WO2005036288A1

WO2005036288A1 - シリアル通信による制御システム

Info

Publication number: WO2005036288A1
Application number: PCT/JP2003/013007
Authority: WO
Inventors: Satoshi Aoki; Syuya Sano
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2005-04-21
Also published as: JP4525593B2; JPWO2005036288A1; TW200514395A; US7574277B2; TWI240526B; CN100451892C; DE10394283B4; US20060262807A1; DE10394283T5; CN1839357A

Abstract

非常停止のための専用ラインを削減させるため、非常停止情報を通常のシリアルデータのフレーム内に搭載するＮＣ装置システムなどの制御システムにおいて、非常停止の信頼性をより向上させることを目的とする｡このため、クライアント制御装置に、ホスト制御装置または他のクライアント制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラーチェックデータを抽出する抽出手段１２５、１２６と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデータをチェックすることにより前記ホスト制御装置または他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，前記非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置または他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段１２８、１２９、１３０とを設けた。

Description

シリアル通信による制御システム

技術分野

この発明は、工作機械や産業用ロボットを駆動するためのモータ等を制御する、シリアル通信による制御シス明テムにおいて、非常時にモータ等を速やかに停止させ、また、動力を遮断するための非常停止情報を伝達する技術に関するものである。

書背景技術

この発明に関する技術を、数値制御装置システムを例にとって説明する。マシニングセンタや旋盤をはじめとする様々な工作機械において、実際にワーク

(被削材）を加工する際には、ワークを固定しているテーブルやチャック、そしてツール（工具）を駆動させる必要がある。加工を行うためにツールゃヮークをプログラム指令どおりに回転または位置制御する主軸モー夕やサーポモータがその役割を果たし、それらを実際に回転制御するための装置が駆動制御装置（第 1 1図の AMP1、 AMP2、 A M3、 AMP4、 AMP5) である。また、それらに指令を出力するのは数値制御装置（以下 NC装置）とよばれる制御装置である。第 1 1図は、従来の NC装置システムの構成図である。 2は NC装置から位蘆や速度などの制御指令や駆動制御装置からのデータ等を送受信するための入出力コネクタであり、 3はその NC装置や駆動制御装置間、または駆動制御装置間で制御情報等の送受信を行うための通信ケーカレである。 NC装置からの指令は、入出力コネクタ 2から出力され、通信ケーブル 3、入出力コネクタ 5を経由して各駆動制御装置に伝達される。その指令を受け取った各駆動制御装置は、その情報をもとに、モー夕制御部 10によってモータの駆動制御を行っている。そのときのモータからのフィードパックデータ等はモー夕制御部 10 から再び通信ケ一ブル 3、入出力コネクタ 5を経由して入出力コネクタ 2から NC装置に取り込まれる。！

' 非常停止の信号ラインは、非常停止信号発生及び伝達回路の何れかの位置で信号の中断が生じた場合には非常停止が指令されたものと判断するというフエィルセーフの観点から、制御データの通信ケーブル 3とは独立した専用の非常停止信号送受信ケーブルを設けていた。 1 は非常停止時に使用する非常停止スイッチであるが、この外部からの非常停止信号は、 NC装置に搭載されているレシーパ 8によって NC装置に取り込まれ、ドライバ 9によって非常停止信号送受信ケーブル 4を経由して駆動制御装置に出力される。同様に、各駆動制御装置は、レシーバ 6によって非常停止信号を受信し、ドライノ 7によって次の駆動制御装置に非常停止データを出力する。非常停止信号は、信頼性が最も重要であることから、誤動作を防ぐ必要がある。そのため、誤動作の要因となるノィズ等からの影響を抑えるために、 NCと駆動制御装置、及び駆動制御装置間の非常停止信号送受信ケ一ブル 4では、信号の電圧レベル等が駆動制御装置内で使用される制御信号よりも、はるかに高い電圧レベルで使用している。また、同様に誤動作を防ぐ目的で、差動信号として信号の送受信を行っている場合もある。そのため、このような電圧レベル、データ形式の違いからモータ制御部で非常停止信号を処理することができないため、これらレシーバ 6、ドライバ 7、レシーバ 8、ドライバ 9により入出力されるデータの電気レベルの変換、差動信号の変換等を行っている。

これらレシーバによって NC装置からの非常停止信号を受信した駆動制御装置は、モー夕制御部 10にてこの非常停止信号を処理し、速やかにモータを停止させ、モータへの駆動電力を遮断する。また、 NC装置の制御する各系統が、並列に並んだベルトコンベアラインのように物理的に干渉せず、 1 系統が非常停止であっても、他の系統は稼動する必姜がある場合は、非常停止ラインを 1種類のドライバから出力することは不可能である。そのため、第 1 1図に示すように系統が複数に分かれているときは、非常停止ラインを通信系統ラインと別に持つ必要のある現行システムでは、系統 1用の非常停止ポタン 1及び非常停止信号送受信ケーブル 3とは別に、系統 2用の非常停止ポタン 12を含む専用の非常停止信号送受信ケーブル 13を設置する必要がある。

