JPH0817399B2 - 直列制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プレス、工作機械、建設機械、船舶航空
機等の各種機械の集中管理システムおよび無人搬送装
置、無人倉庫等の集中管理システムに採用して好適な直
列制御装置に関する。

〔従来の技術〕

プレス、工作機械、建設機械、船舶、航空機、無人搬
送装置、無人倉庫等を集中管理する場合、装置各部の状
態を検出する多数のセンサおよび装置各部の状態を制御
する多数のアクチュエータが必要となる。このセンサお
よびアクチュエータの数は例えばプレスを考えた場合30
00以上にも及び、他の装置においては更に多数となるも
のもある。

従来、この種の装置を集中管理する集中管理システム
は上述した多数のセンサおよびアクチュエータをメイン
コントローラに接続し、多数のセンサ出力をメインコン
トローラで収集すると共に、メインコントローラからの
信号により多数のアクチュエータを制御するように構成
されている。

かかる従来の集中管理システムの場合、センサの数お
よびアクチュエータの数が厖大になると、メインコント
ローラとセンサおよびアクチュエータを結ぶ配線の数も
厖大となり、その配線長も非常に長いものとなる。また
メインコントローラの入出力部の構成も非常に複雑とな
る。

そこで、複数のノードを直列に接続すると共に各ノー
ドに１乃至複数のセンサおよびアクチュエータを接続
し、これらノードをメインコントローラを介して環状に
接続し、このメインコントローラからの信号によって各
ノードを制御するようにした構成が考えられている。か
かる構成の場合、基本的にはメインコントローラは信号
入力線と出力線だけでよく、また各ノードは、センサ、
アクチュエータの近くに配置できるため、配線長を大幅
に短縮することができる。

しかし、上記ノードを直列に接続する構成をとる場
合、各センサの出力の収集の同時性および各アクチュエ
ータの制御の同時性をいかにして確保するかが問題とな
る。例えば、各ノードにアドレスを割当てて、このアド
レスに基づき各ノードを制御する構成を考えると、この
アドレス処理のための時間遅れが問題となり、各センサ
の出力の収集および各アクチュエータの制御に関して満
足すべき同時性を確保することはできない。

そこで、発明者等は、各ノードを直列に接続する構成
をとりながらも各ノードにアドレスを割当てるという発
想を捨て、各ノードをその接続の順番によって識別する
ようにし、これによってアドレス処理を不要にすると共
にアドレス処理に伴う時間遅れを解消し、さらにはノー
ドの構成を大幅に簡略化できるようにした直列制御装置
を提案している。

この装置によれば、各ノードは上流側のノードからの
信号に自ノード内のセンサの出力信号を所定のルールに
基づいて順次付加し、また上流側のノードからの信号の
うち自ノードに対する信号を所定のルールに基づいて順
次抜取り、自ノード内のアクチュエータに出力するとい
う構成をとる。この場合、各ノードにはアドレスは全く
不要となり、また、アドレス処理が不要となるため各ノ
ードにおける時間遅れはタイミング合せのみの非常に小
さなものとなり、またノードの構成も非常に簡単なもの
となる。

ところで、上記構成をとる場合、各ノードと自ノード
との環状の伝送線との間に断線事故が生じると、上流側
のノードからの信号が一定時間以上全く受信されなくな
るため、自ノード内のアクチュエータは断線事故直後の
状態に保持される。しかし、断線事故部位より上流側の
ノードにおいては主制御装置との伝送路が正常に保たれ
ているため、主制御装置からの信号に応じた動作を継続
する。このため、システム全体では、主制御装置からの
信号によって動作しているノードと断線事故直前の状態
で停止しているノードとが混在することになり、全ノー
ドの動作の組合せによって実現される動作が誤動作とな
ってしまい、装置自体や制御対象物の損傷などの事故を
発生させる問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、従来の直列制御装置では各ノードと伝
送線との間に断線事故が生じると、主制御装置からの信
号によって動作を継続しているノードと、断線事故直前
の状態で停止しているノードが混在するようになるた
め、システム全体では誤動作となり、装置自体や制御対
象物の損傷などの事故を発生させるという問題があっ
た。

