JP7696746B2 - Module System - Google Patents
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Description
本発明は、上位制御機器と、一のマスターモジュールと、一以上のスレーブモジュールと、からなるモジュールシステムに関するものであり、上位制御機器からの命令をマスターモジュールまたはスレーブモジュールへ伝送する技術に関する。 The present invention relates to a module system consisting of a host control device, one master module, and one or more slave modules, and to a technology for transmitting commands from the host control device to the master module or the slave module.
例えば、航空機の機体外壁に使われる炭素繊維強化プラスチックの成型ホットプレスなどの温度制御では、一のマスターモジュールと複数のスレーブモジュールとを連結し多数の対象の熱源制御を行っている。マスターモジュールは、制御対象となる多数の加熱箇所の温度を制御するための制御条件などをPCやPLC(programmable logic controller)などの上位制御装置から受信し、受信した制御条件などに基づき自身に接続された複数のスレーブモジュールに対して制御のための信号(目標温度や操作量など)を送信する。そして、これらの信号を受信したスレーブモジュールのそれぞれは受信した信号に基づいて制御対象の制御を行う(特許文献1)。 For example, in temperature control of hot press molding of carbon fiber reinforced plastics used in the exterior walls of aircraft fuselages, one master module is linked to multiple slave modules to control the heat sources of multiple targets. The master module receives control conditions for controlling the temperature of the multiple heating points to be controlled from a higher-level control device such as a PC or PLC (programmable logic controller), and transmits control signals (target temperature, manipulated variable, etc.) to the multiple slave modules connected to it based on the received control conditions. Then, each of the slave modules that receives these signals controls the controlled targets based on the received signals (Patent Document 1).
上記の温度制御などのために多数のヒータの制御と、温度計による監視を行う場合、素早く確実に命令やデータをやり取りすることが必要となる。 When controlling multiple heaters for the above temperature control and monitoring with thermometers, it is necessary to exchange commands and data quickly and reliably.
現在制御機器用に広く使われている通信形式としてRS-485などがある。RS-485はマルチドロップに対応したバス形式の、マルチポイントシリアル接続であり、物理層の電気的仕様を規定する。より古く、広く使われてきたRS-232Cの欠点(1対1接続、短距離)を解消すべく改良されてきたもので、RS-232Cの改良版のRS-422を経て(1対10接続可、長距離対応)、RS-485が開発された。RS-485は、最大32対32の多対多接続が可能で、RS-422と同様1200mまでの最大通信距離と10Mbpsの最大伝送速度を持つ(差動信号方式の為、距離が延びると伝送速度が低下する、最大距離における伝送速度は100kbps程度)。またRS-422と同様にツイストペアのワイヤ上でシングルパルスの差動信号を用い、ツイストペアのワイヤの平均電圧であるコモンモード電圧の範囲が-7V~+12Vと広く許容されているため、ノイズに強い特徴を持つ。そのため、製造装置などノイズ源近傍に配置する制御装置などの通信に古くから広く使われてきた。 Currently, communication formats widely used for control devices include RS-485. RS-485 is a multi-point serial connection in a bus format that supports multi-drop, and specifies the electrical specifications of the physical layer. It has been improved to eliminate the shortcomings of the older, widely used RS-232C (one-to-one connection, short distance), and was developed after the RS-422, an improved version of RS-232C (one-to-10 connection possible, long distance compatible). RS-485 allows for many-to-many connections of up to 32-to-32, and like RS-422, has a maximum communication distance of up to 1200m and a maximum transmission speed of 10Mbps (due to the differential signaling method, the transmission speed decreases as the distance increases, and the transmission speed at the maximum distance is about 100kbps). Also, like RS-422, it uses a single-pulse differential signal on a twisted pair wire, and the common mode voltage, which is the average voltage of the twisted pair wire, is allowed to have a wide range of -7V to +12V, making it highly resistant to noise. For this reason, it has long been widely used for communication with control devices that are placed near noise sources such as manufacturing equipment.
一方インターネット回線などに用いられているイーサネット通信は、データにヘッダをつけてパケット化し送信する方式で、大容量のデータを送るのに適している。しかし、標準的なイーサネット通信では仕様上、通信速度や遅延時間を保証されていない。インターネットでの動画閲覧時などに、時々遅くなったり画質が下がったりするのは、回線を使用するユーザ数が多かったり、大容量の通信を行っているユーザがいるためである。ノイズがのったために通信が失敗した場合も通信をやり直す場合があり遅延する。製造装置などの制御に用いるマスターモジュールとスレーブモジュール同士をイーサネット通信経路で接続した場合、マスターモジュールに対して複数のスレーブモジュールが同時に通信を行うとパケットの伝達が干渉しキャンセルされたり、ノイズにより通信が失敗して再通信し直すことで遅延したり、イーサネット通信経路に大容量データの送受信を行う別ユーザが接続しているとデータの通信速度が遅くなったりして、リアルタイム性に劣る結果となる。そのためマスターモジュールとスレーブモジュール間は、ノイズに強くリアルタイム性に優れたRS-485等のシリアル通信が採用されてきた。 On the other hand, Ethernet communication used for Internet lines is a method of packetizing data with a header and sending it, which is suitable for sending large amounts of data. However, the standard Ethernet communication does not guarantee communication speed or delay time due to its specifications. When watching videos on the Internet, the speed sometimes slows down or the image quality deteriorates because there are many users using the line or some users are communicating with large amounts of data. If communication fails due to noise, the communication may be retried, resulting in delays. When a master module used to control manufacturing equipment and the slave module are connected to each other via an Ethernet communication path, if multiple slave modules communicate with the master module at the same time, the packet transmission may interfere with each other and be canceled, or communication may fail due to noise and be delayed by retrying, or if another user who sends and receives large amounts of data is connected to the Ethernet communication path, the data communication speed may slow down, resulting in poor real-time performance. For this reason, serial communication such as RS-485, which is resistant to noise and has excellent real-time performance, has been adopted between the master module and the slave module.
物理層(電気仕様)としてRS-485を使用する通信プロトコルとして、産業用にはModbusが広く使われている。Modbusプロトコルは、Modbus RTU、Modbus ASCIIの2種があり、のちに物理層としてイーサネットを用いるModbus/TCPが追加された。 Modbus is a communication protocol that uses RS-485 as the physical layer (electrical specification) and is widely used in industry. There are two types of Modbus protocols: Modbus RTU and Modbus ASCII, and later Modbus/TCP was added, which uses Ethernet as the physical layer.
上述した成型ホットプレスなどの温度制御などの製造工程では、一のマスターモジュールと複数のスレーブモジュールとを連結し多数の対象の熱源制御を行っている。図6を用いて従来例を示す。PCやPLC等である上位制御機器(0601)と通信モジュール(0610)とイーサネットを介して接続されている。通信モジュール(0610)は、イーサネット通信信号と汎用シリアル通信信号(Modbus RTU)の間の変換を行う。通信モジュール(0610)とマスターモジュール(0602)はシリアル通信経路で接続され、汎用シリアル通信信号で通信を行う。マスターモジュール(0602)とスレーブモジュール1(0603)~スレーブモジュールn(0605)は、シリアル通信経路(シリアル通信I/F1:RS-485)を用いてカスケード接続される。図6ではシリアル通信経路を点線で、イーサネット通信経路を太実線で記載している。スレーブモジュールとマスターモジュール(0602)は同型機であるが、スイッチ設定でマスター/スレーブを切り替え設定できる。1台をマスター設定し他をスレーブ設定して用いる。 In manufacturing processes such as temperature control of the molding hot press described above, one master module is connected to multiple slave modules to control the heat sources of multiple targets. Figure 6 shows a conventional example. A higher-level control device (0601), such as a PC or PLC, is connected to a communication module (0610) via Ethernet. The communication module (0610) converts between Ethernet communication signals and general-purpose serial communication signals (Modbus RTU). The communication module (0610) and the master module (0602) are connected via a serial communication path and communicate using general-purpose serial communication signals. The master module (0602) and slave module 1 (0603) to slave module n (0605) are cascaded using a serial communication path (serial communication I/F 1: RS-485). In Figure 6, the serial communication path is indicated by a dotted line, and the Ethernet communication path is indicated by a thick solid line. The slave module and master module (0602) are the same model, but the master/slave settings can be switched with a switch setting. One is set as the master and the other as the slave.
加熱炉(0609)内の加工部材(0608)に対し、複数のヒーター(0606)と温度計(0607)を取り付けられている。一部のヒータと温度計はマスターモジュール(0602)自身が制御/監視する。その他のヒータと温度計はスレーブモジュール1(0603)からスレーブモジュールn(0605)が制御しており、前記スレーブモジュールをマスターモジュール(0602)が管理する。マスターモジュール(0602)に対して通信モジュール(0610)を介して上位制御機器(0601)が命令を送信し、マスターモジュールからの応答を受信する。 Multiple heaters (0606) and thermometers (0607) are attached to the workpiece (0608) inside the heating furnace (0609). Some of the heaters and thermometers are controlled/monitored by the master module (0602) itself. The remaining heaters and thermometers are controlled by slave module 1 (0603) through slave module n (0605), which are managed by the master module (0602). The higher-level control device (0601) sends commands to the master module (0602) via the communication module (0610) and receives responses from the master module.
