JPH02208704A - プログラマブルコントローラのｉ／ｏバス拡張装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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における基本ベ
ースと増設ベースとをバスラインで接続するＩ／Ｏバス
拡張装置に関するものである。

〔従来の技術〕

プログラマブルコントローラは、基本ベースにコントロ
ールユニットや電源ユニットを実装すすると共に、必要
な場合にＩ／Ｏユニットを実装するようになっている。

このＩ／Ｏユニットは、基本ベース内部のＩ／Ｏバスに
外部の被制御対象機器等を接続するためのインターフェ
イスである。

ところで、被制御対象機器が多いために基本ベースにＩ
／Ｏユニットが実装しきれない場合や、離れた場所の被
制御対象機器を操作しようとする場合等には、その機器
とのインターフェイスとなるＩ／Ｏユニットを基本ベー
スとは別個の増設ベースに実装し、この基本ベースと増
設ベースのＩ／Ｏバス間を接続することになる。

そこで、従来は、このような基本ベースと増設ベースの
Ｉ／Ｏバス間をＴＴＬ又はＣ−ＭＯＳ等による不平衡伝
送方式によりＰＷＢ　［ｐｒｉｎｔｅｄｗｉｒｉｎｇ　
ｂｏａｒｄ］又はケーブルを介して接続してぃた。また
、離れた場所の機器を操作する場合には、ＣＰＵ内蔵の
通信ユニットを介してシリアル伝送方式によりＩ／Ｏバ
ス間を接続していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、不平衡伝送方式は、単一の信号線を用いるも
のなのでノイズに弱く、一般にプログラマブルコントロ
ーラのように数百ｋＨｚ以上の高速信号を扱う場合には
数ｍ程度の伝送が限界である。

従って、従来のように不平衡伝送方式によって基本ベー
スと増設ベースのＩ／Ｏバス間を接続したのでは、離れ
た場所に設置された被制御対象機器を操作することがで
きないという問題点が生じる。

また、シリアル伝送方式によって基本ベースと増設ベー
スとの接続を行った場合には、通信ユニットでの信号の
パラレル−シリアル変換や所定の通信プロトコルに基づ
く処理のために時間遅延が生じる。

従って、この場合には、被制御対象機器の完全なリアル
タイムによるリモートＩ／Ｏ制御が困難になると共に、
ＣＰＵ内蔵の通信ユニットが高価になるという問題点が
生じていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るプログラマブルコントローラのＩ／Ｏバス
拡張装置は、上記課題を解決するために、コントロール
部が実装された基本ベース部と増設用のＩ／Ｏ部が実装
された増設ベース部とにおける不平衡型のＩ／Ｏバスに
、各バスラインの単一信号を差動信号に変換して差動信
号線に出力し、各差動信号線の差動信号を単一信号に変
換してＩ／Ｏバスに出力する不平′＃１／平衡変換ユニ
ットがそれぞれ接続され、基本ベース部における不平衡
／平衡変換ユニットの差動信号線と各増設ベース部にお
ける不平衡／平衡変換ユニットの差動信号線同士が接続
されたことを特徴としている。

〔作　用〕

基本ヘース部と各増設ベース部では、不平衡／平衡変換
ユニットがＩ／Ｏバス側の各単一信号線を、その入出力
方向に応じてライントライバ若しくはラインレシーバ又
はその両者を介してそれぞれ差動信号線に接続している
。そして、基本ベース部における不平衡／平衡変換ユニ
ットの差動信号線と各増設ベース部における不平衡／平
衡変換ユニットの差動信号線は、それぞれ互いに接続さ
れている。すると、Ｉ／Ｏバス上の各単一信号は、一方
の不平衡／平衡変換ユニットで一旦差動信号に変換され
、各差動信号線を介して他方の不平衡／平衡変換ユニッ
トに伝送される。他方の不平衡／平衡変換ユニットでは
、この差動信号を再び単一信号に戻してＩ／Ｏバスに出
力する。従って、基本ベース部の不平衡／平衡変換ユニ
ットと増設ベース部の不平衡／平衡変換ユニットの間は
、平衡伝送方式によって接続されることになる平衡伝送
方式は、単一の信号を互いに逆相となる差動信号に変換
して伝送するので、差動信号線に同相で加わるノイズを
容易に除去することができる。従って、この平衡伝送方
式で基本ベース部と増設ベース部とを接続すれば、長距
離高速伝送が可能となる。