この発明は、断線事故が生じても装置自体や制御対象
物の損傷等を防止できる直列制御装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、環状の１本の一方向伝送線に主制御装
置と複数のノードを接続し、各ノードは主制御装置から
送信される時系列の情報のうち自ノード向けの情報を抽
出し、自ノードに接続された端末装置を制御すると共
に、該端末装置の出力情報を自ノードに対応したタイム
スロットに挿入して伝送線に送出し、下流側の他のノー
ドを介して主制御装置に送信する直列制御装置におい
て、 各ノードは、自ノードと伝送線との間に断線事故が生
じたことを検出する断線検出手段と、この断線検出手段
の断線検出信号によって断線コード及び断線位置コード
を含む断線事故情報を生成し、この断線事故情報を下流
側のノードまたは主制御装置に送信する断線事故情報送
信手段と、自ノード内の断線検出手段から断線検出信号
が入力されたとき、または上流側のノード及び主制御装
置のいずれかから送信された断線事故情報を受信した時
に自ノードに接続された端末装置を安全側に作動させる
制御手段と、上流側のノード及び主制御装置のいずれか
から送信された断線事故情報を受信すると、断線事故情
報内の断線位置コードを＋１して下流側のノードまたは
主制御装置に送信する断線位置コード更新手段とを具
え、 前記主制御装置は、主制御装置と下流側の隣のノード
との間の伝送線に断線事故が生じたことを検出する断線
検出手段と、断線事故情報を受信したとき、受信された
断線事故情報内の断線位置コードに基づいて断線中か断
線復旧済みかを判定する判定手段と、主制御装置内の断
線検出手段から断線検出信号が入力されたとき、または
断線事故情報を受信したときに、断線コード及び断線位
置コードを含む断線事故情報を生成し、この断線事故情
報を断線事故箇所の上流側のノードに対し、前記判定手
段により断線復旧済みと判定されるまで断線事故情報を
送信する断線事故情報送信手段と、を具えるようにす
る。

〔作用〕

各ノードは、自ノードと伝送線との間の断線事故を検
出すると、断線事故情報を下流側のノードに順次に伝送
し、主制御装置に通知する。主制御装置は断線事故の上
流側のノードに断線事故情報を伝送する。

断線事故を検出したノードは自ノードの端末装置を強
制的に安全側に作動させる。また、断線事故情報を受信
したノードも自ノードの端末装置を強制的に安全側に作
動させる。

これにより、全ノードの端末装置（例えば、アクチュ
エータ）は安全側に作動し、システム全体は停止状態と
なる。また、主制御装置は、断線事故情報内の断線位置
コードに基づいて断線中か断線復旧済みかを判定する。
これによりシステムの誤動作による装置自体や制御対象
の損傷を未然に防止すると共に、断線中か断線復旧済み
かが的確に判定される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、環
状の伝送線１に接続されたメインコントローラ２と、ｎ
個のノード３−１〜３−ｎとから成り、各ノード３−１
〜３−ｎには複数のセンサS1〜SiとアクチュエータA1〜
Akが接続されている。

メインコントローラ２は、第２図（ａ）に示すように
先頭にスタートコードST、次に各ノードに対する制御情
報DATA、次に情報部分の終りを示すストップコードSP、
最後にパリティチェック符号やCRC符号などのエラーチ
ェック符号ERCを配置した通信情報を伝送線１に送出す
る。この通信情報は伝送線１を介して各ノード３−１〜
３−ｎに直列に伝送される。

各ノード３−１〜３−ｎは伝送線１から通信情報を受
信すると、自ノードの接続番号に対応したタイムスロッ
トの制御情報を抜取り、この制御情報によってアクチュ
エータA1〜Akを制御する。また、自ノードの接続番号に
対応したタイムスロットにセンサS1〜Siの出力信号を挿
入し、下流側のノードに送信する。

従って、メインコントローラ２から送信した制御情報
DATAは、最下流側のノード３−ｎから出力される時には
各ノードのセンサ出力信号に入れ替っていることにな
る。メインコントローラ２はこのセンサ出力信号によっ
て各ノード３−１〜３−ｎの状態を把握し、次の制御ス
テップへ進む。