上述したように図6に示す加熱工程を制御するモジュールシステムでは、上位制御機器(0601)からの命令は、通信モジュール(0610)内で信号の内容を確認せずに汎用シリアル通信信号へ変換され、マスターモジュール(0602)及びマスターモジュールにカスケード接続されたスレーブモジュールへ送信する。マスターモジュール又はスレーブモジュールは自機宛の信号を受信し、応答を通信モジュールへ返す。シリアル通信経路での通信ではRS-485仕様では多数台の接続が可能だが、通信時に送信側と受信側で信号送信している間は信号ラインを占有するため、その間の通信は1対1で行っている。従って通信モジュールがスレーブモジュールと通信している間は、通信モジュールとマスターモジュール間は通信できず、また、同じように、通信モジュールがマスターモジュールと通信している間は、通信モジュールとスレーブモジュール間は通信できないという課題があった。 As described above, in the module system for controlling the heating process shown in FIG. 6, commands from the higher-level control device (0601) are converted to general-purpose serial communication signals in the communication module (0610) without checking the contents of the signals, and are then sent to the master module (0602) and the slave module cascaded to the master module. The master module or slave module receives the signal addressed to itself and returns a response to the communication module. Although the RS-485 specification allows multiple units to be connected for communication via a serial communication path, the signal line is occupied while signals are being transmitted between the transmitting and receiving sides during communication, and so communication during that time is one-to-one. Therefore, while the communication module is communicating with the slave module, communication is not possible between the communication module and the master module, and similarly, while the communication module is communicating with the master module, communication is not possible between the communication module and the slave module.
本発明では、上位制御機器からマスターモジュール及びスレーブモジュールへ同時に命令等を含む信号を速やかに送信できるようにすることを目的とする。 The objective of the present invention is to enable signals including commands to be sent quickly from a higher-level control device to a master module and a slave module simultaneously.
上記のような課題を解決するために本発明では、
上位制御機器(AA)と、これとイーサネット通信経路にて接続され前記上位制御機器から命令を取得し、前記上位制御機器(AA)に応答を出力する1台のマスターモジュール(BA)と、バス伝送路であるシリアル通信経路でマスターモジュール(BA)と接続されマスターモジュール(BA)が直接的に管理するモジュールであって機能部品制御機能を有し、相互に
バス伝送路でシリアルに接続された一以上のスレーブモジュール(CA)と、からなるモジュールシステムであって、
上位制御機器(AA)は、
マスターモジュール(BA)に対して命令を出力する対マスターモジュール命令出力部(AB)と、
マスターモジュール(BA)から応答を取得する対マスターモジュール応答取得部(AC)と、
スレーブモジュール(CA)に対して命令を、マスターモジュール(BA)を介して間接的に出力する対スレーブモジュール命令出力部(AD)と、
スレーブモジュール(CA)から応答を、マスターモジュール(BA)を介して間接的に取得する対スレーブモジュール応答取得部(AE)と、
マスターモジュール(BA)とイーサネット通信をするための上位制御機器イーサネット通信部(AF)と、を有し、
マスターモジュール(BA)は、
上位制御機器とイーサネット通信信号を送受信するためのマスターモジュールイーサネット送受信部(BB)と、
マスターモジュールイーサネット送受信部(BB)が受信した信号が自身宛か、スレーブモジュール(CA)宛かを判別する判別部(BC)と
前記判別部(BC)での判別結果がスレーブ宛であった場合に前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換し、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信するシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換するプロトコル変換部(BD)と、
変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信するバス送受信部(BE)と
前記判別部(BC)での判別結果がマスター宛であった場合には、
受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行う処理部(BF)と、を有する
モジュールシステムを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A module system comprising: an upper control device (AA); one master module (BA) connected to the upper control device by an Ethernet communication path, which receives commands from the upper control device and outputs responses to the upper control device (AA); and one or more slave modules (CA) connected to the master module (BA) by a serial communication path which is a bus transmission path, which are modules directly managed by the master module (BA), which have a function of controlling functional components, and which are serially connected to each other by the bus transmission path;
The upper control device (AA) is
a master module command output unit (AB) for outputting a command to the master module (BA);
a master module response acquisition unit (AC) for acquiring a response from the master module (BA);
a slave module command output unit (AD) for indirectly outputting a command to the slave module (CA) via the master module (BA);
a slave module response acquisition unit (AE) for indirectly acquiring a response from the slave module (CA) via the master module (BA);
The device has a master module (BA) and an upper control device Ethernet communication unit (AF) for performing Ethernet communication with the master module (BA),
The master module (BA) is
A master module Ethernet transceiver unit (BB) for transmitting and receiving Ethernet communication signals with higher-level control devices;
a discrimination unit (BC) that discriminates whether a signal received by the master module Ethernet transceiver unit (BB) is addressed to itself or to a slave module (CA); a protocol conversion unit (BD) that converts the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with the slave module when the discrimination result by the discrimination unit (BC) is that the signal is addressed to a slave, and converts a serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal as necessary;
A bus transmission/reception unit (BE) transmits the converted serial communication signal to a slave module (CA) via a bus transmission path, and receives a result corresponding to the transmission from the slave module (CA) via the same bus transmission path. If the result of the discrimination by the discrimination unit (BC) is that the signal is addressed to the master,
and a processing unit (BF) that performs processing directly based on the received Ethernet communication signal.
さらに、上記本発明のモジュールシステムに対応したそれぞれの計算機である上位制御機器(AA)の動作方法と、計算機であるマスターモジュール(BA)の動作方法からなる計算機であるモジュールシステムの動作方法を提供する。 Furthermore, the present invention provides an operating method for a module system that is a computer, which comprises an operating method for an upper control device (AA) that is a computer corresponding to the module system of the present invention, and an operating method for a master module (BA) that is a computer.
さらに、上記本発明のモジュールシステムに対応した、それぞれの計算機である上位制御機器(AA)に読み込み可能な動作プログラムと、
上位制御機器(AA)からの命令を受け、自身又はスレーブモジュールを管理するためのプログラムであって計算機であるマスターモジュール(BA)に読み込み可能な動作プログラムとからなる計算機であるモジュールシステムに読み込み可能な動作プログラムも提供する。
またそれぞれの動作プログラムは記録媒体に記録されたものであってもよい。
Furthermore, an operating program that can be read into each of the computers, that is, the upper level control device (AA), corresponding to the module system of the present invention;
The present invention also provides an operating program that can be read into a module system, which is a computer, comprising an operating program that can be read into a master module (BA), which is a computer, for receiving commands from a higher-level control device (AA) and managing the module system itself or a slave module.
Furthermore, each of the operation programs may be recorded on a recording medium.
本発明により、マスターモジュールにてイーサネット通信経路で送信された自機宛の信号を変換せずにそのまま処理し、スレーブモジュール宛の信号はシリアル通信信号へ変換してスレーブモジュールへ伝送することにより、上位制御機器からのマスターモジュール宛の通信と、スレーブモジュール宛の通信を同時に速やかに受信し処理することができる。 With this invention, the master module processes signals sent over the Ethernet communication path to the master module without converting them, and converts signals to the slave module into serial communication signals and transmits them to the slave module, making it possible to simultaneously and quickly receive and process communications from a higher-level control device to the master module and communications to the slave module.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention should not be limited to these embodiments, and may be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention.
<モジュールシステムを含む制御システム概要> <Overview of control system including module system>
図5は、モジュールシステムを含む制御システムの一例を示す概略図である。図5では、加工部材(0508)を加熱炉(0509)中に入れ、複数のヒータ(0506)で加工部材(0508)を加熱し、加工部材の各部位の温度を温度計(0507)で測定する。測定して得られた温度を基に所定の温度範囲にあるか判断し、ヒータ(0506)の出力を制御するする制御システムの例である。本発明のモジュールシステムは、図5に示す加熱加工の例に限定されず、その他様々な態様の制御システムに使用できる。なお従来技術を示した図6の制御システム概念図とは、通信モジュールの有無が相違点である。 Figure 5 is a schematic diagram showing an example of a control system including a module system. In Figure 5, a processed workpiece (0508) is placed in a heating furnace (0509), heated by multiple heaters (0506), and the temperature of each part of the processed workpiece is measured by a thermometer (0507). This is an example of a control system that determines whether the measured temperature is within a predetermined temperature range and controls the output of the heater (0506). The module system of the present invention is not limited to the example of heating processing shown in Figure 5, and can be used in various other types of control systems. Note that the difference from the control system conceptual diagram of Figure 6 showing the conventional technology is the presence or absence of a communication module.
PCやPLC等である上位制御機器(0501)がLAN回線(イーサネット)(0500)に接続され、同様にマスターモジュール(0502)がLAN回線(0500)に接続されている。LAN回線(イーサネット)を介してマスターモジュール(0502)と上位制御機器(0501)は命令と応答を含む通信を行う。マスターモジュール(0502)は一以上のスレーブモジュールを管理することができる。スレーブモジュールは複数のヒータを制御し、複数の温度計からの測定値を受信する。一部のヒータと温度計はマスターモジュールが制御を担当する場合がある。 A higher-level control device (0501), such as a PC or PLC, is connected to a LAN line (Ethernet) (0500), and a master module (0502) is similarly connected to the LAN line (0500). The master module (0502) and higher-level control device (0501) communicate, including sending commands and responses, via the LAN line (Ethernet). The master module (0502) can manage one or more slave modules. A slave module controls multiple heaters and receives measurement values from multiple thermometers. The master module may be responsible for controlling some heaters and thermometers.
マスターモジュールからの送信に対し、スレーブモジュール1(0503)からスレーブモジュールn(0505)は自機が得た温度データを、マスターモジュール(0502)への応答としてシリアル通信経路(バス伝送路を含む。以下同じ。なお、場合によってはパラレルバスを採用しても良い。)を介して送信する。前記温度データは、マスターモジュールにて予定の管理範囲内であると認識できるように構成されている場合には、マスターモジュールでその認識に基づいてスレーブモジュールの継続的な温度管理を実行させるように構成してもよい。 In response to the transmission from the master module, slave module 1 (0503) through slave module n (0505) transmit the temperature data they have acquired as a response to the master module (0502) via a serial communication path (including a bus transmission path; the same applies below. In some cases, a parallel bus may also be used.) When the temperature data is configured so that the master module can recognize that it is within a planned management range, the master module may be configured to perform continuous temperature management of the slave modules based on that recognition.