また、基本ベース部と各増設ベース部のＩ／Ｏバス間は
、パラレルのまま接続されるので、シリアル伝送方式の
場合のような時間遅延も生じない。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

本実施例のプログラマブルコントローラにおける基本ベ
ース１と増設ベース２・２との接続状態を第３図に示す
。

各増設ベース２には、電源ユニット３と複数のＩ／Ｏユ
ニット４・・・が実装されている。電源ユニット３は、
増設ベース２内の各ユニットに電源を供給するための装
置である。各Ｉ／Ｏユニット４は、増設ベース２内でＩ
／Ｏバスを介して接続されている。そして、この各Ｉ／
Ｏユニット４は、図示しない外部の被制御対象機器と接
続されることにより、Ｉ／Ｏバスとのインターフェイス
となる。

基本ベースｌには、増設ベース２と同様の電源ユニット
３と複数のＩ／Ｏユニット４・・・に加ｔ、コントロー
ルユニット５が実装されている。そして、各Ｉ／Ｏユニ
ット４及びコントロールユニ・ント５は、基本ベース１
内でＩ／Ｏバスを介して接続されている。このコントロ
ールユニット５は、内部にＣＰＵを有し、シーケンスプ
ログラムに基づいて基本ベース１及び増設ベース２・２
に実装されたＩ／Ｏユニット４・・・の入出力制御を行
う装置である。従って、このコントロールユニット５を
実装した基本ベース１側がプログラマブルコントローラ
の基本ベース部となり、増設用のＩ／Ｏユニット４・・
・を実装した増設ベース２・２側は増設ベース部となる
。

これらの基本ベース１及び増設ベース２・２には、それ
ぞれＩ／Ｏバス拡張ユニット６・・・が実装されている
。各Ｉ／Ｏバス拡張ユニット６は、実装された基本ベー
スｌ内又は増設ベース２内で■／Ｏバスに接続されてい
る。また、各Ｉ／Ｏバス拡張ユニット６には、２個ずつ
のコネクタ７・７が設けられている。そして、各Ｉ／Ｏ
バス拡張ユニット６に設けられたコネクタ７・７間をそ
れぞれＩ／Ｏ増設ケーブル８で接続することにより、基
本ベース１と各増設ベース２・２間が接続されることに
なる。なお、Ｉ／Ｏバス拡張ユニット６上の２個のコネ
クタ７・７間は、後に説明するように内部で各信号線が
直結されているので、基本ベース１と接続された１台の
増設ベース２を介して他の増設ベース２を接続した場合
にも、この他の増設ベース２は、基本ベース１と接続さ
れたことになる。

上記基本ベース１に実装されたＩ／Ｏバス拡張ユニット
６の内部構成を第１図に基づいて説明する。

基本ベース１のＩ／Ｏバスは、Ｉ／Ｏバス拡張ユニット
６のＩ／Ｏバス接続コネクタ１１に接続されている。

Ｉ／Ｏバス拡張ユニット６の内部では、このＩ／Ｏバス
接続コネクタ１１からのデータバス１２が前記コネクタ
７・７及び終端コネクタ１３との間で、ライントライバ
１４及びラインレシーバ１５を介して接続されている。

データバス１２は、双方向の伝送が行われるために、並
列に接続されたライントライバ１４及びラインレシーバ
１５が必要となる。ライントライバ１４は、差動出力を
有する複数のドライバからなり、各ドライバは、バスラ
インの各単一信号を差動信号に変換するようになってい
る。また、ラインレシーバ１５は、差動入力を有する複
数のレシーバからなり、各レシーバは、各差動信号を単
一信号に変換するようになっている。従って、データバ
ス１２は、ライントライバ１４及びラインレシーバ１５
よりＩ／Ｏバス接続コネクタ１１側ではバスラインがそ
れぞれ単一信号線で構成され、コネクタ７側では差動信
号線で構成されることになる。

