識別符号自動設定システム及び方法
【課題】コントローラ機器及び予め定められた複数のユニット機器を接続した制御システムにおいて、ユニット機器間における送信制御処理を簡単にすることができる識別符号自動設定システム及び方法を提供する。
【解決手段】一端がコントローラ機器１に接続された電圧付与ライン３に予め定められた数の複数のユニット機器２が直列に接続されるものであり、前記コントローラ機器１は、前記電圧付与ライン３に所定の電圧を印加し、各ユニット機器２は、前記電圧付与ライン３に現れた電圧値を検出し、検出された電圧値に基づいて各ユニット機器２に付与される識別符号を決定する。
【解決手段】一端がコントローラ機器１に接続された電圧付与ライン３に予め定められた数の複数のユニット機器２が直列に接続されるものであり、前記コントローラ機器１は、前記電圧付与ライン３に所定の電圧を印加し、各ユニット機器２は、前記電圧付与ライン３に現れた電圧値を検出し、検出された電圧値に基づいて各ユニット機器２に付与される識別符号を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラ機器及び予め定められた複数のユニット機器を接続した制御システムにおいて、前記コントローラ機器が前記複数のユニット機器を個別に制御する上で必要な各ユニット機器の識別符号を自動的に設定するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネットワーク上の各機器を識別するための識別符号を設定する際には、ディップスイッチ等を用いて１台１台機械的に設定していたが、手動で各識別符号を設定するので、識別符号の管理が煩雑であった。
そこで、コントローラ機器にユニット機器を複数台直列につなぎ、コントローラ機器がそれぞれのユニット機器の識別符号を設定するシステムが考えられている。このシステムは、コントローラ機器からあるユニット機器に識別符号を送る。識別符号を受け取ったユニット機器は自己識別符号を記憶し、応答信号を返す。応答信号を受けたコントローラ機器は新たな識別符号を他のユニット機器に送る。識別符号を受け取ったユニット機器は自己識別符号を記憶し、応答信号を返す。これを繰り返し、最後のユニット機器の終端まで識別符号を設定する。
【０００３】
しかし前述の方法では、コントローラ機器がユニット機器に識別符号を設定する度に、コントローラ機器はユニット機器からの応答信号を待ち、ユニット機器からの応答信号が返ってきたことを確認する。そして次のユニット機器の識別符号を設定する、という処理をコントローラ機器が一括して行っている。そのため、コントローラ機器に処理が集中しコントローラ機器の負荷が大きいという問題点があった。
【０００４】
また、コントローラ機器が最上位のユニット機器に識別符号設定用の数値として０を送信し、最上位のユニット機器は、受信した数値０を識別符号設定用の数値として、１インクリメントして識別符号を設定し、設定した識別符号に係る識別符号設定用の数値を次段のユニット機器に送信するという処理を、終端のユニット機器に到るまで繰り返す技術も提案されている（特許文献１）。
【０００５】
この方法であれば、上位機器から送信された識別符号設定用の数値を基に、ユニット機器が自己識別符号を自動的に設定すると共に、次のユニット機器に対して自己識別符号を基にした識別符号設定用の数値を送信することにより、全てのユニット機器に識別符号を自動的に設定することができる。よって、コントローラ機器の負担を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2005-277978号公報
【特許文献２】特開2010-211782号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記の方法ではユニット機器は、自己識別符号の設定処理と、下位のユニット機器への自己識別符号の送信処理を行う。したがって、ユニット機器間における送信制御処理が複雑になる。
そこで、本発明の目的は、ユニット機器間における送信制御処理を簡単にすることができる識別符号自動設定システム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の識別符号付与システムは、一端がコントローラ機器に接続された電圧付与ラインに予め定められた数の複数のユニット機器が直列に接続されるものであり、前記コントローラ機器は、前記電圧付与ラインに所定の電圧を印加する手段を有し、各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出する手段を有し、検出された電圧値に基づいて各ユニット機器に付与される識別符号を決定する手段が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の識別符号付与方法は、前記コントローラ機器から電圧付与ラインに、所定の電圧を印加するステップと、各ユニット機器において、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出するステップと、この検出した電圧値に基づいて、各ユニット機器に付与される識別符号を決定するステップとを含むことを特徴とする。
これらの識別符号付与システム又は識別符号付与方法によれば、各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに現れた電圧降下を伴う電圧値を検出することにより、自己のユニット機器が接続されている順番を知ることができる。これにより、各ユニット機器で検出された電圧値に対応した識別符号を算出することができるので、算出された識別符号を、各ユニット機器に設定することができる。
【００１０】
前記検出された電圧値に基づいて各ユニット機器に付与される識別符号を決定する手段は、各ユニット機器に備えられていても良い。この場合、各ユニット機器は、検出された電圧値に基づいて、当該ユニット機器に付与される識別符号を決定して、前記コントローラ機器に通知する。
前記各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに接続されたユニット機器の総数の情報と、前記コントローラ機器において前記電圧付与ラインに印加される電圧の情報とに基づいて、当該ユニット機器が検出すべき電圧の予測値を保存し、検出した電圧値と保存した予測値との対比に基づいて、自己のＩＤを決定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、ユニット機器間における複雑な送信制御処理を必要することなく、コントローラ機器が各ユニット機器を個別に制御する上で必要な各ユニット機器の識別符号を自動的に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コントローラ機器と、そのコントローラ機器により制御される複数のユニット機器とを含む制御システムの全体を示すシステム構成図である。