マスターモジュール(BA)とスレーブモジュール(CA)間の接続には、シリアル通信経路を用いる。これは加工等の制御時には上述のようにリアルタイム性、すなわち一定時間で必ず通信が行われることが重要視されるためである。シリアル通信経路として汎用シリアル通信経路(Modbus RTUプロトコルのRS-485シリアルバス)と、Modbus RTUプロトコルベースで物理層RS-485の高速化したシリアルバスである内部バスと、前記高速化した内部バスよりは相対的に低速な内部バスを使用できる。高速な内部バスは1Mbps以上と高速だが、マスターモジュールとスレーブモジュールと、スレーブモジュール相互間の接続に用いる。汎用シリアル通信経路では、速度は最大115.2kbpsまでだが、マスターモジュールとスレーブモジュール以外に、汎用シリアル通信経路を持つ他の記録計などを接続し記録をとることなどができ、マスターモジュールを介して上位接続機器から命令することもできる。 A serial communication path is used to connect the master module (BA) and the slave module (CA). This is because, as mentioned above, real-time communication is important when controlling machining, i.e., communication must always be performed at a fixed time. As serial communication paths, a general-purpose serial communication path (RS-485 serial bus with Modbus RTU protocol), an internal bus that is a high-speed serial bus with a physical layer RS-485 based on the Modbus RTU protocol, and an internal bus that is relatively slower than the high-speed internal bus can be used. The high-speed internal bus is fast, at 1 Mbps or more, and is used to connect the master module and slave module, and between slave modules. The general-purpose serial communication path has a maximum speed of 115.2 kbps, but in addition to the master module and slave module, it is possible to connect other recorders with a general-purpose serial communication path and record data, and commands can be issued from higher-level connected devices via the master module.
マスターモジュールとスレーブモジュールの制御主従関係に関して次のような関係をとることができる The following relationship can be established regarding the control relationship between the master module and the slave module.
<マスターとスレーブの制御主従関係 スレーブ独立国家型>
図7に、上から順に、温度制御に関してのマスターモジュールと、スレーブモジュール1、スレーブモジュール2、スレーブモジュールnの設定温度プロファイル例を示す。各グラフは縦軸が温度、横軸が時間を示す。マスターモジュールでの設定温度プロファイルが図7の一番上のグラフである。図7の例では、温度を一定の傾きで上昇させ、一定時間保持し、少し下げた後、再度所定時間一定温度で保持し、元の温度まで下げていくというプロファイルである。各スレーブモジュールは、マスターモジュールの設定に対する各スレーブモジュール自身の差分情報を保持している。マスターモジュールが保持する温度プロファイルに基づいて自身の差分情報を適用し、マスターモジュールの温度プロファイルを修正したものが図7の各スレーブモジュールの温度プロファイル(実線)である。点線は参照用に記載したマスターモジュールの温度プロファイルである。スレーブモジュールの温度プロファイルにおいて、温度プロファイルの変曲点(横ばいから昇温に変わる、上昇から温度維持に変わる、温度維持から降温へ変わる、といったプロファイルが変化する点)の時間はマスターモジュール及び他のスレーブモジュール共に同じである。スレーブモジュールの差分情報に基づき、温度の数値又は昇温や降温時の温度プロファイルの傾きは異なる場合がある。各スレーブモジュールは自身用の温度プロファイルを所持するのではなく差分情報だけを保持し、随時マスターモジュールの保持する温度プロファイルを参照に差分情報により修正した制御を行う。なお各スレーブモジュールに専用の温度プロファイルを保持させるように構成してもよい。なお、各温度プロファイルに基づいて各スレーブは、自身が管轄する各ヒータを自動制御理論に基づいてPID制御するものとする。
<Master-slave control relationship, slave-independent state type>
FIG. 7 shows, from the top, examples of temperature profile settings for the master module,
図5での、加工部材(0508)の構造や組成分布、加熱炉(0509)内の温度分布や、各ヒータの出力ばらつき、各温度計の誤差など要因による差分を吸収調整するために、マスターモジュールの設定プロファイルをもとに、各スレーブモジュールの設定プロファイルを修正しなければ、加工部材に対し所望の温度分布と温度プロファイルに沿った加熱加工を行うことができない。そのため、各スレーブモジュールは指示されるマスターモジュールの温度プロファイルに対し、自身のもつ差分情報を適用し、各スレーブモジュールの設定温度プロファイルとして、加熱加工を行う。各スレーブモジュールが管理する温度計からの結果をマスターモジュールへ送信し、マスターモジュールがシリアル通信信号からイーサネット通信信号へ変換し、上位制御機器(AA)へ送信する。またマスターモジュール(BA)自身が管理する温度計の情報も上位制御機器へ送信する。その際には信号変換することなくイーサネット通信信号として送信することができる。 In Figure 5, in order to absorb and adjust the differences due to factors such as the structure and composition distribution of the workpiece (0508), the temperature distribution in the heating furnace (0509), the output variation of each heater, and the error of each thermometer, the setting profile of each slave module must be modified based on the setting profile of the master module, otherwise the workpiece cannot be heated according to the desired temperature distribution and temperature profile. Therefore, each slave module applies its own difference information to the temperature profile of the specified master module, and performs heating according to the setting temperature profile of each slave module. The results from the thermometer managed by each slave module are sent to the master module, which converts the serial communication signal to an Ethernet communication signal and sends it to the upper control device (AA). The master module (BA) also sends the information of the thermometer managed by itself to the upper control device. In this case, it can be sent as an Ethernet communication signal without signal conversion.
なお、以下に記載する各部は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによる動作として実現され得る。具体的には、コンピュータを利用するものであれば、CPUや主メモリ、バス、あるいは二次記憶装置(フラッシュメモリやSSDなどの不揮発性メモリ、CDやDVDなどの記憶メディアとそれらメディアの読取ドライブなど)、情報入力に利用される入力デバイス、PLC、記録計、印刷機器や表示装置、その他の外部周辺装置などのハードウェア構成部、またその外部周辺装置用のインターフェース、通信用インターフェース、それらのハードウェアを制御するためのドライバプログラムやその他アプリケーションプログラム、ユーザインターフェイス用アプリケーションなどが挙げられる。そして主メモリ上に展開したプログラムに従ったCPUの演算処理によって、入力デバイスやその他インターフェースなどから入力され、メモリやハードディスク上に保持されているデータなどが加工、蓄積されたり、上記各ハードウェアやソフトウェアを制御するための命令が生成されたりする。あるいは本装置の機能ブロックは専用ハードウェアによって実現されてもよい。 Each of the parts described below can be realized as a combination of hardware and software. Specifically, if a computer is used, the hardware components include a CPU, main memory, bus, or secondary storage device (non-volatile memory such as flash memory or SSD, storage media such as CD or DVD, and a drive for reading these media), an input device used to input information, a PLC, a recorder, a printer or display device, and other external peripheral devices, as well as interfaces for these external peripheral devices, communication interfaces, driver programs and other application programs for controlling these hardware, and user interface applications. Then, the CPU performs calculations according to the program deployed on the main memory to process and store data input from input devices and other interfaces and stored in memory or a hard disk, and to generate commands for controlling the above hardware and software. Alternatively, the functional blocks of this device may be realized by dedicated hardware.
また、本明細書に記載の各実施形態は動作方法として実現できるのみでなく、その一部または全部を装置としても実現可能である。また、このような装置の一部をソフトウェアとして構成することができる。さらに、そのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品、及び同製品を固定した記録媒体も、当然に本明細書に記載の各実施形態の技術的な範囲に含まれる(本明細書の全体を通じて同様である)。 In addition, each embodiment described in this specification can be realized not only as an operating method, but also as a device, part or all of which can be realized. Furthermore, part of such a device can be configured as software. Furthermore, software products used to cause a computer to execute such software, and recording media on which such products are fixed, are naturally included in the technical scope of each embodiment described in this specification (the same applies throughout this specification).
<実施形態1>
<実施形態1 概要>
<
<Overview of First Embodiment>
上位制御機器とLAN(イーサネット(登録商標))回線にて接続されるマスターモジュールと、マスターモジュールとシリアル通信経路で接続される一以上のスレーブモジュールからなるモジュールシステムであり、マスターモジュールは上位制御機器から自身宛の通信であればイーサネット通信信号のまま通信を受けて処理を行い、スレーブモジュール宛であればシリアル通信信号へ変換して送信を行うように構成されている。
<実施形態1 機能的構成>
This is a module system consisting of a master module connected to a higher-level control device via a LAN (Ethernet (registered trademark)) line, and one or more slave modules connected to the master module via a serial communication path.The master module is configured to receive and process communication from the higher-level control device as an Ethernet communication signal if the communication is addressed to itself, and to convert it to a serial communication signal and transmit it if the communication is addressed to a slave module.
<Functional Configuration of First Embodiment>
図1は、本実施形態のモジュールシステムの機能的構成一例を示すブロック図である。図示するように、本発明のモジュールシステムは、対マスターモジュール命令出力部(AB)(0101)と、対マスターモジュール応答取得部(AC)(0102)と、対スレーブモジュール命令出力部(AD)(0103)と、対スレーブモジュール応答取得部(AE)(0104)と、上位制御機器イーサネット通信部(AF)(0105)とからなる上位制御機器(AA)(0100)と、
マスターモジュールイーサネット送受信部(BB)(0151)と、判別部(BC)(0152)と、プロトコル変換部(BD)(0153)と、バス送受信部(BE)(0154)と、処理部(BF)(0155)とからなるマスターモジュール(BA)(0150)と、
スレーブモジュール(CA)(0170)と、を有する。
1 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a module system according to the present embodiment. As shown in the figure, the module system of the present invention comprises an upper control device (AA) (0100) consisting of a master module command output unit (AB) (0101), a master module response acquisition unit (AC) (0102), a slave module command output unit (AD) (0103), a slave module response acquisition unit (AE) (0104), and an upper control device Ethernet communication unit (AF) (0105);
A master module (BA) (0150) consisting of a master module Ethernet transmission/reception unit (BB) (0151), a discrimination unit (BC) (0152), a protocol conversion unit (BD) (0153), a bus transmission/reception unit (BE) (0154), and a processing unit (BF) (0155);
It has a slave module (CA) (0170).