Ｉ／Ｏバス接続コネクタ１１からのコントロールバスは
、増設ベース２側への出力信号線１６ａと基本ベース１
への入力信号線１６ｂとに分けられている。そして、こ
のコントロールバスの各出力信号線１６ａは、ライント
ライバ１７を介して、前記コネクタ７・７及び終端コネ
クタ１３に接続されている。また、コントロールバスの
各入力信号線１６ｂは、ラインレシーバ１８を介して、
同じコネクタ７・７及び終端コネクタ１３に接続されて
いる。このライントライバ１７及びラインレシーバ１８
も、それぞれ前記ライントライバ１４及びラインレシー
バ１５と同様の構成である。

そして、コントロールバスは、ライントライバ１７とラ
インレシーバ１８の左右によってそれぞれ単一信号線と
差動信号線で構成されることになる。

Ｉ／Ｏバス接続コネクタ１１からのＰＣバス１９は、コ
ネクタ７・７．に直接接続されている。このＰＣバス１
９は、プログラマブルコントローラにおけるプログラマ
等の周辺ツール用の信号線であり、前記コントロールユ
ニット５内に設けられた不平衡／平衡変換ユニットによ
り既に平衡伝送方式のシリアル通信線となっているので
、そのままコネクタ７・７に接続されることになる。

各ライントライバ１４・１７及びラインレシーバ１５・
１８のゲートイネーブル信号入力には、ゲート制御回路
２０のゲート制御出力が接続されている。ゲート制御回
路２０は、プログラム可能なセミカスタムのゲート回路
であり、コントロールバス上の信号をデコードしてそれ
ぞれゲート制御出力からゲートイネーブル信号を出力す
るようになっている。なお、このゲート制御回路２０に
接続されたＬＥＤ２１は、正常動作している場合にＩ／
Ｏバス拡張ユニット６のパネル面で点灯するモニタ用の
ＬＥＤである。

コネクタ７・７には、前記のようにＩ／Ｏ増設ケーブル
８・８の一端がそれぞれ接続される。各Ｉ／Ｏ増設ケー
ブル８は、差動信号線を複数併設した平衡伝送型の信号
線である。終端コネクタ１３は、このＩ／Ｏバス拡張ユ
ニット６が終端局となる場合に、終端抵抗（４７０Ω）
を接続するためのコネクタである。なお、この終端コネ
クタ１３は、第３図では図示を省略している。また、Ｉ
／Ｏバス接続コネクタ１１の電源線２２は、図示を省略
しているが、！／Ｏバス拡張ユニット６の内部回路及び
コネクタ７・７に接続している。

次に、増設ベース２に実装されたＩ／Ｏバス拡張ユニッ
ト６の内部構成を第２図に基づいて説明する。

増設ベース２のＩ／Ｏバスは、Ｉ／Ｏバス拡張ユニット
６のＩ／Ｏバス接続コネクタ３１に接続されている。

Ｉ／Ｏバス拡張ユニット６の内部では、このＩ／Ｏバス
接続コネクタ３１からのデータバス３２がコネクタ７・
７及び終端コネクタ３３との間で、ライントライバ３４
及びラインレシーバ３５を介して接続されている。そし
て、これによってデータバス３２が前記第１図の場合と
同様に双方向の伝送を可能としている。上記ライントラ
イバ３４及びラインレシーバ３５は、それぞれ第１図で
示したライントライバ１４及びラインレシーバ１５と同
様の構成である。そして、データバス３２は、これらラ
イントライバ３４とラインレシーバ３５の左右によって
それぞれ単一信号線と差動信号線で構成されることにな
る。

Ｉ／Ｏバス接続コネクタ３１からのコントロールバスは
、基本ベース１側への出力信号線３７ａと増設ベース２
への入力信号線３７ｂとに分けられている。そして、こ
のコントロールバスの各出力信号線３７ａは、ライント
ライバ３８を介して、前記コネクタ７・７及び終端コネ
クタ３３に接続されている。また、コントロールバスの
各入力信１ｉ３７ｂは、ラインレシーバ３９を介して、
同じコネクタ７・７及び終端コネクタ１３に接続されて
いる。上記ライントライバ３８及びラインレシーバ３９
も、それぞれ第１図で示したライントライバ１４及びラ
インレシーバ１５と同様の構成である。そして、コント
ロールバスは、これらライントライバ３８とラインレシ
ーバ３９の左右によってそれぞれ単一信号線と差動信号
線で構成されることになる。