【図２】コントローラ機器１の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】ユニット機器２の機能を説明するためのブロック図である。
【図４】各ユニット機器２のＩＤを設定する識別符号自動設定処理を説明するためのシステム全体のフローチャートである。
【図５】図４のシステム全体のフローチャートの中に含まれる、コントローラ機器１の処理の流れのみを取り出したフローチャートである。
【図６】ユニット機器２における識別符号自動設定処理のうち、コントローラ機器１からユニット総数通知命令を受け取った場合の処理を示すフローチャートである。
【図７】ユニット機器２における識別符号自動設定処理のうち、コントローラ機器１からＩＤ判別命令を受け取った場合の処理を示すフローチャートである。
【図８】ユニット機器２における識別符号自動設定処理のうち、図８はＩＤ確認命令を受け取った場合の処理を示すフローチャートである。
【図９】電圧付与ライン３に沿った電圧の分布を示すグラフである。
【図１０】抵抗Ｒをユニット機器２の外側の電圧付与ライン３に接続した制御システムの変形例を示すシステム構成図である。
【図１１】本発明の識別符号自動設定システムを、散光式警光灯８及び警告灯９を装備した車両に適用した例を示す平面図である。
【図１２】本発明の識別符号自動設定システムを、複数の作業台３０が並べられた工場の作業ラインに適用した例を示す平面図である。
【図１３】図１２の識別符号自動設定システムのコントローラ機器１のブロック図である。
【図１４】図１２の識別符号自動設定システムのユニット機器２のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、コントローラ機器１と、そのコントローラ機器１により制御される所定数の複数のユニット機器２とを含む制御システムの全体を示すシステム構成図である。ユニット機器２を３つ示すが、ユニット機器２の数はこれに限られるものではない。
同図において、コントローラ機器１と複数のユニット機器２とを電圧付与ライン３によって直列に接続している。電圧付与ライン３の終端は接地処理されている。また、コントローラ機器１と各ユニット機器２とにも接地電位が与えられており、コントローラ機器１はこの接地電位を基準にした電圧を付与することができ、各ユニット機器２はこの接地電位を基準にした電圧を検出することができる。
【００１４】
また、複数のユニット機器２を通信ライン４によってコントローラ機器１に接続している。通信ライン４は、図示するように電圧付与ライン３と同様、コントローラ機器１と複数のユニット機器２との間を直列に接続しているが、双方向通信が可能であれば良く、この接続形態に限られるものではない。例えば、コントローラ機器１と各ユニット機器２とを個別の通信ライン４でそれぞれ接続しても良い。
【００１５】
電圧付与ライン３に接続された各ユニット機器２において、電圧付与ライン３に対して直列に抵抗Ｒが挿入・接続されている。コントローラ機器１が電圧付与ライン３に所定の電圧を与えた場合、各ユニット機器２において、この抵抗Ｒによる電圧降下が発生し、電圧降下された後の電圧値は、各ユニット機器２の制御部６に接続されたＡ／Ｄ変換器５によってディジタル値に変換される。また、電圧付与ライン３はユニット機器２間を直列に接続されているので、電圧降下後の電圧は次に接続されているユニット機器２に与えられる。このような電圧降下を繰り返して、最後には、電圧付与ライン３の電位は接地電位に落ちる。
【００１６】
各ユニット機器２は、ユニット固有機能部７を有している。例えば、本システムが緊急車両の屋根などに設置される散光式警光灯に適用されるのであれば、各ユニット固有機能部７は、散光式警光灯の各回転灯を点灯したり点滅したりするための回転灯駆動部となる。本システムが緊急車両の側面などに設置される複数の警告灯に適用されるのであれば、各ユニット固有機能部７は、それぞれ警告灯を点灯したり点滅したりするための警告灯駆動部となる。また、本システムが工場の製造現場などに設置される信号報知表示灯システムに適用されるのであれば、各ユニット固有機能部７は、それぞれ信号報知表示灯を点灯したり点滅したりするための表示駆動部となる。
【００１７】
図２は、コントローラ機器１の機能を説明するためのブロック図である。コントローラ機器１には、制御部１１を中心にしてＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどのメモリ１２、キーボード、マウスなどの操作部１３、各種センサ入力部１４、通信インターフェイス１５、表示部１６が含まれている。制御部１１は、実質的にＣＰＵから構成され、各部の機能を、プログラムを用いて実行する。各種センサ入力部１４は本システムの目的に応じて設置される各種センサの検出信号を監視する。通信インターフェイス１５は通信ライン４を通して各ユニット機器２に接続される（通信の具体的内容は後述する）。表示部１６は、識別符号付与に関連した各種表示を行う（表示の具体的内容は後述する）。
【００１８】
さらにコントローラ機器１には、電圧付与ライン３に対して所定の電圧を印加するための電圧源１７が搭載されている。電圧源１７は電圧付与ライン３を通して各ユニット機器２に電圧を供給する。
図３は、ユニット機器２の機能を説明するためのブロック図である。ユニット機器２には、制御部６を中心にしてＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４、ユニット固有機能部７、通信ライン４を通してコントローラ機器１と通信を行う通信インターフェイス２１、Ａ／Ｄ変換器５などが含まれている。
【００１９】
制御部６は、実質的にＣＰＵから構成され、識別符号自動付与機能を、所定のプログラムを用いて実行する。
またユニット機器２には、電圧付与ライン３の入力端子２５と出力端子２６とが設けられており、入力端子２５には、コントローラ機器１に近い、上流側に隣接する上流ユニット機器２からの電圧付与ライン３が接続され、出力端子２６には、コントローラ機器１から遠い、下流側に隣接する下流ユニット機器２に向けて電圧付与ライン３が接続される。当該ユニット機器２の内部の入力端子２５−出力端子２６間には、電圧付与ライン３が通過しているが、この電圧付与ライン３には、電圧降下を発生させるための抵抗Ｒが挿入されている。この抵抗Ｒのために、電圧付与ライン３の電圧は、ユニット機器２の前後で階段状に降下する。この電圧の分布の変化は、後に図９を用いて説明する。電圧降下された電圧値は、前述したように、Ａ／Ｄ変換器５によってディジタル値に変換され、制御部６に入力される。
【００２０】