<実施形態1 対マスターモジュール命令出力部(AB)(0101)>
上位制御機器(AA)の対マスターモジュール命令出力部(AB)(0101)は、マスターモジュール(BA)に対して命令を出力するように構成される。
<Embodiment 1: Master module command output unit (AB) (0101)>
The master module command output section (AB) (0101) of the higher level control device (AA) is configured to output commands to the master module (BA).
上位制御機器(AA)は、イーサネット通信信号によりマスターモジュール(BA)に対し命令を出力する。イーサネット通信信号は「TCP/IP」プロトコルが一般的である。Modbus/TCPのように、TCP/IPプロトコルに準拠しつつ特定の用途に応じて策定された通信プロトコルのパケットは、いずれもペイロード内でのデータ保持形式においてそれぞれの形式を有するものの、データフレームはTCP/IPプロトコルのデータフレームと同じであり、それらのパケットを共通パケットという。 The higher-level control device (AA) outputs commands to the master module (BA) via Ethernet communication signals. Ethernet communication signals generally use the TCP/IP protocol. The packets of communication protocols such as Modbus/TCP, which conform to the TCP/IP protocol but are formulated for specific applications, all have their own formats for the data retention format within the payload, but the data frames are the same as those of the TCP/IP protocol, and these packets are called common packets.
図8(a)に「TCP/IPパケット」を示し、図8(b)に共通パケットの一例として「Modbus/TCPパケット」を示す。 Figure 8 (a) shows a "TCP/IP packet," and Figure 8 (b) shows a "Modbus/TCP packet" as an example of a common packet.
図8(a)に示すようにTCP/IPパケットは、TCPヘッダとペイロードからなり、TCPヘッダには、送信元ポート番号、宛先ポート番号、シーケンス番号、確認応答番号などの伝送に関する「管理情報」が格納されている。ペイロードには「データ本体」が格納されている。 As shown in Figure 8 (a), a TCP/IP packet consists of a TCP header and a payload. The TCP header stores "management information" related to transmission, such as the source port number, destination port number, sequence number, and acknowledgment number. The payload stores the "data body."
図8(b)に示すようにModbus/TCPパケットも、TCP/IPパケットのデータフレームのペイロード内に、Modbusプロトコルのヘッダである「Modbusアプリケーションヘッダ」が付加された「データ本体」が保持されている。 As shown in FIG. 8(b), Modbus/TCP packets also contain a "data body" with a "Modbus application header," which is the header of the Modbus protocol, added within the payload of the data frame of the TCP/IP packet.
上位制御機器(AA)は、マスターモジュール(BA)またはスレーブモジュール(CA)へ命令を出力する際に、識別のために機器管理番号をつけて出力する。例えばマスターモジュール(BA)は#1、スレーブモジュール(CA)は#2、#3、のような2以上の番号である。後記するマスターモジュール(BA)の判別部(BC)(0152)にて、マスターモジュール宛かスレーブモジュール宛か判別する際に用いる。 When the higher-level control device (AA) outputs a command to the master module (BA) or slave module (CA), it outputs it with a device management number for identification purposes. For example, the master module (BA) is numbered #1, and the slave module (CA) is numbered #2, #3, or other numbers greater than one. This is used by the discrimination unit (BC) (0152) of the master module (BA), which will be described later, to determine whether the command is addressed to the master module or the slave module.
機器管理番号は、Modbusアプリケーションヘッダに含まれるユニットIDをアドレスとして記載する。スレーブモジュール宛に関しては、後記するマスターモジュール内の判別部でマスターモジュール宛かスレーブモジュール宛かにまず2分する。スレーブモジュール宛であったら、次にプロトコル変換してシリアル通信信号に変換後、ペイロード内の機器管理番号により、どのスレーブモジュール宛か判別する2段階判別としてもよい。 The device management number is written as an address using the unit ID contained in the Modbus application header. For signals addressed to a slave module, a discrimination section in the master module (described below) first divides the signal into two categories: master module or slave module. If the signal is addressed to a slave module, the signal is then protocol converted and converted into a serial communication signal, after which the device management number in the payload is used to determine which slave module it is addressed to, in a two-stage discrimination.
<実施形態1 対マスターモジュール応答取得部(AC)(0102)>
上位制御機器(AA)の対マスターモジュール応答取得部(AC)(0102)は、マスターモジュール(BA)から応答を取得するように構成される。
<First embodiment: Master module response acquisition unit (AC) (0102)>
The master module response acquisition unit (AC) (0102) of the higher level control device (AA) is configured to acquire a response from the master module (BA).
<実施形態1 対スレーブモジュール命令出力部(AD)(0103)>
上位制御機器(AA)の対スレーブモジュール命令出力部(AD)(0103)は、スレーブモジュール(CA)に対して命令を、マスターモジュール(BA)を介して間接的に出力するように構成される。上位制御機器からスレーブモジュールへの情報の送信(命令の出力)は、上位制御機器と通信が可能なマスターモジュールを介して、間接的に行われる。
<Embodiment 1: Command output unit (AD) for slave module (0103)>
The slave module command output unit (AD) (0103) of the host control device (AA) is configured to indirectly output commands to the slave module (CA) via the master module (BA). The transmission of information (command output) from the host control device to the slave module is performed indirectly via the master module that can communicate with the host control device.
上述の対マスターモジュール命令出力部(AB)(0101)と同様に、上位制御機器(AA)は、スレーブモジュール(CA)へ命令を出力する際に、識別のために#2、#3、2以上の番号といったような機器管理番号(場合により解読可能なポート番号)をつけて出力する。 Similar to the above-mentioned master module command output unit (AB) (0101), when the higher-level control device (AA) outputs a command to the slave module (CA), it outputs an equipment management number (or, in some cases, a decipherable port number) such as #2, #3, or a number greater than 2 for identification purposes.
<実施形態1 対スレーブモジュール応答取得部(AE)(0104)>
上位制御機器(AA)の対スレーブモジュール応答取得部(AE)(0104)は、スレーブモジュール(CA)から間接的に応答を、マスターモジュール(BA)を介して間接的に取得するように構成される。つまりスレーブモジュールから上位制御機器への情報の送信は上位制御機器と直接的に通信が可能なマスターモジュールを介して送信される。
<First embodiment: Slave module response acquisition unit (AE) (0104)>
The slave module response acquisition unit (AE) (0104) of the higher-level control device (AA) is configured to indirectly acquire responses from the slave module (CA) via the master module (BA). In other words, information is transmitted from the slave module to the higher-level control device via the master module that can directly communicate with the higher-level control device.
<実施形態1 上位制御機器イーサネット通信部(AF)(0105)>
上位制御機器(AA)の上位制御機器イーサネット通信部(AF)(0105)は、マスターモジュール(BA)とイーサネット通信をするように構成される。
<Embodiment 1: Upper control device Ethernet communication unit (AF) (0105)>
The upper control device Ethernet communication unit (AF) (0105) of the upper control device (AA) is configured to perform Ethernet communication with the master module (BA).
上位制御機器(AA)の対マスターモジュール命令出力部(AB)、対スレーブモジュール命令出力部(AD)から出力された、機器管理番号を付けた命令をイーサネット通信信号としてマスターモジュール(BA)に向けて送信する。またマスターモジュール(BA)から送信されたイーサネット通信信号による応答の信号を受信し、信号に付けられた機器管理番号によって、対マスターモジュール応答取得部(AC)又は対スレーブモジュール応答取得部(AE)へ前記応答を出力する。 The command with the device management number attached, output from the master module command output unit (AB) and slave module command output unit (AD) of the higher-level control device (AA), is sent to the master module (BA) as an Ethernet communication signal. It also receives a response signal by the Ethernet communication signal sent from the master module (BA), and outputs the response to the master module response acquisition unit (AC) or slave module response acquisition unit (AE) according to the device management number attached to the signal.
<実施形態1 上位制御機器(AA)(0101)>
上位制御機器(AA)(0101)は、イーサネット通信経路にて接続されたマスターモジュール(BA)へ命令を発し、応答を受信するように構成される。
<Embodiment 1: Upper control device (AA) (0101)>
The upper level control device (AA) (0101) is configured to issue commands to the master module (BA) connected via an Ethernet communication path and receive responses.
本発明のモジュールシステムのマスターモジュールとスレーブモジュールは製造現場の製造装置近傍の制御盤内などに設置される場合が多いと考えられる。製造装置の制御盤とは離れて、イーサネット通信経路などで接続された管理室等の上位制御機器(AA)から、マスターモジュールへ命令を出力し、データを受信するような使用形態となる。上位制御機器(AA)として、デスクトップPCやノートPCなども使用することができる。受信したデータを使用して、資料作成したり、解析に使用したりすることができ便利である。 The master module and slave module of the module system of the present invention are likely to be installed in a control panel near the manufacturing equipment at the manufacturing site. The usage form is that commands are output to the master module from a higher-level control device (AA) in a management room or the like that is separated from the control panel of the manufacturing equipment and connected via an Ethernet communication path, and data is received. A desktop PC or a notebook PC can also be used as the higher-level control device (AA). The received data can be conveniently used to create documents or for analysis.
