JP6900690B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
<A.装置構成>
まず、実施の形態1に係るPLCの装置構成について説明する。図1は、実施の形態1に係るPLCの要部構成を示す模式図である。図1を参照して、実施の形態1に係るPLC1は、典型的には、CPUユニット100と、1または複数の機能ユニット200とから構成される。CPUユニット100は、PLC1を構成する一要素であり、PLC1全体の処理を制御する演算ユニットに相当する。機能ユニット200は、PLC1による様々な機械や設備の制御を実現するための各種機能を提供する。CPUユニット100と1または複数の機能ユニット200との間は、通信線の一例であるローカルバス群2を介して接続されている。一例として、ローカルバス群2としては、一種のデイジーチェーンの構成が採用される。
実施の形態1に係るPLC1においては、ローカルバス群2を構成する第1ローカルバス21および第2ローカルバス22を用いて、互いに独立に設定される周期(一定周期)でのIOリフレッシュ処理をそれぞれ独立に行うことができる。
再度図2を参照して、一例として、機能ユニット200−1,200−2,200−5がプライマリ定周期タスク1221に関連付けられており、機能ユニット200−3,200−4が通常定周期タスク1222に関連付けられている。
IOリフレッシュフレーム1およびIOリフレッシュフレーム2は、いずれもローカルバス群2に接続されるすべての機能ユニット200を順次転送されることになるが、機能ユニット200の各々は、予め設定されたいずれかのIOリフレッシュフレームのみを処理するようにしてもよい。なお、同一のIOリフレッシュフレームに、入力データおよび出力データを格納するようにしてもよいし、入力データおよび出力データのそれぞれ専用のIOリフレッシュフレームを用いるようにしてもよい。
実施の形態1に係るPLC1においては、互いに独立したチャネルを有するローカルバス群2を採用することで、それぞれのチャネルを利用して、IOリフレッシュフレームをそれぞれ独立に伝送させることができる。これによって、各機能ユニット200は、各機能ユニット200が扱う入力データおよび出力データの特性や用途に応じて、より好ましいIOリフレッシュフレームにてIOリフレッシュ処理を行うことができる。
実施の形態1においては、CPUユニット100とローカルバス群2を介して接続された1または複数の機能ユニット200との間で、IOリフレッシュフレームが遣り取りされる構成について主として説明した。しかしながら、フィールドネットワークを介して接続される1または複数の機能ユニット200に対しても、同様のスキームを適用可能である。
実施の形態1に係るPLC1のCPUユニット100においては、プロセッサ112を含む演算処理部110が通信回路130に対して指令を与えることで、ローカルバス群2を介したIOリフレッシュフレームの遣り取りを実現する。ローカルバス群2を介したIOリフレッシュフレームの遣り取りをより高速化するために、演算処理部110を代理して、通信回路130との間で各種データを遣り取りする制御回路をさらに配置してもよい。このような制御回路を採用することで、演算処理部110のプロセッサ112での演算処理を低減できるとともに、演算処理部110と通信回路130との間の通信線の伝送容量が相対的に小さい場合であっても、IOリフレッシュ処理を効率かつ高速に実現できる。
図7は、実施の形態3に係るPLC1Bの要部構成を示す模式図である。図7を参照して、PLC1BのCPUユニット100Bは、演算処理部110と通信回路130との間に配置される制御回路140をさらに含む。制御回路140は、演算処理部110および通信回路130に接続され、演算処理部110と通信回路130との間で要求を仲介する機能を有しており、例えば、プロセッサ112からの通信要求に応答して、通信回路130に対して指令を与えてデータの送信または受信を行う。制御回路140は、後述するように、例えば、DMA(Direct Memory Access)などのデータアクセスを高速化するための機能などが実装される。
次に、図8に示すCPUユニット100BにおけるIOリフレッシュ処理の手順について概略する。図9は、実施の形態3に係るPLC1BにおけるIOリフレッシュ処理の処理手順を示す模式図である。なお、ディスクリプタテーブル格納部1470には、予め優先度付けされたディスクリプタテーブルが格納されているとする。
次に、ディスクリプタテーブルのデータ構造の一例について説明する。