図４は、各ユニット機器２の識別符号（以下、「ＩＤ」と言う）を設定する識別符号自動設定処理を説明するためのシステム全体のフローチャートである。まず、コントローラ機器１に、本システムに接続されるユニット機器２の総数を入力する（ステップＳ１）。この入力は、例えば操作者が、コントローラ機器１の操作部１３を用いて行うことができる。入力されたユニット総数の情報は、通信ライン４を経由して各ユニット機器２にブロードキャスト方式で送信される（ステップＳ２）。ユニット総数の情報を受信した各ユニット機器２は、それをＲＡＭ２３に保存し（ステップＳ３）、ユニット総数の情報を受信したことをコントローラ機器１に返信する（ステップＳ４）。
【００２１】
なお、コントローラ機器１が電圧付与ライン３に印加する電圧値の情報も、ユニット総数の情報と同様、通信ライン４を経由して各ユニット機器２にブロードキャスト方式で送信してもよい。あるいは電圧値がシステム全体で固定されているのであれば、その固定された電圧値を予め各ユニット機器２のＲＯＭ２４などに保存しておいてもよい。
コントローラ機器１は、各ユニット機器２からユニット総数の受領を確認した後、電圧付与ライン３に所定の電圧を印加する（ステップＳ５）。そして、各ユニット機器２にＩＤ判別命令を、通信ライン４を通して送信する（ステップＳ６）。
【００２２】
このＩＤ判別命令を受信したユニット機器２は、電圧付与ライン３の電圧値を、Ａ／Ｄ変換器５を用いて読み取る（ステップＳ７）。この電圧値の取得点は、図３に示すように、抵抗Ｒよりも出力端子２６側である。
ユニット機器２は、ＲＡＭ２３に保存されたユニット総数と、読み取った電圧値とから、当該ユニット機器２のＩＤを算出する（ステップＳ８）。このＩＤ算出方法の詳細については後述する。ユニット機器２は、算出したＩＤを、判別命令の受領確認とともに、コントローラ機器１に送信する（ステップＳ９）。
【００２３】
コントローラ機器１は、各ユニット機器２から返信されたＩＤと、判別命令の受領確認とを集めて、返信されたＩＤが複数のユニット機器２で重複していないかどうか確認する（ステップＳ１０）。重複していなければ、各ユニット機器２に対して、当該ユニット機器２のＩＤを使って個別にＩＤ確認命令をポーリング送信する（ステップＳ１１）。
ＩＤ確認信号を受信したユニット機器２はＩＤ確認通知信号をコントローラ機器１に返信する（ステップＳ１２）。コントローラ機器１は、すべてのユニット機器２からのＩＤ確認通知信号を受け取ったことを確認すれば（ステップＳ１３）、全ユニット機器２のＩＤを確定する（ステップＳ１４）。このようにして、一連の識別符号自動設定処理が終了する。
【００２４】
つぎに、図４のシステム全体のフローチャートの中に含まれる、コントローラ機器１の処理の流れのみを取り出して、図５のフローチャートを用いて説明する。
操作者は、コントローラ機器１の操作部１３を用いて、各ユニット機器２にＩＤを設定する識別符号自動設定処理に入る。この識別符号自動設定処理に入っていることをコントローラ機器１が確認すると（ステップＴ１）、コントローラ機器１は、操作部１３からユニット総数の入力があるかどうか確認する（ステップＴ２）。ユニット総数の入力があれば、入力されたユニット総数の通知を、通信ライン４を経由して各ユニット機器２にブロードキャスト方式で送信する（ステップＴ３）。そして、すべてのユニット機器２からユニット総数情報の受領返信を受け取ったかどうか確認する（ステップＴ４）。所定時間以内にすべてのユニット機器２からの受領返信を受け取らなかったときは（ステップＴ４→Ｔ５）、スタートに戻り、識別符号自動設定処理をやり直す。
【００２５】
すべてのユニット機器２からユニット総数の情報の受領を確認すれば、コントローラ機器１は電圧付与ライン３に所定の電圧を印加する（ステップＴ６）。引き続いて、コントローラ機器１は、すべてのユニット機器２にＩＤ判別命令をブロードキャスト送信する（ステップＴ７）。各ユニット機器２はこのＩＤ判別命令を受けて、自己のＩＤを算出する処理を行う。コントローラ機器１は、すべてのユニット機器２からＩＤ判別命令の受領返信と、各ユニット機器２が設定したＩＤの通知があるかどうかを確認する（ステップＴ８）。所定時間以内にすべてのユニット機器２からの返信を受け取らなかったときは（ステップＴ８→Ｔ９）、スタートに戻り識別符号自動設定処理をやり直す。
【００２６】
コントローラ機器１は、各ユニット機器２から受け取ったＩＤの重複があるかどうかを点検し（ステップＴ１０）、重複があればエラーと判断し表示部１６に表示し（ステップＴ１１）、スタートに戻り、識別符号自動設定処理をやり直す。
重複がなければ、各ユニット機器２の当該ＩＤを使って、各ユニット機器２にＩＤ確認命令を送信する（ステップＴ１２）。すべてのユニット機器２からＩＤ確認が取れた場合（ステップＴ１３）、識別符号自動設定処理を終え、表示部１６に識別符号自動設定が完了した旨を表示する。所定時間以内にすべてのユニット機器２からの確認ができなかったときは（ステップＴ１３→Ｔ１４）、スタートに戻り、識別符号自動設定処理をやり直す。
【００２７】
図６〜図８は、ユニット機器２における識別符号自動設定処理を説明するためのフローチャートである。図６は、コントローラ機器１からユニット総数通知命令（ステップＴ３参照）を受け取った場合の処理を示し、図７はコントローラ機器１からＩＤ判別命令（ステップＴ７参照）を受け取った場合の処理を示し、図８はＩＤ確認命令（ステップＴ１２参照）を受け取った場合の処理を示す。
【００２８】
図６において、ユニット総数通知命令を受信したユニット機器２は（ステップＵ１）、そのユニット総数をＲＡＭ２３に保存し（ステップＵ２）、ユニット総数通知命令の受領信号を返信する（ステップＵ３）。
図７において、ＩＤ判別命令を受信したユニット機器２は（ステップＶ１）、ＲＡＭ２３からユニット総数を読み込み（ステップＶ２）、自己のＩＤを算出する（ステップＶ３）。ＩＤを算出すれば、算出されたＩＤといっしょにコントローラ機器１に送信する（ステップＶ４）。そしてこのＩＤをＲＯＭ２４とＲＡＭ２３に保存する（ステップＶ５）。
【００２９】
図８において、ＩＤ確認命令を受信したユニット機器２は（ステップＷ１）、ＲＡＭ２３に保存したＩＤを読み込む（ステップＷ２）。そしてコントローラ機器１から自己宛てに送信されてきた信号に入っているＩＤと一致するかどうか確認し（ステップＷ３）、一致していればＩＤ確認信号を送信する（ステップＷ４）。
ここで、ステップＶ３の、ユニット機器２におけるＩＤ算出処理を詳細に説明する。以下の説明において、ユニット機器２に設けられている抵抗Ｒの値はほぼ同一値とする。
【００３０】