<実施形態1 マスターモジュールイーサネット送受信部(BB)(0151)>
マスターモジュール(BA)のマスターモジュールイーサネット送受信部(BB)(0151)は、上位制御機器とイーサネット通信信号を送受信するように構成される。マスターモジュールイーサネット送受信部は、後述するバス送受信部(BE)と相互に独立して処理を実行できるように構成される。つまり、いずれか一方が送受信中であるからといって他方の処理が制限を受けることはないか、又は、きわめて少ないように構成される。きわめて少ないとは、CPUやMPUや通信専用LSIのハードウェア資源の利用効率が制約を受ける場合である。しかしながらこのような制約はきわめて特殊な条件(例えば予定されていないようなプログラミングミスによる処理データの大量発生)が満たされたときにのみ生じるものであって、一般的な処理においては発生しないように構成される。
<Embodiment 1: Master module Ethernet transceiver (BB) (0151)>
The master module Ethernet transceiver (BB) (0151) of the master module (BA) is configured to transmit and receive Ethernet communication signals to and from a higher-level control device. The master module Ethernet transceiver is configured to be able to execute processes independently of the bus transceiver (BE) described later. In other words, the process of the other is not restricted or is restricted only very little when either one is transmitting or receiving. "Extremely little" refers to a case where the utilization efficiency of the hardware resources of the CPU, MPU, and communication-dedicated LSI is restricted. However, such restrictions are only generated when extremely special conditions (for example, a large amount of processing data generated due to an unexpected programming error) are met, and are configured not to occur in general processing.
<実施形態1 判別部(BC)(0152)>
マスターモジュール(BA)の判別部(BC)(0152)は、前記マスターモジュールイーサネット送受信部(BB)(0151)が受信したイーサネット通信信号が自身宛か、スレーブモジュール(CA)宛かを判別するように構成される。
<Embodiment 1: Discrimination unit (BC) (0152)>
The discrimination unit (BC) (0152) of the master module (BA) is configured to discriminate whether the Ethernet communication signal received by the master module Ethernet transceiver unit (BB) (0151) is addressed to itself or to the slave module (CA).
上位制御機器(AA)から出力された命令に付けられた機器管理番号によって、マスターモジュール自身宛か、スレーブモジュール宛かを判別する。機器管理番号が、イーサネット通信信号の共通パケットのペイロード内のModbusアプリケーションヘッダ内のユニットIDとして記載されている場合は、ユニットIDを読み取りアドレスとして、マスターモジュール(BA)自身宛か、または一以上のスレーブモジュールのいずれか判別しスレーブモジュールであれば後記するプロトコル変換部で以降の処理を行う。マスターモジュール自身宛であれば後記する処理部で以降の処理を行う。 The device control number attached to the command output from the higher-level control device (AA) determines whether the command is addressed to the master module itself or a slave module. If the device control number is written as a unit ID in the Modbus application header in the payload of the common packet of the Ethernet communication signal, the unit ID is read as an address and used to determine whether the command is addressed to the master module (BA) itself or to one or more slave modules. If it is addressed to a slave module, the protocol conversion unit described below performs subsequent processing. If it is addressed to the master module itself, the processing unit described below performs subsequent processing.
<実施形態1 プロトコル変換部(BD)(0153)>
マスターモジュール(BA)のプロトコル変換部(BD)(0153)は、前記判別部(BC)での判別結果がスレーブ宛であった場合に前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換し、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信するシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換するように構成される。
<Embodiment 1: Protocol Conversion Unit (BD) (0153)>
The protocol conversion unit (BD) (0153) of the master module (BA) is configured to convert the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with the slave module when the discrimination result in the discrimination unit (BC) is that the signal is addressed to a slave, and to convert the serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal as necessary.
イーサネット通信信号としてModbus/TCPを使用し、RS-485等シリアル通信信号としてModbus RTUプロトコルを使用することができる。図9(a)は、共通パケットを示しており、図9(b)に示すように共通パケットから「Modbusアプリケーションヘッダ」と「データ本体」とで構成されるローカルパケットを取得する。そして、図9(c)に示すように、ローカルパケットのヘッダである「Modbusアプリケーションヘッダ」をModbusアプリケーションヘッダに含まれるユニットIDを残して、除去する。ユニットIDはアドレスとしてデータ本体先頭に加え、下流プロトコルがModbus RTU(Remote Terminal Unit)モードの場合はCRCを付加し、Modbus ASCII(American Standard Code Information Interchange)モードの場合はASCIIコードに変換し、LRCを付加する。 Modbus/TCP can be used as the Ethernet communication signal, and Modbus RTU protocol can be used as the serial communication signal such as RS-485. Figure 9(a) shows a common packet, and as shown in Figure 9(b), a local packet consisting of a "Modbus application header" and a "data body" is obtained from the common packet. Then, as shown in Figure 9(c), the "Modbus application header", which is the header of the local packet, is removed leaving only the unit ID contained in the Modbus application header. The unit ID is added to the beginning of the data body as an address, and if the downstream protocol is Modbus RTU (Remote Terminal Unit) mode, a CRC is added, and if it is Modbus ASCII (American Standard Code Information Interchange) mode, it is converted to ASCII code and an LRC is added.
さらに、図9(d)に示すように、例えば、スレーブモジュールとの通信に用いるシリアル通信用プロトコルパケットである、Modbusプロトコルのメッセージ・フレームに整形する。なお、「アドレス」は、Modbusアプリケーションヘッダに含まれる「ユニットID」に応じたものである。また、ファンクションコードはマスターモジュールがスレーブモジュールに対して実行させる機能を設定する。「データ」にはファンクションコードに関連するデータを格納する。このように整形されたデータがマスターモジュールからスレーブモジュールへ伝送予定の整形済データとなる。なお、本例ではModbusプロトコルの場合を示したが、他のプロトコルの場合でも、そのプロトコルに応じてヘッダの除去を行い、スレーブモジュールとの通信に用いるシリアル通信用プロトコルのデータ形式に整形すればよい。スレーブモジュールから上位制御機器への応答用にプロトコル変換する場合は、上記の逆の手順を行う。 As shown in FIG. 9(d), the data is then shaped into a Modbus protocol message frame, which is a serial communication protocol packet used for communication with a slave module. The "address" corresponds to the "unit ID" included in the Modbus application header. The function code sets the function that the master module will cause the slave module to execute. The "data" stores data related to the function code. The data shaped in this way becomes the shaped data to be transmitted from the master module to the slave module. Although the Modbus protocol is used in this example, in the case of other protocols, the header can be removed according to the protocol and the data can be shaped into the serial communication protocol data format used for communication with the slave module. When converting the protocol for a response from the slave module to a higher-level control device, the above steps are reversed.
<実施形態1 バス送受信部(BE)(0154)>
マスターモジュール(BA)のバス送受信部(BE)(0154)は、変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信するように構成される。
<Embodiment 1: Bus Transmitter/Receiver (BE) (0154)>
The bus transceiver unit (BE) (0154) of the master module (BA) is configured to transmit the converted serial communication signal to the slave module (CA) via a bus transmission path, and to receive a result corresponding to the transmission from the slave module (CA) also via the bus transmission path.
シリアル通信用のバスとしては、Modbus RTUプロトコルのRS-485シリアルバス、Modbus RTUをベースとした内部バスなどを用いることができる。マスターモジュールのバス送受信部(BE)は、前述したマスターモジュールイーサネット送受信部(BB)と相互に独立して処理を実行できるように構成される。つまり、いずれか一方が送受信中であるからといって他方の処理が制限を受けることはないか、又は、きわめて少ないように構成される。きわめて少ないとは、CPUやMPUや通信専用LSIのハードウェア資源の利用効率が制約を受ける場合である。しかしながらこのような制約はきわめて特殊な条件(例えば予定されていないようなプログラミングミスによる処理データの大量発生)が満たされたときにのみ生じるものであって、一般的な処理においては発生しないように構成される。 As a bus for serial communications, an RS-485 serial bus of the Modbus RTU protocol, an internal bus based on Modbus RTU, etc. can be used. The master module bus transceiver unit (BE) is configured to be able to execute processes independently of the master module Ethernet transceiver unit (BB) described above. In other words, the fact that one of them is transmitting or receiving does not restrict the processing of the other, or restricts it only very little. "Very little" refers to cases where the efficiency of use of the hardware resources of the CPU, MPU, and communication-dedicated LSI is restricted. However, such restrictions only arise when very special conditions are met (for example, a large amount of processing data is generated due to an unexpected programming error), and are configured not to arise in general processing.
<実施形態1 処理部(BF)(0155)>
マスターモジュール(BA)の処理部(BF)(0155)は、前記判別部(BC)での判別結果がマスター宛であった場合には、受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行うように構成される。
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The processing unit (BF) (0155) of the master module (BA) is configured to directly carry out processing based on the received Ethernet communication signal when the discrimination result in the discrimination unit (BC) indicates that the signal is addressed to the master.
<実施形態1 マスターモジュール(BA)(0150)>
マスターモジュール(BA)(0150)は、イーサネット通信経路にて接続された上位制御機器(AA)から命令を取得し応答を出力するとともに、相互にバス伝送路でシリアルに接続された一以上のスレーブモジュール(CA)とにバス伝送路であるシリアル通信経路で接続され直接的に管理するように構成される。
<Embodiment 1: Master Module (BA) (0150)>
The master module (BA) (0150) is configured to receive commands from a higher-level control device (AA) connected via an Ethernet communication path and output responses, and is also configured to be connected via a serial communication path, which is a bus transmission path, to one or more slave modules (CA) which are serially connected to each other via a bus transmission path, and to directly manage them.
<実施形態1 スレーブモジュール(CA)(0170)>
スレーブモジュール(CA)(0170)は、相互にバス伝送路でシリアルに接続された一以上のスレーブモジュールであって機能部品制御機能を有するように構成される。
<Embodiment 1: Slave module (CA) (0170)>
The slave module (CA) (0170) is one or more slave modules serially connected to each other via a bus transmission line, and is configured to have a function of controlling functional components.