非常停止ラインは、フェイルセーフの観点から信頼性がもっとも重要であるという性格上、制御のためのデータ通信線（通信ケーブル 3) とは独立した専用.線の設置が必要不可欠であった。そのために、 NC装置と駆動制御装置間、各軸の駆動制御装置間の接続時に、データ通信ケーブル 3と非常停止信号送受信ケーブル 4， 13の配線が煩雑になるという問題があった。

また、複数系統を同一 NC装置で制御する場合は、系統が増える毎に非常停止用ライン接続用のコネクタも増設する必要があり、 H/W等のシテム構成の複雑化及び、コストの増加などの問題も発生していた。

さらに、非常停止信号が NC装置と駆動制御装置間、もしくは各軸の駆動制御装置間でノイズ等の影響を受けても非常停止信号の欠落及び消滅が発生しないように、信号の ¾圧レベルをモータ制御部で使用するレベルよりも高くし、また差動信号を用いる場合もあるために、各駆動制御装置内に信号レベル変換器. 等が必要であるという問題もある。

以上のような非常停止のための専用線を削減するために、通信のためのシリアルデータのフレーム内に非常停止信号を埋め込むことで、通信線のみで非常停止を行う手法があるが、従来例である「リング形状通信システムにおける子局監視システム」（特開平 4-167835号公報）及び「ループ状光伝送装置」（特開平卜 141442号公報）には、警告をフレーム内に取り込む手法が開示されている。また、他の従来例である「分散型リモート I/O式制御システムの制御法」 (特開平 8- 328636号公報）には、フレーム内のシリアルデータに CRC (Cyc l i c Redundancy Check) を添付しシリアルデータの自動チェックを行う手法が開示されている。

しかし前記「リング形状通信システムにおける子局監視システム」では、デ一夕を伝送するシリアルデータのフレームはリング状の通信ループ毎に 1つだけであり、その中に全ての子機の警告情報を警告ビットとして持っているため、双方向の通信が同時に不良となった場合の対抗が不完全であり、かつ親機がその警告に対する処置を判断し、子機に対して指令を出力するため、迅速な対応にも難点がある。また、前記「ループ状光伝送装置」も同様に、子機が出力する警告情報に対し、必ず親機が警告に対する処置を決定し、出力するシステムであり「リング形状通信システムにおける子局監視システム」と同様の難点がある。

また、 .前記「分散型リモート I/O式制御システムの制御法」では、 CRCによりフレームの誤り及びフレーム数の監視を行っているが、これらのチェックはすべて親機が行っているため、親機が異常の場合の信頼性に難点がある。発明の開示 . この発明は上記のような問題点を解決するためのもので、制御や通信のための情報を送受信するためのシリアルデー夕のフレーム内に非常停止情報を含める通信方法を行う場合に、非常停止の信頼性をより向上させることを目的とする。

このためこの発明は、ホスト制御装置と少なくとも一つのクライアント制御装置との間でシリアルデ一夕通信を行う制御システムにおいて、前記ホスト制御装置に、その内部で異常が生じたとき、または非常停止信号が入力されたとき、非常停止データをシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込むとともに、シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラーチエツクデータをシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記クライアント装置に出力する手段を設け、一方、前記クライアント制御装置に、前記ホスト制卿装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラーチェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラ一チェックデータをチェックすることにより前記ホス卜制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，前記非常停止デ一夕がシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置で正常にフレームが生成されでいない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段とを設けたものである。また、ホスト制御装置と少なくとも一つのクライアント制御装置との間でシリアルデータ通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、その内部で異常が生じたとき、非常停止データを、自己が出力するシリアルデ一夕通信のフレーム中に埋め込むとともに、前記シリアルデータ通信のフレ一ムを生成する毎に、所定のフレームエラーチェックデータを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記ホスト制御装置に出力する手段を設け、一方、前記ホスト制御装置に、前記クライアント制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラ一チェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデ一夕をチェックすることにより前記クライアント制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記クライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記クライァント制御装置が異常であると判断する手段とを設けたものである。

また、ホスト制御装置と複数のクライアント制御装置との間、または複数のクライアント制御装置間でシリアルデータ通信を'行う制御ジステムにおいて、前記クライアント制御装置に、その内部で異常が生じたとき、または非常停止信号が入力されたとき、非常停止データを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込むとともに、シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラーチェックデータを自己が出力するシリアルデー夕通信のフレーム中に埋め込み、前記ホスト装置および Zまたは他のクライァント制御装置に出力する手段と、前記ホスト制御装置および/または他のクライアント制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラ一チェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽 t}された前記フレームエラーチェックデータをチェックすることにより前記ホスド、制御装置および Zまたは他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断する判断するとともに，前記非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置および Zまたは他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段とを設けたものである。

また、前記フレームエラーチェックデータをフレーム中に埋め込む手段として、正常にフレームが生成されているとき、シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に規定の数値が加算され.たフレームエラーチェックデータを生成し，このフレームエラ一チェックデータをフレーム中に埋め込むものとし、前記判断する手段として，前回受信したフレームエラーチェックデータと今回受信したフレームエラ一チェックデータとを比較し、その差分値が前記規定の数値と異なる場合, フレームが正常に生成されていないと判断するものとしたものである。 .