ここで、各ノード３−１〜３−ｎは自ノードと伝送線
１との間に断線事故が生じた場合、断線事故情報を下流
側のノードを介してメインコントローラ２に通知する。

例えば、第１図のノード３−２と３−１との間の伝送
線上で断線事故が生じた場合、ノード３−２が断線事故
情報の伝送源となり、第２図（ｂ）に示すように断線コ
ードBRKと断線位置コードNo.（０）とからなる断線事故
情報を送出し、その下流側のノード３−３〜３−ｎを介
してメインコントローラ２に送信する。

断線事故情報は下流側のノード３−３〜３−ｎで受信
されるが、これらのノードは該断線事故情報を受信する
と、自ノード内のアクチュエータA1〜Akを強制的に安全
側に作動させたうえ、断線位置コードNo.（０）を
「１」ずつ更新して下流側のノードに送信する。これに
よって、最下流のノード３−ｎからは第２図（ｃ）に示
すように断線位置コードが「No.（ｎ−２）」となった
断線事故情報が送信され、メインコントローラ２に入力
される。

メインコントローラ２は断線位置コードが「No.（ｎ
−２）」となっていることから、上流側から２番目のノ
ード３−２の直前と断線事故が生じているものと確認
し、その上流側のノード３−１に対してアクチュエータ
A1〜Akを安全側に作動させるための情報、すなわち第２
図（ｄ）に示すようにDATA＝０の情報を送信する。これ
により、ノード３−１はノード３−３〜３−ｎと同様に
して自ノードに接続されたアクチュエータA1〜Akを安全
側に作動させる。一方、断線事故情報の送信源となった
ノード３−２も自ノードに接続されたアクチュエータA1
〜Akを安全側に作動させる。

これにより、全ノードのアクチュエータA1〜Akが安全
側に作動した状態でシステムは停止する。

ここで、断線事故が発生したことは、上流側のノード
（最上流のノードについてはメインコントローラ）から
通信情報が所定時間以上送信されてこないことによって
容易に検出できるものである。但し、第１図の例でノー
ド３−２の直前で断線事故が生じた場合、過渡的にはノ
ード３−３〜３−ｎも断線事故が生じたものとして検出
するが、最終的にはノード３−２のみが断線事故情報の
送信源として固定され、他のノード３−３〜３−ｎは断
線検出状態から解放される。

第３図はノード３−１〜３−ｎの内部構成の一実施例
を示す構成図であり、上流側のノードからの通信情報は
入力回路30で受信される。この入力回路30は通信情報を
変調して送信する場合、これをNRZ符号に復調する回路
構成である。復調される通信情報はデータ処理回路31,
断線検知回路32,断線コード検出回路33,エラー判定回路
34に入力される。

データ処理回路31は復調された通信情報の中に含まれ
る全ノードに対する制御情報DATAのうち自ノードに対す
る制御情報DATAのみを抜取り、ラッチ回路35に保持させ
た後、センサS1〜Snの出力信号を自ノードに対応するタ
イムスロットに挿入し、出力回路36で変調して下流側の
ノードに送信する。ラッチ回路35は保持された制御情報
をゲート37,38を介してアクチュエータ駆動信号生成回
路39に送り、アクチュエータA1〜Akを駆動させる。

一方、エラー判定回路34はエラーチェック符号によっ
て受信制御情報DATAのエラーの有無を判定し、エラーが
発見されたならばゲート37を開き、ラッチ回路35からア
クチュエータ駆動信号生成回路39に対する制御情報の入
力を禁止する。

また、断線検知回路32は上流側のノードからの通信情
報がタイマ（図示せず）によって定めた一定時間以上に
亘って受信されない場合は、自ノードの上流側で断線事
故が生じたものとして検知し、データ処理回路31に第２
図（ｂ）で示したフレーム構成の断線事故情報を生成さ
せ、出力回路36を介して下流側のノードに送信させる。
さらに、断線検出信号をオアゲート40を介してアンドゲ
ート38に禁止入力として入力し、アンドゲート38が開い
ていたならば第４図のタイムチャートに示すように該ア
ンドゲート38を閉じさせ、アクチュエータA1〜Akの駆動
を停止させる。アクチュエータA1〜Akは駆動信号が停止
されると安全側に作動して停止する。