Ｉ／Ｏバス接続コネクタ３１からのＰＧババス１は、前
記第１図の場合と同様にコネクタ７・７に直接接続され
ている。また、このＰＧババス１は、プログラマ用コネ
クタ４２及び終端コネクタ３３にも直接接続されている
。プログラマ用コネクタ４２は、図示しないプログラマ
を接続するためのコネクタである。

各ライントライバ３４・３８及びラインレシーバ３８・
３９のゲートイネーブル信号入力には、ゲート制御電源
ダウン検出回路４３のゲート制御出力が接続されている
。ゲート制御回路４３は、前記第１図に示したゲート制
御回路２０と同様にコントロールバス上の信号等をデコ
ードしてそれぞれゲート制御出力からゲートイネーブル
信号を出力するようになっている。また、このゲート制
御回路４３は、増設ベース２に実装された前記電源ユニ
ット３に異常を生じたことを検出する機能も有している
。さらに、このゲート制御回路４３とＩ／Ｏバス接続コ
ネクタ３１との間は、ラック番号バス４４によって接続
され、このラック番号バス４４には、ラック番号設定ス
イッチ４５が接続されている。このラック番号設定スイ
ッチ４５は、増設ベース２側からの設定操作により、基
本ベース１のコントロールユニット５がこの増設ベース
２の！／Ｏユニット４・・・にアクセスする際のアドレ
スを設定するためのものである。従って、ゲート制御回
路４３がゲートイネーブル信号を出力する際には、この
ラック番号設定スイッチ４５での設定値も参照すること
になる。なお、このゲート制御回路４３に接続されたＬ
ＥＤ４６は、正常動作している場合にＩ／Ｏバス拡張ユ
ニ・ント６のパネル面で点灯するモニタ用のＬＥＤであ
る。

コネクタ７・７には、第１図に示したＩ／Ｏ増設ケーブ
ル８の他端や他の増設ベース２に実装されたＩ／Ｏバス
拡張ユニット６と接続するためのＩ／Ｏ増設ケーブル８
の一端がそれぞれ接続される。終端コネクタ３３は、第
１図の場合と同様にこのＩ／Ｏバス拡張ユニット６が終
端局となる場合に終端抵抗を接続するためのコネクタで
ある。

なお、この終端コネクタ３３と前記プログラマ用コネク
タ４２は、第３図では図示を省略している。また、Ｉ／
Ｏバス接続コネクタ３１の電源線４７も、図示を省略し
ているが、Ｉ／Ｏバス拡張ユニット６の内部回路及びコ
ネクタ７・７に接続している。

上記構成のＩ／Ｏバス拡張ユニット６の動作を説明する
。

基本ベース１から増設ベース２にデータを転送する場合
、基本ベース１のＩ／Ｏバス上のデータ信号及び各種コ
ントロール信号は、Ｉ／Ｏバス接続コネクタ１１を介し
てデータバス３２上及びコントロールバスの出力信号線
１６ａ上に送出される。そして、ゲート制御回路２０が
ライントラ・イバ１４及びライントライバ１７にゲート
イネーブル信号を発すると、これらのデータ信号及びコ
ントロール信号がそれぞれ単一信号から差動信号に変換
され、コネクタ７に送られる。このため、基本ベース１
と増設ベース２とを接続するＩ／Ｏ増設ケーブル８上で
は、これらのデータ信号及びコントロール信号が平衡伝
送方式によってパラレルに伝送されることになる。

増設ベース２のＩ／Ｏバス拡張ユニット６では、これら
のデータ信号及びコントロール信号がコネクタ７を介し
てデータバス３２上及びコントロールバスの入力信号線
３７ｂ上に送り込まれる。

そして、ゲート制御回路４３がラインレシーバ３５及び
ラインレシーバ３９にゲートイネーブル信号を発すると
、これらのデータ信号及びコントロール信号がそれぞれ
差動信号から単一信号に変換され、Ｉ／Ｏバス接続コネ
クタ３１に送られる。