図９は、電圧付与ライン３に沿った電圧の分布を示すグラフである。このグラフではユニット機器２の総数Ｎは「６」と例示し、コントローラ機器１で付与される電圧を、例えば「５Ｖ」としているが、これらの数に限定されるものではない。一台あたりユニット機器２の抵抗Ｒのため降下される電圧をδＶとし、隣接しあうユニット機器間あたり電圧付与ライン３の線抵抗のために降下される電圧をδＶＬとする。合計の降下電圧（δＶ＋δＶＬ）は、前記「５Ｖ」をユニット機器２の総数で割った値となる。
【００３１】
ただし、ユニット機器２の抵抗Ｒを、電圧付与ライン３の線抵抗よりも大きく設定するならば（あるいは電圧付与ライン３の線抵抗を非常に小さなものに選ぶならば）、δＶＬはδＶと比べて無視できるから、前記「５Ｖ」をユニット機器２の総数で割った値は、ユニット機器２の抵抗Ｒのため降下される電圧δＶであるとすることができる。
逆に、電圧付与ライン３の線抵抗を、ユニット機器２の抵抗Ｒよりも大きく設定するならばδＶＬは無視できなくなる。この後者のケースは、例えば、ユニット機器２の抵抗Ｒをなくし、電圧付与ライン３として、単位長さあたりの抵抗の大きな電線を選ぶ場合である。この場合、電圧付与ライン３自体に、電圧降下の機能を与えることになる。
【００３２】
以下、電圧付与ライン３の線抵抗はユニット機器２の抵抗Ｒよりもはるかに小さくて、無視できるものとして、説明を進める。各ユニット機器２で検出される電圧値Ｖｉは、次の［１］式：
Ｖｉ＝（コントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０）×（１−ｉ／Ｎ）［１］
で表される。ここでＮはユニット機器２の総数、ｉはコントローラ機器１から直列に接続されるユニット機器２の接続順序である。
【００３３】
Ｎ＝６を想定する場合、１番目のユニット機器２の検出する電圧値Ｖ１は、Ｖ０×（５／６）となる。２番目のユニット機器２の検出する電圧値Ｖ２は、Ｖ０×（４／６）となる。これを繰り返して最後の６番目のユニット機器２の検出する電圧値Ｖ６は、Ｖ０×（０／６）＝０（接地電位）となる。
各ユニット機器２は、コントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０、ユニット機器２の総数ＮをＲＡＭ２３に保存している。しかし、自己のユニット機器２が接続されている順番（前記ｉ）が分かっていない。
【００３４】
そこで、検出した電圧値Ｖｉに基づいて、自己のユニット機器２が接続されている順番ｉを求める。この順番ｉの求め方は次のとおりである。
まず、前記［１］式に基づいて、ｉ＝１〜６の場合のＶｉを計算で求める。これをＶｉの「電圧予測値」という。この「電圧予測値」を、ｉ＝１〜６のすべてについてＲＡＭに保存する。
【００３５】
ただし、この「電圧予測値」は、ユニット機器２に設けられている抵抗Ｒの値はすべて同一値とした場合の予測値に過ぎない。実際には、距離にばらつきがあり、抵抗Ｒ値にもばらつきがある。よって、前記「電圧予測値」の前後にマージンΔＶを設けることとする。
マージンの選択基準は次のとおりである。ある順番ｉに対応する「電圧予測値」と、次の順番ｉ＋１に対応する「電圧予測値」との平均値を境界値とし、「電圧予測値」とこの境界値との差をマージンΔＶとしてもよい。このようなマージンΔＶは、式［２］で表される。
【００３６】
ΔＶ＝（電圧値Ｖ０／２Ｎ）［２］
ただし、平均値の算出方法は、検出電圧値や電圧予測値として対数値を採用する場合相加平均が好ましく、検出電圧値や電圧予測値として非対数値を採用する場合相乗平均が好ましい。
なおマージンΔＶの選び方は、前記［２］式にかぎられるものではない。前記［２］式以外の固定値を採用しても良い。しかし、前記［２］式の値を超える値をマージンに選ぶことは適切でない。前記［２］式の値を超えるマージンを選ぶと、隣り合うユニット機器２が検出した電圧値Ｖｉの大小と、コントローラ機器１から直列に接続されるユニット機器２の接続順序が反対になるおそれがあるからである。従って、前記［２］式の値は、設定し得るマージンの上限値を定めるものということができる。
【００３７】
このように、各ユニット機器２の制御部は、前記「電圧予測値」とその前後マージンΔＶを記憶している。検出した電圧値Ｖｉを、前後のマージンΔＶを考慮した前記「電圧予測値」に当てはめて、検出した電圧値Ｖｉがいずれの順番ｉに対応する「電圧予測値」に該当するのかを判定する。この判定された「電圧予測値」の順番“ｉ“に基づいて、当該ユニット機器２の接続順序、すなわちＩＤを決定することができる。
【００３８】
以上のように本発明の実施の形態によれば、コントローラ機器１から電圧付与ライン３を介して直列に接続された各ユニット機器２が、電圧付与ライン３に現れる電圧値を検出し、その値を、コントローラ機器１で付与される電圧値とユニット機器２の総数とに基づいて定められる「電圧予測値」に当てはめることにより、自己のユニット機器２の接続順序を知ることができる。そしてこの接続順序に基づいて、自己のユニット機器２のＩＤを決定することができる。よって、コントローラ機器１が各ユニット機器２のＩＤを設定する必要がなくなるため、コントローラ機器１の負担を軽減することができる。
【００３９】
以上で本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、以上の説明では、ユニット機器２に設けられている抵抗Ｒの値は同一値としていたが、必ずしもこれにこだわるものではない。抵抗Ｒの値が同一でなくても、各抵抗の電圧降下の合計がコントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０に等しいという性質に基づいて、各ユニット機器２で検出される電圧値Ｖｉを計算することができる。この場合、各ユニット機器２で検出される電圧値Ｖｉは、ユニット機器２の個数をＮとし、ｋ番目のユニット機器２に設けられている抵抗をＲkで表すと、次の［３］式：
Ｖｉ＝（コントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０）×（１−Σ1Ｒk／Σ2Ｒk）［３］
で表すことができる。ここで総和Σ1はｋ＝１からｉまでの総和を意味し、総和Σ2はｋ＝１からＮまでの総和を意味する。
【００４０】
また、以上の説明では、各ユニット機器２の制御部６が、当該ユニット機器２で検出された電圧値に対応するＩＤを算出する手段を有していたが、コントローラ機器１の制御部１１がＩＤを算出することとしてもよい。この場合、コントローラ機器１が、各ユニット機器２が検出した電圧値の情報を、通信ライン４を通して受信して、コントローラ機器１の制御部１１が、各ユニット機器２で検出された電圧値に対応するＩＤを算出して、各ユニット機器２に通知する、という形態になる。この場合コントローラ機器１は、「電圧予測値」をメモリに保存している必要は必ずしもなく、単に、各ユニット機器２が検出した電圧値の大小関係に基づいてＩＤを割り振ることとしてもよい。例えば各ユニット機器２が検出した電圧値の大きい順番にＩＤを割り振ってもよく、小さい順番にＩＤを割り振っても良い。
