＩＮ）コマンドからなる。ここで、それらの
フレームを合わせた通信時間をＴａとする。

【００３９】また、子局Ｂとの間で通信されるフレーム
は、出力変化フラグおよび入力変化フラグがともに
“０”のままのため（図５参照）、親局からは受信コマ
ンドのみが送信され、出力データも送信されず、かつ、
入力データも返送されてこないため、受信コマンドのみ
となる。よって、子局Ｂにかかる通信時間は、受信コマ
ンドのみの通信時間Ｔｂとなる。

【００４０】さらに、子局Ｃとの間で通信されるフレー
ムは、出力変化フラグに“１”がセットされてなく、入
力変化フラグに“１”がセットされているため（図５参
照）、親局からは受信コマンドのみがポーリングフレー
ムにセットされて送信され、レスポンスフレームに入力
データがセットされて返送されてくる。よって、子局３
にかかる通信時間は受信コマンドと入力データとを合わ
せた時間Ｔｃとなる。

【００４１】これに対し、このような条件（図５参照）
で従来のリモートＩ／Ｏシステムにより通信した場合に
は、図７に示すようになる。つまり、従来のシステムに
よれば、各子局Ａ〜Ｃでは出力変化フラグおよび入力変
化フラグの値にかかわらず、各々、送信コマンド、出力
データ、受信コマンド、および入力データのフレームが
送信される。

【００４２】従って、本システムによる１通信サイクル
時間Ｔ＝Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃと、従来のシステムによる１
通信サイクル時間Ｔ' ＝Ｔａ' （Ｔａ）＋Ｔｂ' ＋Ｔ
ｃ' とを比較すれば明らかになるように、本システムで
は、子局へ送信すべき出力データが前回ポーリング時の
出力データと変わらない場合、および親局へ返送すべき
入力データが前回ポーリング時の入力データと変わらな
い場合には、図２で説明したように通信フレーム中の大
部分を占める数１０〜数１０００バイトの出力データお
よび入力データが送信されないため、その分だけ通信フ
レームが短くなり、ポーリングサイクルタイム、すなわ
ち通信サイクルタイムが短縮化されることになる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、親局
において子局へ送信すべき出力データが当該子局におけ
る前回ポーリング時の出力データと較べて変化してない
場合には当該出力データが送信されず、また子局におい
て親局へ返送すべき入力データが当該子局における前回
ポーリング時の入力データと較べて変化してない場合に
は当該入力データが返送されないようにしたため、その
出力データおよび入力データの分だけ通信フレームが短
くなり、親局と子局との通信サイクルタイムが短縮化さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＰＣのリモートＩ／Ｏシステムの
一実施例を示す説明図。

【図２】通信フレームの詳細な構造を示す説明図。

【図３】（ａ），（ｂ）各々、入力および出力変化フラ
グの設定手順を示す説明図。

【図４】親局における通信処理の手順を示すフローチャ
ート。

【図５】各子局Ａ〜Ｃについて入力および出力変化フラ
グの条件を示す説明図。

【図６】本システムによって通信されるフレームを簡略
化して示す説明図。

【図７】従来のＰＣのリモートＩ／Ｏシステムによって
通信されるフレームを簡略化して示す説明図。

【図８】従来のＰＣのリモートＩ／Ｏシステムの構成を
示す説明図。

【符号の説明】

１ ＰＣ本体 ２ 親局 ３ 子局 ３ａ 入力ユニット ４ 通信ケーブル ２１ ＭＰＵ（出力変化フラグ設定手段、ポーリング送
信手段） ２３ 共有ＲＡＭ（出力データメモリ） ３１ ＭＰＵ（入力変化フラグ設定手段、レスポンス返
送手段） ３３ 入力データメモリ Ａ〜Ｃ 子局

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被制御機器を制御するプログラマブル・
   コントローラに直接接続される親局と、当該親局と通信
   ケーブルを介して接続されると共に複数の入力ユニット
   が接続される子局とからなり、上記親局はポーリング／
   セレクション方式によって上記プログラマブル・コント
   ローラからの出力データを各子局へ送信すると共に、各
   子局が入力ユニットを介し取り込んだ入力データを受信
   して、上記プログラマブル・コントローラが入出力デー
   タをリフレッシュできるようにしたプログラマブル・コ
   ントローラのリモートＩ／Ｏシステムにおいて、 上記親局は、 上記プログラマブル・コントローラから子局へ送信すべ
   き出力データを記憶する出力データメモリと、 上記出力データメモリに記憶された出力データと、前回
   のポーリング時に当該子局へ送信した出力データとを比
   較して、データの値が変化している場合には出力変化フ
   ラグを設定する出力変化フラグ設定手段と、 上記出力変化フラグ設定手段によって出力変化フラグが
   設定されたか否かを判断して、出力変化フラグが設定さ
   れている場合には出力データメモリに記憶された出力デ
   ータをポーリングフレームに設定して送信する一方、出
   力変化フラグが設定されていない場合には出力データを
   ポーリングフレームに設定せずに送信するポーリング手
   段とを具備する一方、 上記子局は、 上記入力ユニットを介し取り込んだ入力データを記憶す
   る入力データメモリと、 上記入力データメモリに記憶された入力データと、前回
   のポーリング時に返送した入力データとを比較して、デ
   ータの値が変化している場合には入力変化フラグを設定
   する入力変化フラグ設定手段と、 上記入力変化フラグ設定手段によって入力変化フラグが
   設定されたか否かを判断して、入力変化フラグが設定さ
   れている場合には上記入力データメモリに記憶された入
   力データをレスポンスフレームに設定して返送する一
   方、入力変化フラグが設定されていない場合には入力デ
   ータをレスポンスフレームに設定せずに返送するレスポ
   ンス手段とを具備する、 ことを特徴とするプログラマブル・コントローラのリモ
   ートＩ／Ｏシステム。
2. 【請求項２】 被制御機器を制御するプログラマブル・
   コントローラに接続可能で、かつ、ポーリング／セレク
   ション方式によって該プログラマブル・コントローラか
   らの出力データを子局へ送信し、この子局が入力ユニッ
   トを介し取り込んだ入力データを受信する親局であっ
   て、上記プログラマブル・コントローラ から子局へ送信すべ
   き出力データを記憶する出力データメモリと、 上記出力データメモリに記憶された出力データと、前回
   のポーリング時に子局へ送信した出力データとを比較し
   て、データの値が変化している場合には出力変化フラグ
   を設定する出力変化フラグ設定手段と、 上記出力変化フラグ設定手段によって出力変化フラグが
   設定されたか否かを判断して、出力変化フラグが設定さ
   れている場合には出力データメモリに記憶された出力デ
   ータをポーリングフレームに設定して送信する一方、出
   力変化フラグが設定されていない場合には出力データを
   ポーリングフレームに設定せずに送信するポーリング手
   段とを具備することを特徴とするプログラマブル・コン
   トローラのリモートＩ／Ｏシステムの親局。