機能部品制御機能とは、例えば一以上の温度計の管理やヒータの制御などを行う機能をいう(この機能に限定はされない)。制御方法としては、上述した「マスターとスレーブの制御主従関係 スレーブ独立国家型」のように各スレーブモジュールが差分情報を持ち、マスターモジュールの温度度プロファイルに基づいて自身の管理する各ヒータをPID制御する方法などがある。 The functional component control function refers to a function that manages one or more thermometers or controls heaters, for example (but is not limited to this function). One control method is one in which each slave module has differential information and performs PID control of each heater it manages based on the temperature profile of the master module, as in the above-mentioned "master-slave control relationship, slave independent state type."
技術者や作業者がシフト制で交代勤務した時にPCを差し替えた場合や、テレワーク勤務などで通常時の管理室などとは異なる場所からアクセスするときに過去の状態履歴や、発せられた命令の履歴を見る際には、マスターモジュールのイーサネット通信受け入れ口にセキュリティ認証部を設け、アクセス権限を持つ作業者や、管理権限を持つ管理者やシステム部門のメンバが認証を受けてからアクセスできるように構成する。パスワードや生体認証、または社員証に内蔵される磁気記録やICや無線タグなどでの認証手段により保持されているユーザ情報と関連付けられ保持されているアクセス権限情報を参照し、アクセス権限がある否か判定し認証する。 When engineers or workers change PCs when working in shifts, or when accessing from a location other than the normal control room due to teleworking, etc., to view past status history or command history, a security authentication unit is provided at the Ethernet communication inlet of the master module, and the system is configured so that workers with access authority, administrators with management authority, and members of the systems department can access the system after being authenticated. The system references the access authority information stored in association with user information stored by authentication means such as passwords, biometric authentication, or magnetic records, ICs, or wireless tags built into employee ID cards, and determines whether or not the user has access authority, and then authenticates the user.
認証されると、保持されているアクセス権限に準じたアクセス範囲を示すアクセスルールにそって、本発明のモジュールシステムを使用できる。例えば、状況を確認するためにデータベースに保管されている履歴情報や、現時点のマスターモジュール又は/及びスレーブモジュールの状況の閲覧のみのゲスト権限、定型処理作業を遂行できる一般権限、制限なしの管理者権限などのアクセスルールである(この区分けには限定されない)。認証されるとアクセス時に使用したPC等とマスターモジュールとの通信に対しセッションIDが発行される。通信が継続する間は、通信にはセッションIDが添付され、認証済みのアクセスであることを表す。処理作業が続行中であっても、昼勤/夜勤のシフト交替などで作業者が交替するときは通信終了することができる。その場合はセッションIDが廃棄され、交替でアクセス開始した作業者に対しては別のセッションIDが発行される。工場などのセキュリティ管理区域外の自宅などで在宅勤務するテレワーカや、工場外への出張者などは、VPNサーバを介して工場内の構内LAN回線へ接続し、上記マスターモジュールのセキュリティ認証部へアクセスし認証を得ることができる。 Once authenticated, the module system of the present invention can be used according to the access rules that indicate the access range according to the access authority held. For example, the access rules include guest authority to only view the history information stored in the database to check the status, the current status of the master module and/or slave module, general authority to perform routine processing tasks, and administrator authority without restrictions (not limited to this classification). Once authenticated, a session ID is issued for communication between the PC used at the time of access and the master module. While communication continues, a session ID is attached to the communication, indicating that the access has been authenticated. Even if processing work is ongoing, communication can be terminated when the worker is replaced due to a day/night shift change. In that case, the session ID is discarded, and a different session ID is issued to the worker who starts accessing in place. Teleworkers who work from home outside the security controlled area of a factory or the like, or people on business trips outside the factory, can connect to the factory's internal LAN line via a VPN server, access the security authentication unit of the master module, and obtain authentication.
<実施形態1 処理の流れ>
図2に、実施形態1のモジュールシステムの処理の流れを示す。一点鎖線で囲った左側の部分が上位制御機器(AA)での処理の流れを示し、右側の一点鎖線で囲った部分がマスターモジュール(BA)での処理の流れを示す。マスターモジュール(BA)とシリアル通信経路でやり取りしている右下にあるのがスレーブモジュール(CA)である。スレーブモジュール(CA)内の処理は図示していない。
上位制御機器(AA)では、
最初にマスターモジュールかスレーブモジュールのどちら宛に命令を発するか判別する処理を行う(SA0201)。
上位制御機器(AA)がマスターモジュール(BA)へ命令を送信する場合には、
対マスターモジュール命令出力ステップ(ab)(SA0202)は、マスターモジュール(BA)に対して命令を出力する処理を行い、
上位制御機器(AA)がスレーブモジュール(CA)へ命令を送信する場合には、対スレーブモジュール命令出力ステップ(ad)(SA0203)は、スレーブモジュール(CA)に対して命令をマスターモジュール(BA)を介して間接的に出力する処理を行い
上位制御機器イーサネット通信ステップ(af)(SA0204)は、マスターモジュール(BA)とイーサネット通信をする処理を行い、
対マスターモジュール応答取得ステップ(ac)(SA0205)は、マスターモジュール(BA)から応答を取得する処理を行い、
対スレーブモジュール応答取得ステップ(ae)(SA0206)は、スレーブモジュール(CA)から応答をマスターモジュール(BA)を介して間接的に取得する処理を行う。
<Processing flow of
Figure 2 shows the process flow of the module system of
In the upper control device (AA),
First, a process is performed to determine whether a command is to be issued to the master module or to the slave module (SA0201).
When the upper control device (AA) sends a command to the master module (BA),
The step (ab) of outputting a command to the master module (SA0202) outputs a command to the master module (BA),
When the higher-level control device (AA) transmits a command to the slave module (CA), a slave module command output step (ad) (SA0203) performs processing to indirectly output the command to the slave module (CA) via the master module (BA), and a higher-level control device Ethernet communication step (af) (SA0204) performs processing to communicate with the master module (BA) via Ethernet.
The master module response acquisition step (ac) (SA0205) performs a process of acquiring a response from the master module (BA),
The slave module response acquisition step (ae) (SA0206) performs processing to indirectly acquire a response from the slave module (CA) via the master module (BA).
マスターモジュール(BA)では、
マスターモジュールイーサネット送受信ステップ(bb)(SB0201)は、上位制御機器(AA)からのイーサネット通信信号を受信する処理を行い、
判別ステップ(bc)(SB0202)は、マスターモジュールイーサネット受信ステップ(bb) (SB0201)が受信したイーサネット通信信号が自身宛か、スレーブモジュール(CA)宛かを判別する処理を行い、
前記判別ステップ(bc) (SB0202)での判別結果がマスターモジュール宛であった場合には、処理ステップ(bf)(SB0203)は、受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行い、必要に応じて処理した結果をマスターモジュールイーサネット送受信ステップ(bb)へ出力する処理を行い、
前記判別ステップ(bc)(SB0202)での判別結果がスレーブモジュール宛であった場合には、
プロトコル変換ステップ(bd)(SB0204)は、前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換する処理を行い、
バス送受信ステップ(be)(SB0205)は、変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信し必要に応じてプロトコル変換ステップ(bd)へ出力する処理を行い、
プロトコル変換ステップ(bd)(SB0206)は、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信したシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換しマスターモジュールイーサネット送受信ステップ(bb)(SB0207)へ出力する処理を行い、
マスターモジュールイーサネット送受信ステップ(bb)(SB0207)は、上位制御機器(AA)へイーサネット通信信号を送信する処理を行う。
このような一連の処理をモジュールシステムに実行させる動作方法である。
In the master module (BA),
The master module Ethernet transmission/reception step (bb) (SB0201) performs processing to receive an Ethernet communication signal from the upper control device (AA),
The determination step (bc) (SB0202) performs processing to determine whether the Ethernet communication signal received in the master module Ethernet reception step (bb) (SB0201) is addressed to itself or to the slave module (CA),
If the determination result in the determination step (bc) (SB0202) is that the signal is destined for the master module, a processing step (bf) (SB0203) performs processing based on the received Ethernet communication signal, and outputs the processed result to the master module Ethernet transmission/reception step (bb) as necessary.
If the determination result in the determination step (bc) (SB0202) is that the message is addressed to a slave module,
A protocol conversion step (bd) (SB0204) converts the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with a slave module,
The bus transmission/reception step (be) (SB0205) transmits the converted serial communication signal to the slave module (CA) via a bus transmission path, receives a result corresponding to the transmission from the slave module (CA) also via the bus transmission path, and outputs the result to the protocol conversion step (bd) as necessary.
The protocol conversion step (bd) (SB0206) converts the serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal as necessary and outputs the signal to the master module Ethernet transmission/reception step (bb) (SB0207).
The master module Ethernet transmission/reception step (bb) (SB0207) performs processing for transmitting an Ethernet communication signal to the higher-level control device (AA).
This is an operating method for causing the module system to execute such a series of processes.
<実施形態1 ハードウェア>
<
図3は、本実施形態のモジュールシステムの上位制御機器(AA)のハードウェア構成の一例を示す概念図である。図示するように、上位制御機器(AA)はPC等を使用する場合が多いと考えられ、PCと類似の構成となっている。「CPU」、ノースブリッジとサウスブリッジからなる「チップセット」、「不揮発性メモリ」、「メインメモリ」、「I/Oコントローラ」、「USB、IEEE1394、LAN端子、etc」、「BIOS」、「PCIスロット」、「リアルタイムクロック」などから構成される。 Figure 3 is a conceptual diagram showing an example of the hardware configuration of the upper control device (AA) of the module system of this embodiment. As shown in the figure, it is considered that the upper control device (AA) will often use a PC or the like, and has a configuration similar to that of a PC. It is composed of a "CPU", a "chipset" consisting of a north bridge and a south bridge, "non-volatile memory", "main memory", "I/O controller", "USB, IEEE 1394, LAN terminal, etc.", "BIOS", "PCI slot", "real-time clock", etc.