一方、第２図（ｂ）に示すようなフレーム構成の断線
事故情報が受信された場合、断線コード検出回路32がこ
の断線事故情報の中の断線コードBRKを検出し、自ノー
ドの上流側で断線事故が生じたものと認識し、断線検知
回路32の断線検出信号と同等の信号をオアゲート40に入
力し、アクチュエータA1〜Akの駆動を停止させる。

第５図はメインコントローラ２の内部構成の一実施例
を示す構成図であり、最下流側のノード３−ｎからの通
信情報は入力回路50で受信される。この入力回路50は通
信情報を変調して送信する場合、これをNRZ符号に復調
する回路構成である。復調された通信情報はフレーム処
理回路51,断線検知回路52,断線コード検出回路53に入力
される。

フレーム処理回路51の復調された通信情報の中に含ま
れる全ノードのセンサ出力信号により、全ノードの状態
を把握し、次のステップに進ませるための全ノードの制
御情報DATAを決定し、通常フレーム生成回路54で第２図
（ａ）い示したようなフレーム構成の通信情報を生成さ
せ、スイッチ55を介して出力回路56に入力し、該出力回
路56で例えばCMI符号に変換して最上流のノード３−１
に向けて送信させる。

断線検知回路52はノード３−１〜３−ｎの断線検知回
路32と同様にして最下流のノード３−ｎから一定時間以
上に亘って通信情報が入力されない場合は、ノード３−
ｎとの間で断線事故が生じないものとして検知し、停止
フレーム生成回路57に第２図（ｄ）で示したようなフレ
ーム構成の通信情報を生成させたうえ、断線検知信号を
オアゲート58を介してスイッチ55に入力し、スイッチ55
を「２」の位置に切替え、出力回路56から送信させる。
これは、断線コード検出回路53がノード３−ｎから断線
コードBRKを含む通信情報を検出した場合も同様であ
る。

第６図に断線検出時の各部の動作をタイムチャートで
示している。

なお、全ノードに対する制御情報DATAを「０」とした
第２図（ｄ）の通信情報を送信する代わりに、第２図
（ｂ）と同じフレーム構成の断線事故情報を生成して送
信し、断線事故部位の上流側のノードのアクチュエータ
を安全側に作動させるように構成してもよい。

第７図は第２図（ｂ）と同様の断線事故情報を送信す
るようにしたメインコントローラ２の他の実施例を示す
構成図であり、第５図の停止フレーム生成回路57に代え
て断線フレーム生成回路59が設けられている。また、断
線位置コードが「ｎ−１」以下であることを判定する断
線コード番号判定回路60が設けられている。

ここで、ノード３−１と３−２の間で断線事故が生じ
た場合、第８図に示すように最上流側のノード３−ｎか
らは断線位置コード＝ｎ−２の通信情報がメインコント
ローラ２に入力される。そこで、メインコントローラ２
はノード３−１のアクチュエータA1〜Akを安全側に作動
させるべく第８図中に示すように断線位置コード＝０の
断線事故情報を断線フレーム生成回路59で生成させて送
信する。

これにより、ノード３−１のアクチュエータA1〜Akは
安全側に作動して停止する。

この状態でノード３−１と３−２との間の断線事故が
復旧すると、第９図に示すようにメインコントローラ２
が送信した断線事故情報がノード３−１〜３−ｎを介し
て戻ってくる。この時、断線位置コードは「ｎ」に更新
されている。断線状態が継続している場合は、メインコ
ントローラ２に入力される断線事故情報の断線位置コー
ドは必ずｎ−１以下になる。断線コード番号判定回路60
は断線位置コードが「ｎ−１」以下であることを判定
し、「ｎ−１」以下の時には伝送路のいずれかで断線事
故が継続しているものと確認し、断線コード検出回路53
とオアゲート58との間に設けられたアンドゲート61を開
き、スイッチ55を「２」の位置に切替えさせ、断線フレ
ーム生成回路59で生成された断線事故情報を出力回路56
から信号させる。