【００４１】
また、以上の説明では、ユニット機器２に抵抗Ｒが内蔵されていたが、図１０に示すように、抵抗Ｒを、ユニット機器２の上流側の電圧付与ライン３に接続しても良い。例えば、１番目のユニット機器２から見てコントローラ機器１と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ1を、２番目のユニット機器２から見て１番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ2を、ｉ番目のユニット機器２から見て、ｉ−１番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒiを接続しても良い（ｉ＝１からＮまで）。
【００４２】
また、抵抗Ｒをユニット機器２の下流側の電圧付与ライン３に接続しても良い。図示しないが、１番目のユニット機器２から見て２番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ1を、２番目のユニット機器２から見て３番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ2を、ｉ番目のユニット機器２から見て、接地点と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒiを接続しても良い（ｉ＝１からＮまで）。
【００４３】
本発明の制御システムは、コントローラ機器１から出る電圧付与ライン３に対して複数のユニット機器２を直列に接続したシステムにおいて、各ユニット機器２に識別符号を付与する場合に適用されるものである。システム自体の設置目的は問わない。
例えば、本発明の識別符号自動設定システムは、図１１に示すような散光式警光灯８及び警告灯９を装備した車両に対して適用することができる。この車両に装備された散光式警光灯８は、車両のルーフ上に載置され、それぞれが点灯、点滅、減光動作を行う複数の回転灯ユニットを備える。各回転灯ユニットには、回転動作の開始、停止を制御できるユニット機器２が備えられている。警告灯９は、車両の側面に載置され、それぞれが点灯、点滅動作を行う複数の警告灯ユニットを備える。各警告灯ユニットには、例えば車両右折時に右側の警告灯を流動点灯させるなど、各警告灯ユニットが協調して動作することができるようにユニット機器２が備えられている。さらに当該車両には、運転席付近のダッシュボード等に設置されるコントローラ機器１が備えられている。
【００４４】
コントローラ機器１と、散光式警光灯８における複数のユニット機器２とは、電圧付与ライン３によって直列に接続されている。またユニット機器２は、通信ライン４によってコントローラ機器１に接続されている。これにより、散光式警光灯８において、１つの識別符号自動設定システムを構成している。
またコントローラ機器１と、警告灯９における複数のユニット機器２とは、電圧付与ライン３によって直列に接続され、通信ライン４によって接続されている。これにより、警告灯９において、前記散光式警光灯８の識別符号自動設定システムとは違った、１つの識別符号自動設定システムを構成している。
【００４５】
この散光式警光灯８、警告灯９を装備した車両においては、図２に示したコントローラ機器１の操作部１３は、各ユニット機器２への動作指示を行うとともに、各ユニット機器２へのＩＤ設定の操作、ユニット機器２の総数の入力操作を行う。図２に示した各種センサ入力部１４は、車両のドアの開閉、アクセルペダル、ブレーキペダルの踏込み、方向指示器動作などの入力を検知する。また、当該車両が消防車両の場合は、シャッターの開閉、タンクの水残量、放水開始等の機器の動作を検知する。
【００４６】
図１２は、複数の作業台３０が並べられた工場の作業ラインにおける実施例を表す平面図である。各作業台３０には信号報知表示灯１０が備えられ、作業員Ｈが配置されている。各信号報知表示灯１０は、赤色、黄色、緑色などからなる複数の発光部と操作部を有し、操作部の操作に応じて、それぞれ点灯、点滅、減光動作を行う。信号報知表示灯１０には、発光部を制御するユニット機器２が備えられている。ユニット機器２は、電圧付与ライン３を介してコンピュータ（コントローラ機器１に相当）に接続されている。コンピュータは、何番目の信号報知表示灯１０に、いかなるＩＤが付与されているかを把握しており、何番目の信号報知表示灯１０が何色を点灯したかを記録することにより、作業員の管理を行う。またコンピュータは、操作部、表示部１ａなどを介して識別符号自動付与の指示、ユニット機器２の総数の入力などの指示を行うことができる。
【００４７】
この図１２の識別符号自動設定システムのコントローラ機器１のブロック図が図１３である。図２に示したコントローラ機器１の構成と比較して、表示部、操作部、各種センサ入力部が省略されているのみであり、他の部位の機能は、図２のコントローラ機器１と同様である。表示部、操作部は、コントローラ機器１の外部に接続されている（図１２の“１ａ”参照）。
【００４８】
各ユニット機器２のブロック図を図１４に示す。この図１４のユニット機器２は図３に示したユニット機器２の構成と比較して違っているところは、ユニット固有機能部７が、赤色、黄色、緑色などからなる複数の発光部を駆動する発光部７ａ〜７ｃに置き換えられたことのみである。
【実施例】
【００４９】
ユニット機器２におけるＩＤ算出処理の実測例を説明する。以下の説明において、ユニット機器２の総数Ｎを６とし、コントローラ機器１で付与される電圧を「５Ｖ」とし、Ａ／Ｄ変換器５は対数変換特性を有するものとし、その分解能を２５６とする。従って、Ａ／Ｄ変換後のビット値は、変換前のアナログ電圧値の対数(log)を２５６階調のスケールで表したものとなる。ユニット機器２の抵抗Ｒはすべて同一値とし、電圧付与ライン３の線抵抗はユニット機器２の抵抗Ｒよりもはるかに小さくて、無視できるものとした。ユニット機器２の抵抗器には、抵抗値の誤差±５％のものを使用した。
【００５０】
前述の［１］式に基づいてユニット機器２で検出される電圧予測値を計算し、Ａ／Ｄ変換後のビット値で表した。このＡ／Ｄ変換後のビット値で表わされる電圧予測値を「変換予測値」ということにする。「変換予測値」は、次の表１に示されるような値となった。ただし「±」をつけた数値“１５”は、１５ビット相当のマージンを表している。
実際にユニット機器２で電圧値を検出したところ、表１の「検知電圧値」に示される値となった。これをＡ／Ｄ変換した後のビット値を「変換実測値」として掲げる。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１の結果から、「変換実測値」は、すべてマージンを考慮した「変換予測値」の範囲に入っている。よって、「変換予測値」の順番に基づいて決めたＩＤを適用することができる。適用されたＩＤは表１に示されるものとなった。このようにして、本発明の識別符号自動付与処理の実現性、有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００５３】