. このため、シリアルデータ内に位置指令等の送信データと共に、非常停止デ一夕を送信することが可能となり、さらに前記非常停止データがシリアルデー夕通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置および/ または他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、異常と判断するため、システムが不容易に非常停止することがなく、非常停止の信頼性を向上させることができる。またこの発明は，ホスト制御装置と複数のクライアント制御装置との間、または複数のクライアント制御装置間でシリアルデータ通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、他のクライアント制御装置で発生した非常停止データを自己が出力するフレームに埋め込み、他のクライアント制御装置および/またはホスト制御装置へ送信する手段を設けたものである。

このため、非常停止を発信しているクライアント制御装置の送信データがんィズ等でエラーになった場合も、他のクライアント制御装置から非常停止信号を送信することが可能となり、非常停止の信頼性が向上する。

またこの発明は，ホスト制御装置と複数のクライアント制御装置との間、または複数のクライアント制御装置間でシリアルデー夕通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、その内部で異常が生じたときの非常停止データ及び他のクライアント制御装置で発生した非常停止データを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込むとともに、前記シリァルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラーチェックデ一夕を、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記クライアン卜装置おょぴ Zまたは他のクライアント制御装置に出力する手段と、他のクライアント装置またはホスト制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラーチェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデ一夕をチェックすることにより他のクライアント制御装置またはホスト制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、他のクライアント制御装置またはホスト制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段とを設けたものである。

このため、シリアルデ一夕内に位置指令等の送信データと共に、非常停止デ一夕を送信することが可能となり、さらに前記非常停止データがシリアルデー夕通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置および/ または他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、異常と判断するため、システムが不容易に非常停止することがなく、非常停止の信頼性を向上させることができる。

また、非常停止を発信しているクライアント制御装置の送信デ一夕がノィズ等でエラ一になった場合も、他のクライアント制御装置から非常停止信号を送信することが可能となり、非常停止の信頼性が向上する。

またこの発明は，前記ホスト制御装置およびまたはクライアント制御装置に，受信したフレーム数を数えるカウンタ部を有し、規定のフレーム数が受信されない場合、非常停止信号を出力する手段を、設けたものである。

このため、非常停止信号の有無に関わらず、上位（下位）の信号を常に監視することで、通信異常の検出をいち早く行うことができ、通信異常に対する信頼性が向上する。図面の簡単な説明

第 1図はこの発明の実施例 1に係る非常停止制御システムを示すプロック図である。

第 2図は第 1図における通信制御部内のシリアルデ一夕送信部の詳細を示すプロック図である。 ,

第 3図はこの発明の実施例 1に係るシリアルデータの送信タイミングを示す図である。

第 4図はこの発明の実施例 1に係る、通信フレーム 1つ分のシリアルデータの構成及びその送信タイミングを示す図である。

第 5図は第 1図における通信制御部内のシリアルデータ受信部の詳細を示すブロック図である。第 6図はこの発明の実施例 1に係る、フレームエラーの検出タイミングを示す図である。

第 7図はこの発明の実施例 2に係るアンプ部の非常停止信号出力部を示すブロック図である。

第 8図は第 7図のアラームコピ一機能の夕イミングを示す図である。

第 9図はこの発明の実施例 3に係るフレーム数不一致力ゥンタを持つ非常停止信号出力部を示すブロック図である。

第 1 0図は第 9図の通信タイミングとフレーム数比較のタイミングチャートを示す図である。

第 1 1図は従来の技術を示す図である。発明を実施するための最良の形態

実施例の形態 1 .

以下この発明の実施の形態 1を、第 1図〜第 6図を用いて説明する。第 1図はこの発明の実施例 1に係るシリアル通信による非常停止制御システムを示すブロック図である。非常停止機能は、誤作動や動作不良等が発生しないような信頼性が最も重要であることから、非常停止情報をシリアルデータとして送信するこの発明においても、そのデータの信頼性が最も重要である。そのため、各種のデータのチェック機能を備えている。 .