次に、ディスクリプタテーブル148に従ってDMAコアで処理を実行する場合の起動方法およびディスクリプタテーブル148の格納方法の一例について説明する。
実施の形態3に係るPLC1Bに含まれる制御回路140に相当する構成および機能については、図6に示す通信カプラユニット300にも実装してもよい。このような構成を採用することで、通信カプラユニット300での処理も高速化することができる。
本実施の形態に係るPLCにおいては、通信線の一例であるローカルバスを複数設けるとともに、それぞれ異なる周期でIOリフレッシュ処理を行うことができる。このように、複数のIOリフレッシュ処理を互いに独立して実行できるようにすることで、1つのCPUユニットに接続される機能ユニットの数が増大したり、対象となる入力データおよび出力データのデータサイズが大きくなったりすると、通信フレームのデータサイズが大きくなり、通信処理に必要な時間が長くなり、IOリフレッシュ処理の周期も長くせざるを得ないという課題を解決することができる。
Claims (7)
- 制御装置であって、
通信ユニットと、
1または複数の機能ユニットと、
前記通信ユニットと前記1または複数の機能ユニットとの間を接続する、互いに独立した複数の通信線とを備え、
前記通信ユニットは、
前記複数の通信線のうち第1通信線を介して、前記機能ユニットが収集しているデータの前記通信ユニットへの送信、および、前記通信ユニットが保持しているデータの前記機能ユニットへの送信のうち、少なくとも一方を実行するための第1通信フレームを第1周期で送出する第1タスクと、
前記複数の通信線のうち第2通信線を介して、前記機能ユニットが収集しているデータの前記通信ユニットへの送信、および、前記通信ユニットが保持しているデータの前記機能ユニットへの送信のうち、少なくとも一方を実行するための第2通信フレームを前記第1周期とは独立に設定される第2周期で送出する第2タスクとを実行するように構成され、
前記1または複数の機能ユニットの各々は、前記通信ユニットとの間のデータの遣り取りを行うために、前記第1通信フレームおよび前記第2通信フレームのうち一方の通信フレームのみを処理するとともに、処理対象の通信フレーム以外はそのまま転送するように構成されており、
前記制御装置は、前記1または複数の機能ユニットの各々について、前記第1通信フレームおよび前記第2通信フレームのいずれを処理対象とするのかを指定するユーザインターフェイス画面を提供する手段をさらに備える、制御装置。 - 前記第1通信フレームおよび前記第2通信フレームの各々には、処理を行う機能ユニットに関連付けられるデータ領域が設けられている、請求項1に記載の制御装置。
- 前記ユーザインターフェイス画面は、前記第1通信フレームおよび前記第2通信フレームのそれぞれの送信周期の指定を受け付ける、請求項1または2に記載の制御装置。
- 前記通信ユニットは、
前記第1タスクおよび前記第2タスクを実行するプロセッサとメモリとを含む演算処理部と、
通信フレームの送受信を担当する通信回路と、
前記演算処理部および前記通信回路に接続される制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記演算処理部にアクセスするための第1DMA(DirectMemoryAccess)コアと、
前記通信回路にアクセスするための第2DMAコアと、
前記演算処理部からのトリガに応じて、予め定義されたディスクリプタテーブルに従って、前記第1DMAコアおよび前記第2DMAコアに順次コマンドを与えるコントローラとを備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記制御回路は、
互いに異なる優先度が予め設定された複数のディスクリプタテーブルのうちから指定されたディスクリプタテーブルを選択的に起動するための起動手段と、
異なるディスクリプタテーブルに従う処理が同時に要求されると、各ディスクリプタテーブルに設定されている優先度に基づいて調停するアービタとをさらに備える、請求項4に記載の制御装置。 - 前記複数のディスクリプタテーブルは、前記演算処理部の前記メモリおよび前記制御回路の記憶領域の少なくとも一方に格納される、請求項5に記載の制御装置。
- 前記通信ユニットは、演算ユニットおよび中継ユニットのいずれか一方である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の制御装置。
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