１ コントローラ機器
２ ユニット機器
３ 電圧付与ライン
４ 通信ライン
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 制御部
７ ユニット固有機能部
１２ メモリ
１３ 操作部
１４ 各種センサ入力部
１５ 通信インターフェイス
１６ 表示部
２１ 通信インターフェイス
２３ ＲＡＭ
２４ ＲＯＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラ機器及び予め定められた複数のユニット機器を接続した制御システムにおいて、前記コントローラ機器が前記複数のユニット機器を個別に制御する上で必要な各ユニット機器の識別符号を自動的に設定するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネットワーク上の各機器を識別するための識別符号を設定する際には、ディップスイッチ等を用いて１台１台機械的に設定していたが、手動で各識別符号を設定するので、識別符号の管理が煩雑であった。
そこで、コントローラ機器にユニット機器を複数台直列につなぎ、コントローラ機器がそれぞれのユニット機器の識別符号を設定するシステムが考えられている。このシステムは、コントローラ機器からあるユニット機器に識別符号を送る。識別符号を受け取ったユニット機器は自己識別符号を記憶し、応答信号を返す。応答信号を受けたコントローラ機器は新たな識別符号を他のユニット機器に送る。識別符号を受け取ったユニット機器は自己識別符号を記憶し、応答信号を返す。これを繰り返し、最後のユニット機器の終端まで識別符号を設定する。
【０００３】
しかし前述の方法では、コントローラ機器がユニット機器に識別符号を設定する度に、コントローラ機器はユニット機器からの応答信号を待ち、ユニット機器からの応答信号が返ってきたことを確認する。そして次のユニット機器の識別符号を設定する、という処理をコントローラ機器が一括して行っている。そのため、コントローラ機器に処理が集中しコントローラ機器の負荷が大きいという問題点があった。
【０００４】
また、コントローラ機器が最上位のユニット機器に識別符号設定用の数値として０を送信し、最上位のユニット機器は、受信した数値０を識別符号設定用の数値として、１インクリメントして識別符号を設定し、設定した識別符号に係る識別符号設定用の数値を次段のユニット機器に送信するという処理を、終端のユニット機器に到るまで繰り返す技術も提案されている（特許文献１）。
【０００５】
この方法であれば、上位機器から送信された識別符号設定用の数値を基に、ユニット機器が自己識別符号を自動的に設定すると共に、次のユニット機器に対して自己識別符号を基にした識別符号設定用の数値を送信することにより、全てのユニット機器に識別符号を自動的に設定することができる。よって、コントローラ機器の負担を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2005-277978号公報
【特許文献２】特開2010-211782号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記の方法ではユニット機器は、自己識別符号の設定処理と、下位のユニット機器への自己識別符号の送信処理を行う。したがって、ユニット機器間における送信制御処理が複雑になる。
そこで、本発明の目的は、ユニット機器間における送信制御処理を簡単にすることができる識別符号自動設定システム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の識別符号付与システムは、一端がコントローラ機器に接続された電圧付与ラインに予め定められた数の複数のユニット機器が直列に接続されるものであり、前記コントローラ機器は、前記電圧付与ラインに所定の電圧を印加する手段を有し、各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出する手段を有し、検出された電圧値に基づいて各ユニット機器に付与される識別符号を決定する手段が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の識別符号付与方法は、前記コントローラ機器から電圧付与ラインに、所定の電圧を印加するステップと、各ユニット機器において、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出するステップと、この検出した電圧値に基づいて、各ユニット機器に付与される識別符号を決定するステップとを含むことを特徴とする。
これらの識別符号付与システム又は識別符号付与方法によれば、各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに現れた電圧降下を伴う電圧値を検出することにより、自己のユニット機器が接続されている順番を知ることができる。これにより、各ユニット機器で検出された電圧値に対応した識別符号を算出することができるので、算出された識別符号を、各ユニット機器に設定することができる。
【００１０】
前記検出された電圧値に基づいて各ユニット機器に付与される識別符号を決定する手段は、各ユニット機器に備えられていても良い。この場合、各ユニット機器は、検出された電圧値に基づいて、当該ユニット機器に付与される識別符号を決定して、前記コントローラ機器に通知する。
前記各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに接続されたユニット機器の総数の情報と、前記コントローラ機器において前記電圧付与ラインに印加される電圧の情報とに基づいて、当該ユニット機器が検出すべき電圧の予測値を保存し、検出した電圧値と保存した予測値との対比に基づいて、自己のＩＤを決定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、ユニット機器間における複雑な送信制御処理を必要することなく、コントローラ機器が各ユニット機器を個別に制御する上で必要な各ユニット機器の識別符号を自動的に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コントローラ機器と、そのコントローラ機器により制御される複数のユニット機器とを含む制御システムの全体を示すシステム構成図である。
【図２】コントローラ機器１の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】ユニット機器２の機能を説明するためのブロック図である。