第 1図において、 N C装置（ホスト装置）の外部に設置された非常停止スィツチ 100からの非常停止信号には例えば + 2 4 Vが印加されており、 N C装置の内部で使用する電圧レベル（一般的には + 5 V) よりも高いので、電圧レべル変換器 1.01を使用することで 0 Vと 5 Vの電圧変化に変換し、 N C装置内部に取り込むことが可能となる。取り込まれた非常停止信号は、他の制御データと共に通信制御部 102内でシリアルデータに変換することで、通信用コネクタ 103を介して駆動制御装置に送信することが可能となる。このときの通信制御部 102内での信用シリアルデータへの変換の詳細を第 2図に、またそのデータの送信タイミングを第 3図に示す。 N C装置から各駆動制御装置に送受信されるデータ内には、受信の際に受信シーケンスを開始するために必要なスタートフラグを生成するスタートフラグ生成部 107、位置指令や速度指令、その他通信等のデータをまとめた送信データを生成する送信デ一夕生成部 108、レシーバ 101 を経由して N C装置に入力された非常停止デー夕を生成する非常停止データ生成部 109、送信フレームの正常状態を保障するために、設定された数値を送信フレーム内のフレームエラーチェックカウンタ領域に毎回加算を行なうフレームエラーチェックカウンタ生成部 1 10及びデー夕の送信終了を示すエンドフラグを生成するエンドフラグ生成部 111が含まれている。

なお、ここで示すフレームエラーとは、通信時にノイズ等の影響でシリアルデータが欠落することで発生するエラーではなく、シリアル,データのフレーム生成時に、ハードウェアもしくはソフトウェア等が原因で規定どおりのフレームが生成されず、同時にフレームエラーチェックカウンタのカウント値に設定された数値が正常に加算されていない状態を示し、生成されたフレーム内のデ —夕に信頼性の無い状態であることを示す。そのときの通信タイミングを第 3 図に示す。図中、上段部は通信タイミングを、また下段はフレ一ムエラーチェックカウンタ生成.部 1 10において、各制御タイミングで規定数（この場合は X ) を加えられるフレームチェックカウンタを示す。通常のデータ処理が行なわれると、フレームエラーチェックカウン夕の数値は規定数の Xずつ通信周期毎に増加していく。ところが、ハードウェアもしくはソフトウエアなどの不良から、通信タイミング 141にて正常にデータ生成が行なわれない場合、フレームエラ一チェックカウン夕の数値は、前回の数値に規定数 Xを加算した数値ではなく、適当な値になる。第 3図において、正常ならば、通信タイミング 142では 4x、通信タイミング 143では 5xとなる害であるが、通信タイミング 141時点でエラ一が起こり、フレームエラーチェックカウンタの数値が通信タイミング 142で 0となっていることを示している。

スタートフラグをはじめとするこれらのデータは、送信シーケンス制御部 112 でパラレルのデ一夕として構成される。ここで、 N C装置及びアンプ間の通信では、シリアルデータとしてデータの送受信が行なわれるため、パラレルのデータをパラレル—シリアル変換器 113でシリアルデータに変換し、送信コネクタ 103を介して N C装置から送信される。このように、非常停止信号も含んだシリアルデータとして、 N C装置からの信号を送信することでデータ通信により非常停止信号をデータとして伝達することが可能である。即ち、通信線のみで非常停止を行うことができるので、非常停止のための専用線が不要となる。

第 4図は送信コネクタ 103から出力される通信フレーム 1つ分のシリアルデ一夕の構成とその送信タイミングを示している。送信されるシリアルデータにはスタートフラグ 1 15、送信データ 116、非常停止データ 117、フレ一ムエラーチェックカウン夕 1 18そしてエンドフラグ 1 19 を持ち、通信フラグ 120が H (pos i t ive) となったときに、シリアル通信を開始し、シリアルデータのフレームを駆動制御装置に送信する。このとき、シリアルデータ内に非常停止情報 ' が含まれているため、データ通信による非常停止制御が可能となる。

紘動制御装置（クライアント制御装置）は、第 1図の NC装置側送信コネクタ 103から送信されたシリアルデータを、アンプ側受信コネクタ 104で受信し、シリアルデータ受信ドライバ 105を介しての通信制御部 106にそのシリアルデ一夕を取り込み、受信処理を行う。

このときの通信制御部 106が受信したデータの処理を第 5図に示す。受信したシリアルデータのままでは、通信制御部 106内でのデータ処理が行えないた+ め、シリアル—パラレル変換器 122を用いることで、 N C装置からのシリアル 'デ一夕をパラレルのデータに変換し、アンプ側通信制御部 106での使用が可能となる。スタートフラグ抽出部 121では、シリアルデータからスタートフラグの抽出を行う。この抽出されたスタートフラグを受けた受信シーケンス制御部 123は、シリアル—パラレル変換器 122でシリアルデータから変換されたパラレルのデータを、受信データ抽出部 124、非常停止デ一夕抽出部 125、フレームエラ一チェックカウンタ抽出部 126、エンドフラグデータ抽出部 127に対し、それぞれのデータを順番に分離、抽出及び送信する。この受信データ抽出部 124 で抽出された指令や通信などのデータは、モ一タ制御部 1 14へ送られ実際の制御に用いられる。エンドフラグデータ抽出部 127でエンドフラグが抽出されると、エンドフラグ抽出部 127は受信シーケンス制御部 123及び、フレームエラ —検出部 129に対してエンドフラグを送信する。エンドフラグ抽出部 127からエンドフラグを受け取った受信シーケンス制御部 123は、受信シーケンス処理を終了させる。