このため、データ信号及びコントロール信号は、再び不
平衡型の信号として増設ベース２のＩ／Ｏバスに送り出
される。

この際増設ベース２側から発せられるコントロール信号
は、ライントライバ３８によって平衡型の信号に変換さ
れ、Ｉ／Ｏ増設ケーブル８を介して基本ベースｌ側のラ
インレシーバ１８で再び不平衡型の信号としてＩ／Ｏバ
スに送られる。

また、増設ベース２から基本ベース１にデータを転送す
る場合も、上記と同様の動作でＩ／Ｏ増設ケーブル８上
を平衡伝送方式によってパラレルに伝送されることにな
る。

この結果、Ｉ／Ｏ増設ケーブル８上では、各信号が互い
に逆相の差動信号として伝送されるので、受信側でのノ
イズの除去が容易となり、長距離伝送が可能となる。ち
なみに、本実施例の場合であれば、総延長約２００ｍ程
度の伝送が可能である。

また、基本ベースｌと増設ベース２とは、Ｉ／Ｏ増設ケ
ーブル８を介してパラレルに接続されるので、シリアル
伝送方式を用いた場合のような時間遅延がなくなり、基
本ベースｌ上のコントロールユニット５によって増設ベ
ース２上のＩ／Ｏユニット４に接続された被制御対象機
器のリアルタイム・リモートＩ／Ｏ制御が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明に係るプログラマブルコントローラのＩ／Ｏバス
拡張装置は、以上のように、コントロール部が実装され
た基本ベース部と増設用のＩ／Ｏ部が実装された増設ベ
ース部とにおける不平衡型のＩ／Ｏバスに、各バスライ
ンの単一信号を差動信号に変換して差動信号線に出力し
、各差動信号線の差動信号を単一信号に変換してＩ／Ｏ
バスに出力する不平衡／平衡変換ユニットがそれぞれ接
続され、基本ベース部における不平衡／平衡変換ユニッ
トの差動信号線と各増設ベース部における不平衡／平衡
変換ユニットの差動信号線同士が接続された構成をなし
ている。

これにより、基本ベース部の不平衡／平衡変換ユニット
と各増設ベース部の不平衡／平衡変換ユニットとの間を
ノイズに強い平衡伝送方式とすることができるので、長
距離伝送が可能となる。また、基本ベース部のＩ／Ｏバ
スと各増設ベース部のＩ／Ｏバスは、パラレルのままで
接続されるので、シリアル伝送方式の場合のような時間
遅延が生じない。

従って、本発明によれば、基本ベース部から離れた場所
に設置された被制御対象機器に対して、時間遅延のない
リアルタイム・リモートＩ／Ｏ制御が可能になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図は基本ベースに実装するＩ／Ｏバス拡張ユニ
ットのブロック図、第２図は増設ベースに実装スるＩ／
Ｏバス拡張ユニットのフロック図、第３図は基本ベース
と増設ベースとがＩ／Ｏバス拡張ユニットを介して接続
されたプログラマブルコントローラの斜視図である。 １は基本ベース、２は増設ベース、４はＩ／Ｏユニット
（Ｉ／Ｏ部）、５はコントロールユニット（コントロー
ル部）、６はＩ／Ｏバス拡張ユニット（不平衡／平衡変
換ユニット）、８はＩ／Ｏ増設ケーブル（差動信号線）
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コントロール部が実装された基本ベース部と増設用
   のＩ／Ｏ部が実装された増設ベース部とにおける不平衡
   型のＩ／Ｏバスに、各バスラインの単一信号を差動信号
   に変換して差動信号線に出力し、各差動信号線の差動信
   号を単一信号に変換してＩ／Ｏバスに出力する不平衡／
   平衡変換ユニットがそれぞれ接続され、基本ベース部に
   おける不平衡／平衡変換ユニットの差動信号線と各増設
   ベース部における不平衡／平衡変換ユニットの差動信号
   線同士が接続されたことを特徴とするプログラマブルコ
   ントローラのＩ／Ｏバス拡張装置。