不揮発性メモリに蓄積されている各種プログラム、データ(情報)は、本システムの起動によって、メインメモリに展開され、実行命令を受け付けることでCPUによって順次プログラムがデータを利用した演算をするように構成されている。 The various programs and data (information) stored in the non-volatile memory are expanded into the main memory when the system is started, and the programs are configured to perform calculations using the data in sequence by the CPU upon receiving execution commands.
すなわち図3に示すように上位制御機器(AA)では、不揮発性メモリにはOS(オペレーティングシステム)とデバイスドライバのほかに、対マスターモジュール命令出力プログラムと、対マスターモジュール応答取得プログラムと、対スレーブモジュール命令出力プログラムと、対スレーブモジュール応答取得プログラムと、上位制御機器イーサネット通信プログラムと、を有し、データとして、対マスターモジュール命令、マスターモジュール応答、対スレーブモジュール命令、スレーブモジュール応答が保持されている。これらは、本システムがコンピュータ上で起動されることにより、メインメモリに展開されて、起動命令を受け付けることによって、CPUが順次プログラムとデータを利用した演算を行い、マスターモジュール又は、マスターモジュールを介してスレーブモジュールと、命令と応答のやり取りを行っていく。上位制御機器(AA)の不揮発メモリには、マスターモジュールを用いる制御システムの情報を管理、表示する制御用プログラムや、その他業務用ソフトのプログラムなどが含まれていてもよい。 As shown in FIG. 3, the non-volatile memory of the upper control device (AA) contains, in addition to the OS (operating system) and device drivers, a master module command output program, a master module response acquisition program, a slave module command output program, a slave module response acquisition program, and an upper control device Ethernet communication program, and holds data such as master module commands, master module responses, slave module commands, and slave module responses. These are expanded into the main memory when the system is started on the computer, and upon receiving a start command, the CPU sequentially performs calculations using the programs and data, and exchanges commands and responses with the master module or with the slave module via the master module. The non-volatile memory of the upper control device (AA) may also contain a control program that manages and displays information about the control system that uses the master module, as well as other business software programs.
図4は、本実施形態のモジュールシステムのマスターモジュール(BA)のハードウェア構成の一例を示す概念図である。図示する様に、CPU(0401)と、不揮発性メモリ(0402)(例えば、ROM、SSDなど)と、主メモリ(0403)と、制御用PCや記録計などとの接続のためのイーサネット通信I/F(0404)(図4中では、インターフェースをI/Fと略記)と、制御モジュールなどとの接続のための汎用のシリアル通信インターフェースI/F1(0405)と、ユーザI/F(0406)と、内部バス(0410)との通信I/F(0411)をコントロールするバスコントローラ(0409)と、内部バス伝送時にDMA方式(メモリとのデータ転送時にCPUを介さず転送する方法)を行うためのコントローラDMAC(0408)と、を備え、それらの間で信号の授受等を行うためのシステムバス(0407)を備える。CPUはカスタマイズされた専用CPUを使い、OS(オペレーティングシステム)の代わりに専用のファームウェアを使用することもできる。また複数コアのCPU又は/及び十分なキャッシュメモリを持つシステムであれば、メモリ不足による動作遅延を防止しやすいため、好ましい。 Figure 4 is a conceptual diagram showing an example of the hardware configuration of the master module (BA) of the module system of this embodiment. As shown in the figure, it is equipped with a CPU (0401), a non-volatile memory (0402) (e.g., ROM, SSD, etc.), a main memory (0403), an Ethernet communication I/F (0404) (interface is abbreviated as I/F in Figure 4) for connection with a control PC or a recorder, a general-purpose serial communication interface I/F1 (0405) for connection with a control module, etc., a user I/F (0406), a bus controller (0409) for controlling a communication I/F (0411) with an internal bus (0410), a controller DMAC (0408) for performing a DMA method (a method of transferring data to and from a memory without going through a CPU) during internal bus transmission, and a system bus (0407) for transmitting and receiving signals between them. A customized dedicated CPU can be used as the CPU, and dedicated firmware can be used instead of an OS (operating system). Additionally, a system with a multi-core CPU and/or sufficient cache memory is preferable, as it makes it easier to prevent operational delays due to memory shortages.
不揮発性メモリには、OS(オペレーティングシステム)とデバイスドライバのほかに、
上位制御機器とイーサネット通信信号を送受信するマスターモジュールイーサネット送受信プログラムと、
前記受信したイーサネット通信信号が自身宛かスレーブモジュール(CA)宛かを判別する判別プログラムと、
前記処理プログラムでの判別結果がマスター宛であった場合には受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行う処理プログラムと、
判別プログラムでの判別結果がスレーブ宛であった場合には前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換し、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信するシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換するプロトコル変換プログラムと、
変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信するバス送受信プログラムなどの各種プログラムや特定ポート番号が記録されている。そして、各プログラムを展開及び実行しインターフェースを介して取得した情報やデータを不揮発性メモリに格納し、格納された情報やデータを主メモリのワーク領域にてプログラムの実行による加工などを行い、不揮発性メモリに保持し、又はイーサネット通信インターフェースを介してプログラムの実行により上位制御機器(AA)へ出力する。
<実施形態1 効果>
In addition to the operating system and device drivers, non-volatile memory also contains
A master module Ethernet transmission/reception program that transmits and receives Ethernet communication signals to and from higher-level control devices;
a discrimination program for discriminating whether the received Ethernet communication signal is addressed to itself or to a slave module (CA);
a processing program for directly processing the received Ethernet communication signal when the determination result in the processing program indicates that the signal is addressed to a master;
a protocol conversion program that converts the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with a slave module when the discrimination result of the discrimination program indicates that the signal is addressed to a slave, and converts a serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal as necessary;
Various programs and specific port numbers, such as a bus transmission/reception program that transmits the converted serial communication signal to the slave module (CA) via a bus transmission line and receives the result according to the transmission from the slave module (CA) also via the bus transmission line, are recorded. Then, each program is deployed and executed, and information and data acquired via the interface are stored in a non-volatile memory, and the stored information and data are processed by executing the program in the work area of the main memory, and are retained in the non-volatile memory, or are output to the upper control device (AA) by executing the program via the Ethernet communication interface.
<Effects of First Embodiment>
本実施形態のモジュールシステムによれば、従来技術の通信モジュールとマスターモジュールを統合した形態としたことにより、上位制御機器(AA)とマスターモジュール(BA)は高速なイーサネット通信経路で接続される。そのため、上位制御機器(AA)からマスターモジュール(BA)に対する命令は、シリアル通信信号に変換されることなくマスターモジュール(BA)内で処理され、必要に応じ応答が上位制御機器(AA)へ送信される。スレーブモジュール(CA)に対しての命令はマスターモジュール(BA)内でシリアル通信信号へ変換されたのち送信される。マスターモジュールへの命令と、スレーブモジュールへの命令の信号プロトコルを変えることにより、例えば、従来、上記制御機器からの命令は、シリアル通信経路が隘路となり、スレーブモジュールへの通信が終了しなければマスターモジュールへの通信できなかったが、同時に速やかに通信を行うことができる。 According to the module system of this embodiment, by integrating the communication module and master module of the conventional technology, the upper control device (AA) and the master module (BA) are connected by a high-speed Ethernet communication path. Therefore, commands from the upper control device (AA) to the master module (BA) are processed in the master module (BA) without being converted to a serial communication signal, and a response is sent to the upper control device (AA) as necessary. Commands to the slave module (CA) are converted to a serial communication signal in the master module (BA) and then sent. By changing the signal protocol of the command to the master module and the command to the slave module, for example, commands from the above control devices can be communicated to the master module quickly at the same time, whereas in the past, the serial communication path was a bottleneck and communication to the slave module was not possible until communication was completed.