受信シーケンス処理が終了すると同時に、エンドフラグデータを受け取つたフレームエラ一検出部 129では、受信データの信頼性を磁認するために、フレ —ムエラーチェックカウンタ生成部 1 10で生成されたフレームエラ一チェックカウンタの数値を前回値と比較して、正しくデータが生成されているかの判断を行う。第 6図はこのフレームエラ一の検出タイミングを示している。受信側のフレームエラー検出部 129では、送信側のフレームエラーチェックカウンタ生成部 110により更新されるフレームエラ一チェックカウンタを処理周期毎に読み込み、今回受信したフレーム内のフレームエラ一チェックカウンタ（例えば 132のタイミング n+1のデ一夕 2x) よりも前の受信データ（この場合 133のタイミング nのデータ X) を保存しており、今回の受信フレーム内のフレームエラーチェックカウンタと、前回の受信フレーム内のフレームエラーチェックカウン夕との差分値 (2x-x=x) を計算する。この差分値が、フレームエラーチエックカウンタ生成部 1 10で加算された数値 0 と一致した場合は、データ生成過程での異常はなく、正常に処理が完了していると判断し、受信したフレームは正常なデータであると判断しフレームエラー検出部 129から論理演回路 128 への出力を L (negat ive) とする。今回受信フレーム内のデータ（例えば 134のタイミング n+3のデータ 0)と、前回受信フレーム内のデータ（ここでは n+2のデータ 3x) との差分 (0-3x=-3x) が、加算された数値（X) と異なる場合は、データ生成が正常に行われていないと判断し、受信した.フレームは信頼性がないと判断し論理演算回路 128への出力を H (pos i t ive) とする。このように、フレームエラーチェックカウンタを搭載することで、受信したフレームの信頼性を確認することが可能となっている。

フレームエラー検出部 129は、フレーム信頼性の判断結果を論理演算回路 128 に出力する。このフレームエラー検出器 129からの信号と非常停止データ抽出部 125の非常停止信号を、論理演算器 128で論理和を取ることで、受信デ一タが正常かつ非常停止データ抽出部からのデータに非常停止情報が含まれている場合に非常停止信号を出力することができ、不要な非常停止を回避することが可能になる。但し、複数回連続（第 6図では n+3，n+4，n+5の 3回連続）してフレームエラ一が検出される場合は、データ生成側に問題があると判断し、第 6 図最下段に示すように、フレームエラー検出部 129は論理演算回路 130に対しても H (pos i t ive) の判定結果を出力する。論理演算回路 130は論理演算回路 128からの非常停止信号もしくはフレームエラー検出部 129からの H(pos i t ive) データを検出すると、非常停止信号を出力することが可能であるため、フレームが複数回にわたり正常に生成されていない場合も非常停止信号を出力する機能も有しており、非常停止の信頼性を向上させている。

なお、この実施例においては、 N C装置に非常停止信号が入力されたとき、その非常停止データをフレームに埋め込む場合について説明したが， N C装置内部で異常が生じた際に、非常停止データをフレームに埋め込んでもよい。また、この実施例においては、第 2図に示すものを N C装置に設け，また第 5図に示すものを駆動制御装置に設けたものについて説明したが，第 2図に示すものを駆動制御装置に設け、第 5図に示すものを N C装置側に設けることにより、駆動制御装置側内部で異常が生じた際に、非常停止データをフレームに埋め込み、それを N C装置に送信することにより， N C装置側でその異常を検知するようにしてもよい。

また、この実施例においては，第 2図に示すものを N C装置に設け，また第 5図に示すものを駆動制御装置に設けたものについて説明したが，駆動制御装置にも、第 2図及び第 5図に示すもの（詳細構成は第 7図に示すものと実質的に同様構成）を設けることにより，駆動制御装置側内部で異常が生じた際に、非常停止データをフレームに埋め込み、それを N C装置または他の駆動制御装置に送信することにより， N C装置側、または他の駆動制御装置側で、非常停止データの異常検知を行うようにしてもよい。実施例 2.