しかし、断線位置コードガ「ｎ」であった場合には、
自分が送信した断線事故情報が戻ってきたことになるた
め、断線事故が復旧されたものと認識し、アンドゲート
61を閉じ、断線事故情報の送信を停止させる。

第10図に第７図の各部の動作をタイムチャートで示し
ている。

なお、上述した実施例において断線線はアクチュエー
タA1〜Akに対する駆動信号を停止させているが、安全側
が駆動状態となっているアクトュエータについては連続
駆動状態となるように構成することは言うまでもない。
これはゲート38をオアゲートに置換えればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、環状伝送線に
断線事故が発生したならば、その断線事故部位の下流側
のノードから断線事故情報を送信し、全ノードの端末装
置を安全側に強制的に作動させるようにしたため、シス
テムとしての誤動作による装置自体や制御対象の損失を
未然に防止することができる。またこの発明では、断線
事故情報内の断線位置コードに基づいて断線中か断線復
旧済みかを判定する判定手段を制御装置に設けるように
したので、断線通中か断線復旧済みかが的確に判定され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は通常
の通信情報および断線時の通信情報のフレーム構成図、
第３図ノードの内部構成の一実施例を示す構成図、第４
図はノードの各部の動作を示すタイムチャート、第５図
はメインコントローラの内部構成の一実施例を示す構成
図、第６図はメインコントローラ３の各部の動作を示す
タイムチャート、第７図はメインコントローラの他の実
施例を示す構成図、第８図および第９図は第７図のメイ
ンコントローラにおいて断線時と復旧時に送信される断
線事故情報の変化を示す図、第10図は第７図のメインコ
ントローラの各部の動作を示すタイムチャートである。 １……伝送線、２……メインコントローラ、３−１〜３
−ｎ……ノード、S1〜Si……センサ、A1〜Ak……アクチ
ュエータ、32,55……断線検知回路、33,53……断線コー
ド検出回路、38……ゲート、57……停止フレーム生成回
路、59……断線フレーム生成回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状の１本の一方向伝送線に主制御装置と
   複数のノードを接続し、各ノードは主制御装置から送信
   される時系列の情報のうち自ノード向けの情報を抽出
   し、自ノードに接続された端末装置を制御すると共に、
   該端末装置の出力情報を自ノードに対応したタイムスロ
   ットに挿入して伝送線に送出し、下流側の他のノードを
   介して主制御装置に送信する直列制御装置において、 各ノードは、 自ノードと伝送線との間に断線事故が生じたことを検出
   する断線検出手段と、 この断線検出手段の断線検出信号によって断線コード及
   び断線位置コードを含む断線事故情報を生成し、この断
   線事故情報を下流側のノードまたは主制御装置に送信す
   る断線事故情報送信手段と、 自ノード内の断線検出手段から断線検出信号が入力され
   たとき、または上流側のノード及び主制御装置のいずれ
   かから送信された断線事故情報を受信した時に自ノード
   に接続された端末装置を安全側に作動させる制御手段
   と、 上流側のノード及び主制御装置のいずれかから送信され
   た断線事故情報を受信すると、断線事故情報内の断線位
   置コードを＋１して下流側のノードまたは主制御装置に
   送信する断線位置コード更新手段と、 を具え、 前記主制御装置は、 主制御装置と下流側の隣のノードとの間の伝送線に断線
   事故が生じたことを検出する断線検出手段と、 断線事故情報を受信したとき、受信された断線事故情報
   内の断線位置コードに基づいて断線中か断線復旧済みか
   を判定する判定手段と、 主制御装置内の断線検出手段から断線検出信号が入力さ
   れたとき、または断線事故情報を受信したときに、断線
   コード及び断線位置コードを含む断線事故情報を生成
   し、この断線事故情報を断線事故箇所の上流側のノード
   に対し、前記判定手段により断線復旧済みと判定される
   まで断線事故情報を送信する断線事故情報送信手段と、 を具えることを特徴とする直列制御装置。
2. 【請求項２】前記主制御装置は、 断線事故情報を受信したとき、この断線事故情報内の断
   線位置コードに基づいて断線位置を判定する断線位置判
   定手段を有する 請求項１記載の直列制御装置。