0100 上位制御機器(AA)
0101 対マスターモジュール命令出力部(AB)
0102 対マスターモジュール応答取得部(AC)
0103 対スレーブモジュール命令出力部(AD)
0104 対スレーブモジュール応答取得部(AE)
0105 上位制御機器イーサネット通信部(AF)
0150 マスターモジュール(BA)
0151 マスターモジュールイーサネット送受信部(BB)
0152 判別部(BC)
0153 プロトコル変換部(BD)
0154 バス送受信部(BE)
0155 処理部(BF)
0170 スレーブモジュール(CA)
0100 Upper control device (AA)
0101 Master module command output section (AB)
0102 Master module response acquisition unit (AC)
0103 Slave module command output section (AD)
0104 Slave module response acquisition unit (AE)
0105 Upper control device Ethernet communication part (AF)
0150 Master Module (BA)
0151 Master module Ethernet transceiver (BB)
0152 Discrimination section (BC)
0153 Protocol conversion unit (BD)
0154 Bus Transmitter/Receiver (BE)
0155 Processing Section (BF)
0170 Slave module (CA)
Claims (3)
からなるモジュールシステムであって、
上位制御機器(AA)は、
マスターモジュール(BA)に対して命令を出力する対マスターモジュール命令出力部(AB)と、
マスターモジュール(BA)から応答を取得する対マスターモジュール応答取得部(AC)と、
スレーブモジュール(CA)に対して命令をマスターモジュール(BA)を介して間接的に出力する対スレーブモジュール命令出力部(AD)と、
スレーブモジュール(CA)から応答をマスターモジュール(BA)を介して間接的に取得する対スレーブモジュール応答取得部(AE)と、
マスターモジュール(BA)とイーサネット通信をするための上位制御機器イーサネット通信部(AF)と、を有し、
マスターモジュール(BA)は、
上位制御機器(AA)とイーサネット通信信号を送受信するためのマスターモジュールイーサネット送受信部(BB)と、
マスターモジュールイーサネット送受信部(BB)が受信したイーサネット通信信号が自身宛か、スレーブモジュール(CA)宛かを判別する判別部(BC)と
前記判別部(BC)での判別結果がスレーブ宛であった場合には、前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換し、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信するシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換するプロトコル変換部(BD)と、
変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信するバス送受信部(BE)と
前記判別部(BC)での判別結果がマスター宛であった場合には、
受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行う処理部(BF)と、を有する
モジュールシステム。 a host control device (AA); and one master module (BA) connected to the host control device (AA) via an Ethernet communication path, which receives commands from the host control device (AA) and outputs responses to the host control device (AA); the master module (BA) has a general-purpose serial communication path (RS-485 serial bus of Modbus RTU protocol) to which an external device can be connected as a serial communication path, an internal bus which is a high-speed serial bus of the physical layer RS-485 based on the Modbus RTU protocol, and one or more slave modules (CA) which are connected via a serial communication path which is an internal bus relatively slower than the high-speed internal bus, are modules which are directly managed by the master module (BA), have a function of controlling functional components, and are serially connected to each other via a bus transmission path;
A modular system comprising:
The upper control device (AA) is
a master module command output unit (AB) for outputting a command to the master module (BA);
a master module response acquisition unit (AC) for acquiring a response from the master module (BA);
a slave module command output unit (AD) for indirectly outputting a command to the slave module (CA) via the master module (BA);
a slave module response acquisition unit (AE) for indirectly acquiring a response from the slave module (CA) via the master module (BA);
The device has a master module (BA) and an upper control device Ethernet communication unit (AF) for performing Ethernet communication with the master module (BA),
The master module (BA) is
A master module Ethernet transceiver unit (BB) for transmitting and receiving Ethernet communication signals to and from an upper control device (AA);
a discrimination unit (BC) that discriminates whether an Ethernet communication signal received by the master module Ethernet transceiver unit (BB) is addressed to itself or to a slave module (CA); and a protocol conversion unit (BD) that converts the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with the slave module when the discrimination result by the discrimination unit (BC) is that it is addressed to a slave, and converts a serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal as necessary;
A bus transmission/reception unit (BE) transmits the converted serial communication signal to a slave module (CA) via a bus transmission path, and receives a result corresponding to the transmission from the slave module (CA) via the same bus transmission path. If the result of the discrimination by the discrimination unit (BC) is that the signal is addressed to the master,
and a processing unit (BF) that performs processing directly based on the received Ethernet communication signal.
計算機である上位制御機器(AA)の動作方法は、
マスターモジュール(BA)に対して命令を出力する対マスターモジュール命令出力ステップ(ab)と、
マスターモジュール(BA)から応答を取得する対マスターモジュール応答取得ステップ(ac)と、
スレーブモジュール(CA)に対して命令をマスターモジュール(BA)を介して間接的に出力する対スレーブモジュール命令出力ステップ(ad)と、
スレーブモジュール(CA)から応答をマスターモジュール(BA)を介して間接的に取得する対スレーブモジュール応答取得ステップ(ae)と、
マスターモジュール(BA)とイーサネット通信をするための上位制御機器イーサネット通信ステップ(af)と、を有し、
計算機であるマスターモジュール(BA)の動作方法は、
上位制御機器とイーサネット通信信号を送受信するためのマスターモジュールイーサネット受信ステップ(bb)と、
マスターモジュールイーサネット受信ステップ(bb)が受信したイーサネット通信信号が自身宛か、スレーブモジュール(CA)宛かを判別する判別ステップ(bc)と
前記判別ステップ(bc)での判別結果がスレーブ宛であった場合には、前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換し、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信するシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換するプロトコル変換ステップ(bd)と、
変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信するバス送受信ステップ(be)と
前記判別ステップ(bc)での判別結果がマスター宛であった場合には、
受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行う処理ステップ(bf)と、を有する
計算機であるモジュールシステムの動作方法。 A method for operating a module system which is a computer comprising: an upper control device (AA); and one master module (BA) which is connected to the upper control device (AA) via an Ethernet communication path and receives commands from the upper control device (AA) and outputs responses to the upper control device (AA); the master module (BA) is a general-purpose serial communication path (RS-485 serial bus of Modbus RTU protocol) to which an external device can be connected as a serial communication path; an internal bus which is a high-speed serial bus of RS-485 physical layer based on Modbus RTU protocol; and one or more slave modules (CA) which are connected via a serial communication path which is an internal bus relatively slower than the high-speed internal bus , are modules which are directly managed by the master module (BA), have a function of controlling functional components, and are serially connected to other slave modules (CA) via a bus transmission path;
The operation method of the upper control device (AA), which is a computer, is as follows:
a step (ab) of outputting a command to a master module (BA);
a step (ac) of acquiring a response from the master module (BA);
a slave module command output step (ad) for indirectly outputting a command to the slave module (CA) via the master module (BA);
a slave module response acquisition step (ae) of indirectly acquiring a response from the slave module (CA) via the master module (BA);
A master module (BA) and an upper control device Ethernet communication step (af) for performing Ethernet communication with the master module (BA),
The operation of the Master Module (BA), which is a computer, is as follows:
A master module Ethernet reception step (bb) for transmitting and receiving Ethernet communication signals to and from a higher-level control device;
a determination step (bc) of determining whether the Ethernet communication signal received by the master module Ethernet receiving step (bb) is addressed to itself or to a slave module (CA); and a protocol conversion step (bd) of converting the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with a slave module and, if necessary, converting a serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal, if the determination result in the determination step (bc) is that the signal is addressed to a slave module;
a bus transmission/reception step (be) of transmitting the converted serial communication signal to a slave module (CA) via a bus transmission path and receiving a result corresponding to the transmission from the slave module (CA) also via the bus transmission path; and if the determination result in the determination step (bc) is that the signal is addressed to the master,
and (bf) performing direct processing based on the received Ethernet communication signal.
計算機である上位制御機器(AA)に読み込み可能な動作プログラムは、
マスターモジュール(BA)に対して命令を出力する対マスターモジュール命令出力ステップ(ab)と、
マスターモジュール(BA)から応答を取得する対マスターモジュール応答取得ステップ(ac)と、
スレーブモジュール(CA)に対して命令をマスターモジュール(BA)を介して間接的に出力する対スレーブモジュール命令出力ステップ(ad)と、
スレーブモジュール(CA)から応答をマスターモジュール(BA)を介して間接的に取得する対スレーブモジュール応答取得ステップ(ae)と、
マスターモジュール(BA)とイーサネット通信をするための上位制御機器イーサネット通信ステップ(af)と、を有し、
計算機であるマスターモジュール(BA) に読み込み可能な動作プログラムは、
上位制御機器とイーサネット通信信号を送受信するためのマスターモジュールイーサネット受信ステップ(bb)と、
マスターモジュールイーサネット受信ステップ(bb)が受信したイーサネット通信信号が自身宛か、スレーブモジュール(CA)宛かを判別する判別ステップ(bc)と
前記判別ステップ(bc)での判別結果がスレーブ宛であった場合には、前記受信したイーサネット通信信号をスレーブモジュールとのシリアル通信信号へ変換し、必要に応じてスレーブモジュール(CA)から受信するシリアル通信信号をイーサネット通信信号に変換するプロトコル変換ステップ(bd)と、
変換したシリアル通信信号をスレーブモジュール(CA)へバス伝送路を介して送信し、スレーブモジュール(CA)から送信に応じた結果を同じくバス伝送路を介して受信するバス送受信ステップ(be)と
前記判別ステップ(bc)での判別結果がマスター宛であった場合には、
受信したイーサネット通信信号に基づいてそのまま処理を行う処理ステップ(bf)と、を有する
計算機であるモジュールシステムに読み込み可能な動作プログラム。 an operating program that can be loaded into a module system that is a computer that includes a host control device (AA), one master module (BA) that is connected to the host control device (AA) via an Ethernet communication path, that receives commands from the host control device (AA) and outputs responses to the host control device (AA); the master module (BA) includes a general-purpose serial communication path (RS-485 serial bus of Modbus RTU protocol) that can connect an external device as a serial communication path, an internal bus that is a high-speed serial bus of RS-485 physical layer based on Modbus RTU protocol, and one or more slave modules (CA) that are connected via a serial communication path that is an internal bus that is relatively slower than the high-speed internal bus , that are modules that are directly managed by the master module (BA), that have a function of controlling functional components, and that are serially connected to other slave modules (CA) via a bus transmission path;
The operating program that can be loaded into the upper control device (AA), which is a computer, is
a step (ab) of outputting a command to a master module (BA);
a step (ac) of acquiring a response from the master module (BA);
a slave module command output step (ad) for indirectly outputting a command to the slave module (CA) via the master module (BA);
a slave module response acquisition step (ae) of indirectly acquiring a response from the slave module (CA) via the master module (BA);
A master module (BA) and an upper control device Ethernet communication step (af) for performing Ethernet communication with the master module (BA),
The operating program that can be loaded into the master module (BA), which is a computer, is
A master module Ethernet reception step (bb) for transmitting and receiving Ethernet communication signals to and from a higher-level control device;
a determination step (bc) of determining whether the Ethernet communication signal received by the master module Ethernet receiving step (bb) is addressed to itself or to a slave module (CA); and a protocol conversion step (bd) of converting the received Ethernet communication signal into a serial communication signal with a slave module and, if necessary, converting a serial communication signal received from the slave module (CA) into an Ethernet communication signal, if the determination result in the determination step (bc) is that the signal is addressed to a slave module;
a bus transmission/reception step (be) of transmitting the converted serial communication signal to a slave module (CA) via a bus transmission path and receiving a result corresponding to the transmission from the slave module (CA) also via the bus transmission path; and if the determination result in the determination step (bc) is that the signal is addressed to the master,
and a processing step (bf) for directly processing the received Ethernet communication signal.
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