次にこの発明の実施例 2について主に第 7図及び第 8図を用いて説明する。第 7図は、他の軸が送信した非常停止信号を各軸が受信した際に、自分自身が出力するシリアルデータのフレ一ム内に、他の軸が出力した非常停止信号を添付（コピー）して送信するプロック線図である。第 1図のシステムにおいて、制御アンプが合計 3個接続 (AMPK A P2, AMP3が接続）している場合を考える。シリアルデータ受信部 212には、接続軸数と同数の通信フレームが送信されてくるため、シリアルデータ受信部 212は、これらを全てコピーして通信制御部に取り込んでいる。通信制御部 106内の受信部では、送信されてきたフレーム全てに対して受信シーケンス処理を行っているが、自分自身のフレームとは無関係のデータについては、エンドフラグが抽出されても無視され、自分自身に関係するデータのみ、受信バッファに取り込まれる。ただし、自分自身のフレームとは関係ない場合でも、抽出したデータに非常停止信号が検出され、同時にフレームエラーが検出されない場合は、非常停止信号情報のみが論理演算回路 207に保持される。全てのフレームの受信シーケンスが終了した時点で論理演算回路 207に非常停止信号が保持されている場合、論理演算回路 215及びモータ制御部非常停止入力ライン 210を経由して、第 1図の通信制御部 106の下位にあるモータ制御部 1 14に送信される。

モータ制御部 114は、非常停止信号を受け取ると、モータへの電力供給を止め、モー夕を減速停止する指令を出力する。そして、モータ制御部 1 14は、モ一夕制御部非常停止出力ライン 21 1から、自分自身が非常停止状態にあるという非常停止信号を通信制御部に出力する。モータ制御部非常停止出力ライン 21 1 は、自分自身が非常停止状態であるという情報を伝達するためのラインである。非常停止信号加算部 209では、論理演算回路 215から送信されてきた非常停止信号を保持する機能を有しているため、非常停止信号入力 21 1から出力される非常停止信号を加算（コピー）して非常停止信号を出力することが可能となっている。この非常停止信号加算器 209から出力された非常停止信号は、送信部の非常停止データ生成部 209に送られ、非常停止情報を含むシリアルデ一夕送信部にて非常停止信号が生成される。そして、シリアルデータ送信部 214 を経由して上位もしくは下位の軸にシリアルデータとして、シリアルデータ送信用ドライバ 145 (第 1図参照）を経由して出力される。なお、送信部でのその他の動作については、実施例 1の第 2図と同じなので説明は省略する。

第 8図は NCに対してアンプ (AMP)が 3軸接続されたときのスレーブ側（アンプ側）からマス夕一側（NC側）への通信（アップストリーム）におけるフレームの送信タイミングと通信フレーム内の非常停止信号 (ALM)を示している。 AMP3 が出力したフレーム 216に含まれる非常停止信号は、その通信タイミングには全軸のフレーム 217、 218内に非常停止信号がコピーされる。仮に非常停止信号を出力した AMP3 が次の通信タイミングで通信不良等により通信できなくなつた場合も、フレーム 219、 220にコピーされた非常停止信号を用いることで、非常停止信号を送信することが可能となり、信頼性の向上が可能となる。なお、この実施例は，前記実施例 1で説明した内容のものと組み合わせて実施することができる。実施例 3.

次にこの発明の実施例 3について、主に第 9図及び第 1 0図を用いて説明する。

この実施例 3は、実施例 1における、通信制御部のデ一夕受信部の第 5図に対し、第 9図のようにデータ受信部を再構成したものである。即ち、第 9図に示すように、第 5図のものに、論理演算回路 302、 309、フレーム数カウンタ 303、通信周期カウンタ 304、フレーム数比較器 305、及びフレ一ム数不一致カウンタ 306 を付加した構成としたものである。このため、データのフレーム数をチェックすることが可能となり、ネクタが外れた場合など通信が途切れた際の非常停止を可能にすることができる。なお、その他の部分は第 5図と同様である。ここでのフレーム数とは、通信タイミング毎に NCに接続されている各駆動制御装置から出力されるシリアルデータフレームの合計数であり、例えば 3つの駆動制御装置 (だだし 1軸仕様)が接続されている場合、フレーム数は「3」となり、通信タイミング毎に 3のフレームが送受信される。

次に動作について説明する。第 9図において、データ 300には、フレームェラー検出部 129から出力される受信したフレームのフレームエラー情報が存在し、フレームエラーが存在する場合は H (pos i t ive) が出力され、無い場合は L (negat ive) が出力される。また、データ 301には受信したフレームのエンドフラグが出力される。論理演算器 309では、エンドフラグデータ 301とスタートフラグから出力されるデータとの論理和をとり、受信したフレームが適正に処理され、終了したことが確認されると論理演算器 302に対し H (pos i t ive) を出力する。論理演算器 302では、フレームエラー検出部 129からのデータ 300 とフレームの受信処理が適正に終了したことを示す論理演算器 309からのフラグとの論理和をとり、フレームエラーが L (negat ive) の時にフレーム数カウン夕 303の数値をカウントアップする。 1軸仕様の駆動制御装置が 3つ接続されている場合、正常に処理が終了すると受信シーケンスは 3回実行され、スタ一トフラグ及びェンドフラグはそれぞれ 3つずつ出力される。 3つのフレームの何れにもフレームエラ一が検出されなければ、論理演算器 302 からは H