【図４】各ユニット機器２のＩＤを設定する識別符号自動設定処理を説明するためのシステム全体のフローチャートである。
【図５】図４のシステム全体のフローチャートの中に含まれる、コントローラ機器１の処理の流れのみを取り出したフローチャートである。
【図６】ユニット機器２における識別符号自動設定処理のうち、コントローラ機器１からユニット総数通知命令を受け取った場合の処理を示すフローチャートである。
【図７】ユニット機器２における識別符号自動設定処理のうち、コントローラ機器１からＩＤ判別命令を受け取った場合の処理を示すフローチャートである。
【図８】ユニット機器２における識別符号自動設定処理のうち、図８はＩＤ確認命令を受け取った場合の処理を示すフローチャートである。
【図９】電圧付与ライン３に沿った電圧の分布を示すグラフである。
【図１０】抵抗Ｒをユニット機器２の外側の電圧付与ライン３に接続した制御システムの変形例を示すシステム構成図である。
【図１１】本発明の識別符号自動設定システムを、散光式警光灯８及び警告灯９を装備した車両に適用した例を示す平面図である。
【図１２】本発明の識別符号自動設定システムを、複数の作業台３０が並べられた工場の作業ラインに適用した例を示す平面図である。
【図１３】図１２の識別符号自動設定システムのコントローラ機器１のブロック図である。
【図１４】図１２の識別符号自動設定システムのユニット機器２のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、コントローラ機器１と、そのコントローラ機器１により制御される所定数の複数のユニット機器２とを含む制御システムの全体を示すシステム構成図である。ユニット機器２を３つ示すが、ユニット機器２の数はこれに限られるものではない。
同図において、コントローラ機器１と複数のユニット機器２とを電圧付与ライン３によって直列に接続している。電圧付与ライン３の終端は接地処理されている。また、コントローラ機器１と各ユニット機器２とにも接地電位が与えられており、コントローラ機器１はこの接地電位を基準にした電圧を付与することができ、各ユニット機器２はこの接地電位を基準にした電圧を検出することができる。
【００１４】
また、複数のユニット機器２を通信ライン４によってコントローラ機器１に接続している。通信ライン４は、図示するように電圧付与ライン３と同様、コントローラ機器１と複数のユニット機器２との間を直列に接続しているが、双方向通信が可能であれば良く、この接続形態に限られるものではない。例えば、コントローラ機器１と各ユニット機器２とを個別の通信ライン４でそれぞれ接続しても良い。
【００１５】
電圧付与ライン３に接続された各ユニット機器２において、電圧付与ライン３に対して直列に抵抗Ｒが挿入・接続されている。コントローラ機器１が電圧付与ライン３に所定の電圧を与えた場合、各ユニット機器２において、この抵抗Ｒによる電圧降下が発生し、電圧降下された後の電圧値は、各ユニット機器２の制御部６に接続されたＡ／Ｄ変換器５によってディジタル値に変換される。また、電圧付与ライン３はユニット機器２間を直列に接続されているので、電圧降下後の電圧は次に接続されているユニット機器２に与えられる。このような電圧降下を繰り返して、最後には、電圧付与ライン３の電位は接地電位に落ちる。
【００１６】
各ユニット機器２は、ユニット固有機能部７を有している。例えば、本システムが緊急車両の屋根などに設置される散光式警光灯に適用されるのであれば、各ユニット固有機能部７は、散光式警光灯の各回転灯を点灯したり点滅したりするための回転灯駆動部となる。本システムが緊急車両の側面などに設置される複数の警告灯に適用されるのであれば、各ユニット固有機能部７は、それぞれ警告灯を点灯したり点滅したりするための警告灯駆動部となる。また、本システムが工場の製造現場などに設置される信号報知表示灯システムに適用されるのであれば、各ユニット固有機能部７は、それぞれ信号報知表示灯を点灯したり点滅したりするための表示駆動部となる。
【００１７】
図２は、コントローラ機器１の機能を説明するためのブロック図である。コントローラ機器１には、制御部１１を中心にしてＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどのメモリ１２、キーボード、マウスなどの操作部１３、各種センサ入力部１４、通信インターフェイス１５、表示部１６が含まれている。制御部１１は、実質的にＣＰＵから構成され、各部の機能を、プログラムを用いて実行する。各種センサ入力部１４は本システムの目的に応じて設置される各種センサの検出信号を監視する。通信インターフェイス１５は通信ライン４を通して各ユニット機器２に接続される（通信の具体的内容は後述する）。表示部１６は、識別符号付与に関連した各種表示を行う（表示の具体的内容は後述する）。
【００１８】
さらにコントローラ機器１には、電圧付与ライン３に対して所定の電圧を印加するための電圧源１７が搭載されている。電圧源１７は電圧付与ライン３を通して各ユニット機器２に電圧を供給する。
図３は、ユニット機器２の機能を説明するためのブロック図である。ユニット機器２には、制御部６を中心にしてＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４、ユニット固有機能部７、通信ライン４を通してコントローラ機器１と通信を行う通信インターフェイス２１、Ａ／Ｄ変換器５などが含まれている。
【００１９】
制御部６は、実質的にＣＰＵから構成され、識別符号自動付与機能を、所定のプログラムを用いて実行する。
またユニット機器２には、電圧付与ライン３の入力端子２５と出力端子２６とが設けられており、入力端子２５には、コントローラ機器１に近い、上流側に隣接する上流ユニット機器２からの電圧付与ライン３が接続され、出力端子２６には、コントローラ機器１から遠い、下流側に隣接する下流ユニット機器２に向けて電圧付与ライン３が接続される。当該ユニット機器２の内部の入力端子２５−出力端子２６間には、電圧付与ライン３が通過しているが、この電圧付与ライン３には、電圧降下を発生させるための抵抗Ｒが挿入されている。この抵抗Ｒのために、電圧付与ライン３の電圧は、ユニット機器２の前後で階段状に降下する。この電圧の分布の変化は、後に図９を用いて説明する。電圧降下された電圧値は、前述したように、Ａ／Ｄ変換器５によってディジタル値に変換され、制御部６に入力される。
【００２０】
図４は、各ユニット機器２の識別符号（以下、「ＩＤ」と言う）を設定する識別符号自動設定処理を説明するためのシステム全体のフローチャートである。まず、コントローラ機器１に、本システムに接続されるユニット機器２の総数を入力する（ステップＳ１）。この入力は、例えば操作者が、コントローラ機器１の操作部１３を用いて行うことができる。入力されたユニット総数の情報は、通信ライン４を経由して各ユニット機器２にブロードキャスト方式で送信される（ステップＳ２）。ユニット総数の情報を受信した各ユニット機器２は、それをＲＡＭ２３に保存し（ステップＳ３）、ユニット総数の情報を受信したことをコントローラ機器１に返信する（ステップＳ４）。