(pos i t ive) データが 3回出力される。そのためフレーム数カウンタ 303の数値は「3」となる。フレーム数比較部 305では、通信周期カウンタ 304をトリガとして、予め設定されているフレーム数（3つの駆動制御装置 (だだし 1軸仕様）が接続されている場合、フレーム数は「3」 ) とフレーム数カウンタ 303から送られてくるカウンタ数とを比較する。比較した数値が異なっていれば H

(pos i t ive) 、同じであれば L (negat ive) の信号をフレーム数比較器 305は出力する。

フレーム数不一致カウンタ 306では、フレーム数比較器 305から送られて来る比較結果が H (pos i t ive)であれば異常と判断し、カウンタ値を 1つ上げる。そしてそのカウンタ数が設定値を超えると、論理演算回路 307 に対して H (pos i t ive) のデータを出力し、超えていなければ L (negat ive) のデータを出力する。論理回路 307では、フレーム数不一致カウン夕 306と論理演算回路 308のいずれかが H (pos i t ive) であれば、非常停止信号を出力する。

このため、実施例 1の第 5図にこれらの回路（論理演算回路 302、 309、フレ一ム数カゥンタ 303、通信周期力ゥン夕 304、フレーム数比較器 305、及びフレーム数不一致カウンタ 306) を付加することにより、データのフレーム数のチエックによる非常停止処理が可能となる。

このときの通信データ構成と、通信タイミングとの関係を第 1 0図に示す。 . 例として、通信フレーム数を 2、比較フレーム数を 2、非常停止信号を出力するきの不一致カウンタ数を 2とする。

通信タイミング 381において、受信フレーム 310のようにフレーム 1が受信できなかった場合、受信できたのはフレーム 2のみであるため、フレーム数力ゥン夕 303は通信タイミング 381終了時には 1となる。比較夕イミング 315で、フレーム数比較器 305にてこのフレーム数と比較フレーム数を比較するが、フレーム数カウンタ 303が 1、比較フレーム数が 2であることからフレーム数は不一致となり、フレーム数不一致カウンタ 306はフレーム数不一致カウンタ更新タイミング 319で 1となる。次に、通信タイミング 82では 311のフレーム 1及び 312のフレーム 2ともに正常に受信することができたので、フレーム数カウンタ 303は通信タイミング 382終了時には 2となる。比較タイミング 316 で、フレ一ム数比較器 305にてこのフレーム数と比較フレーム数を比較すると、両者が一致するため、フレーム不一致数カウンタ更新タイミング 320ではフレーム不一致カウンタ 306がクリアされ、カウント数は 0になる。即ち、この実施例は、フレーム数が一致した場合に不一致カウントがクリァされることで、不必要な非常停止信号の出力を防止することが可能となっている。

通信タイミング 383では 313のフレーム 1が受信できないため、フレーム数比較器.305にてこのフレーム数 ( 「1」 ) と比較フレーム数（「2」 ) とを比較すると、フレーム数が不一致となり、フレーム数不一致カウン夕更新タイミング 321でフレーム不一致カウンタ 306は 1となる。通信タイミング 384では再ぴ 314のフレーム 1 .が受信できなかったので、比較タイミング 317で、フレーム数比較器 305にてこのフレーム数（「1」 ) と比較フレーム数（「2」 ) とを比較すると、フレーム数が不一致となり、フレーム数不一致カウンタ更新タイミング 322にてフレーム数不一致カウン夕 306は一つカウントを上げて 2となる。ここで、フレーム数不一致カウンタ 306のカウント数と非常停止信号を出力する時の不一致カウンタ数（この実施例の場合「2」に設定）がー致したので、通信タイミング 386にて、非常停止信号 318が出力される。このように、フレーム数不一致カウンタ 306の設定値回数分連続でフレームの受信が行えなかつたときに、非常停止信号を出力することが可能となっている。なお、この実施例は、. 前記実施例 1で説明した内容のものと組み合わせて実施することができ、また前記実施例 2で説明した内容のものと組み合わせて実施することができ、更に前記実施例 1、 2で説明した内容のものと組み合わせて実施することができる。実施例 4.

前記実施例 1〜 3については、各軸のモータを制御するための制御アンプと、その制御アンプに指令や通信データの送受信を行う N C装置により構成される N C装置システムにこの発明を適用した場合について説明したが、この発明は N C装置システムばかりでなく、一つの親制御器で複数の子制御装置を統合制御するような制御システム、例えば主制御装置（N C装置システムの N Cに相当）にシリアル通信線を介して複数のプログラマブルロジックコントローラ（N C装置システムの制御アンプに相当）を接続し、この主制御装置と複数のプログラマブルロジックコントローラとの間、またはプログラマブルロジックコントローラ間でデー夕のやり取りを行う制御システムなどにも適用可能である。産業上の利用可能性

以上のようにこの発明に係るシリアル通信による制御システムは、非常停止のための専用ラインを削減させるため非常停止情報を通常のシリアルデータのフレーム内に格納する、一つの親制御器で複数の子制御装置を統合制御するような制御システムに用いられるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . ホスト制御装置と少なくとも一つのクライアント制御装置との間でシリァルデ一夕通信を行う制御システムにおいて、前記ホスト制御装置に、その内部で異常が生じたとき、または非常停止信号が入力されたとき、非常停止データをシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込むとともに、シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラーチェックデータをシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記クライアント装置に出力する手段を設け、一方、前記クライアント制御装置に、前記ホスト制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラーチェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデータをチェックすることにより前記ホス卜制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，前記非常停止デ一夕がシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段とを設けたことを特徴とするシリアル通信による制御システム。

2 . ホスト制御装置と少なくとも一つのクライアント制御装置との間でシリァルデータ通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、その内部で異常が生じたとき、非常停止データを、自己が出力するシリアルデー夕通信のフレーム中に埋め込むとともに、前記シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラーチェックデータを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記ホスト制御装置に出力する手段を設け、一方、前記ホスト制御装置に、前記クライアント制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラーチェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデー夕をチェックすることにより前記クライアント制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記クライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記クライアント制御装置が異常であると判断する手段とを設けたことを特徴とするシリアル通信による制御システム。

3 . ホス卜制御装置と複数のクライアント制御装置との間、または複数のクライアント制御装置間でシリアルデータ通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、その内部で異常が生じたとき、または非常停止信号が入力されたとき、非常停止データを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込むとともに、シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラ一チェックデータを自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記ホスト装置および Zまたは他のクライアント制御装置に出力する手段と、前記ホス卜制御装置および Zまたは他のクライァント制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラ一チエックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデータをチェックすることにより前記ホスト制御装置およびノまたは他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断する判断するとともに，前記非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、前記ホスト制御装置および Zまたは他のクライアント制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段とを設けたことを特徴とするシリアル通信による制御システム。

4 . 前記フレームエラ一チェックデータをフレーム中に埋め込む手段は、正常にフレームが生成されているとき、シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に規定の数値が加算されたフレームエラーチェックデータを生成し，このフ , レ一ムエラーチェックデータをフレーム中に埋め込むものであり、前記判断する手段は，前回受信したフレームエラーチェックデ一夕と今回受信したフレームエラーチェックデータとを比較し、その差分値が前記規定の数値と異なる場合，フレームが正常に生成されていないと判断するものであることを特徴とする請求の範囲 1〜 3の何れかに記載のシリアル通信による制御システム。

5 .ホスト制御装置と複数のクライアント制御装置との間、または複数のクライアント制御装置間でシリアルデータ通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、他のクライアント制御装置で発生した非常停止データを自己が出力するフレームに埋め込み、他のクライアント制御装置および/またはホスト制御装置へ送信する手段を設けたことを特徴とするシリアル通信による制御システム。 '

6 . ホスト制御装置と複数のクライアント制御装置との間、または複数のクライアント制御装置間でシリアルデータ通信を行う制御システムにおいて、前記クライアント制御装置に、その内部で異常が生じたときの非常停止データ及び他のクライアント制御装置で発生した非常停止データを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込むとともに、前記シリアルデータ通信のフレームを生成する毎に、所定のフレームエラーチェックデータを、自己が出力するシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込み、前記クライアント装置および Ζまたは他のクライアント制御装置に出力する手段と、 '他のクライアント装置またはホスト制御装置より送信されるフレーム中の非常停止データ、フレームエラーチェックデータを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された前記フレームエラーチェックデータをチェックすることにより他のクライァント制御装置またはホスト制御装置で正常にフレームが生成されたか否かを判断するとともに，非常停止データがシリアルデータ通信のフレーム中に埋め込まれている状態で、他のクライアント制御装置またはホスト制御装置で正常にフレームが生成されていない状態が複数フレーム分続いたとき、前記非常停止データを、制御する被制御機器に出力する手段とを設けたことを特徴とするシリアル通信による制御システム。

7 . 前記ホスト制御装置および/またはクライアント制御装置に，受信したフ , レーム数を数えるカウン夕部を有し、規定のフレーム数が受信されない場合、非常停止信号を出力する手段を、設けたことを特徴とする請求の範囲 1〜3、 5、 6の何れかに記載のシリアル通信による制御システム。