【００２１】
なお、コントローラ機器１が電圧付与ライン３に印加する電圧値の情報も、ユニット総数の情報と同様、通信ライン４を経由して各ユニット機器２にブロードキャスト方式で送信してもよい。あるいは電圧値がシステム全体で固定されているのであれば、その固定された電圧値を予め各ユニット機器２のＲＯＭ２４などに保存しておいてもよい。
コントローラ機器１は、各ユニット機器２からユニット総数の受領を確認した後、電圧付与ライン３に所定の電圧を印加する（ステップＳ５）。そして、各ユニット機器２にＩＤ判別命令を、通信ライン４を通して送信する（ステップＳ６）。
【００２２】
このＩＤ判別命令を受信したユニット機器２は、電圧付与ライン３の電圧値を、Ａ／Ｄ変換器５を用いて読み取る（ステップＳ７）。この電圧値の取得点は、図３に示すように、抵抗Ｒよりも出力端子２６側である。
ユニット機器２は、ＲＡＭ２３に保存されたユニット総数と、読み取った電圧値とから、当該ユニット機器２のＩＤを算出する（ステップＳ８）。このＩＤ算出方法の詳細については後述する。ユニット機器２は、算出したＩＤを、判別命令の受領確認とともに、コントローラ機器１に送信する（ステップＳ９）。
【００２３】
コントローラ機器１は、各ユニット機器２から返信されたＩＤと、判別命令の受領確認とを集めて、返信されたＩＤが複数のユニット機器２で重複していないかどうか確認する（ステップＳ１０）。重複していなければ、各ユニット機器２に対して、当該ユニット機器２のＩＤを使って個別にＩＤ確認命令をポーリング送信する（ステップＳ１１）。
ＩＤ確認信号を受信したユニット機器２はＩＤ確認通知信号をコントローラ機器１に返信する（ステップＳ１２）。コントローラ機器１は、すべてのユニット機器２からのＩＤ確認通知信号を受け取ったことを確認すれば（ステップＳ１３）、全ユニット機器２のＩＤを確定する（ステップＳ１４）。このようにして、一連の識別符号自動設定処理が終了する。
【００２４】
つぎに、図４のシステム全体のフローチャートの中に含まれる、コントローラ機器１の処理の流れのみを取り出して、図５のフローチャートを用いて説明する。
操作者は、コントローラ機器１の操作部１３を用いて、各ユニット機器２にＩＤを設定する識別符号自動設定処理に入る。この識別符号自動設定処理に入っていることをコントローラ機器１が確認すると（ステップＴ１）、コントローラ機器１は、操作部１３からユニット総数の入力があるかどうか確認する（ステップＴ２）。ユニット総数の入力があれば、入力されたユニット総数の通知を、通信ライン４を経由して各ユニット機器２にブロードキャスト方式で送信する（ステップＴ３）。そして、すべてのユニット機器２からユニット総数情報の受領返信を受け取ったかどうか確認する（ステップＴ４）。所定時間以内にすべてのユニット機器２からの受領返信を受け取らなかったときは（ステップＴ４→Ｔ５）、スタートに戻り、識別符号自動設定処理をやり直す。
【００２５】
すべてのユニット機器２からユニット総数の情報の受領を確認すれば、コントローラ機器１は電圧付与ライン３に所定の電圧を印加する（ステップＴ６）。引き続いて、コントローラ機器１は、すべてのユニット機器２にＩＤ判別命令をブロードキャスト送信する（ステップＴ７）。各ユニット機器２はこのＩＤ判別命令を受けて、自己のＩＤを算出する処理を行う。コントローラ機器１は、すべてのユニット機器２からＩＤ判別命令の受領返信と、各ユニット機器２が設定したＩＤの通知があるかどうかを確認する（ステップＴ８）。所定時間以内にすべてのユニット機器２からの返信を受け取らなかったときは（ステップＴ８→Ｔ９）、スタートに戻り識別符号自動設定処理をやり直す。
【００２６】
コントローラ機器１は、各ユニット機器２から受け取ったＩＤの重複があるかどうかを点検し（ステップＴ１０）、重複があればエラーと判断し表示部１６に表示し（ステップＴ１１）、スタートに戻り、識別符号自動設定処理をやり直す。
重複がなければ、各ユニット機器２の当該ＩＤを使って、各ユニット機器２にＩＤ確認命令を送信する（ステップＴ１２）。すべてのユニット機器２からＩＤ確認が取れた場合（ステップＴ１３）、識別符号自動設定処理を終え、表示部１６に識別符号自動設定が完了した旨を表示する。所定時間以内にすべてのユニット機器２からの確認ができなかったときは（ステップＴ１３→Ｔ１４）、スタートに戻り、識別符号自動設定処理をやり直す。
【００２７】
図６〜図８は、ユニット機器２における識別符号自動設定処理を説明するためのフローチャートである。図６は、コントローラ機器１からユニット総数通知命令（ステップＴ３参照）を受け取った場合の処理を示し、図７はコントローラ機器１からＩＤ判別命令（ステップＴ７参照）を受け取った場合の処理を示し、図８はＩＤ確認命令（ステップＴ１２参照）を受け取った場合の処理を示す。
【００２８】
図６において、ユニット総数通知命令を受信したユニット機器２は（ステップＵ１）、そのユニット総数をＲＡＭ２３に保存し（ステップＵ２）、ユニット総数通知命令の受領信号を返信する（ステップＵ３）。
図７において、ＩＤ判別命令を受信したユニット機器２は（ステップＶ１）、ＲＡＭ２３からユニット総数を読み込み（ステップＶ２）、自己のＩＤを算出する（ステップＶ３）。ＩＤを算出すれば、算出されたＩＤといっしょにコントローラ機器１に送信する（ステップＶ４）。そしてこのＩＤをＲＯＭ２４とＲＡＭ２３に保存する（ステップＶ５）。
【００２９】
図８において、ＩＤ確認命令を受信したユニット機器２は（ステップＷ１）、ＲＡＭ２３に保存したＩＤを読み込む（ステップＷ２）。そしてコントローラ機器１から自己宛てに送信されてきた信号に入っているＩＤと一致するかどうか確認し（ステップＷ３）、一致していればＩＤ確認信号を送信する（ステップＷ４）。
ここで、ステップＶ３の、ユニット機器２におけるＩＤ算出処理を詳細に説明する。以下の説明において、ユニット機器２に設けられている抵抗Ｒの値はほぼ同一値とする。
【００３０】
図９は、電圧付与ライン３に沿った電圧の分布を示すグラフである。このグラフではユニット機器２の総数Ｎは「６」と例示し、コントローラ機器１で付与される電圧を、例えば「５Ｖ」としているが、これらの数に限定されるものではない。一台あたりユニット機器２の抵抗Ｒのため降下される電圧をδＶとし、隣接しあうユニット機器間あたり電圧付与ライン３の線抵抗のために降下される電圧をδＶＬとする。合計の降下電圧（δＶ＋δＶＬ）は、前記「５Ｖ」をユニット機器２の総数で割った値となる。
【００３１】
ただし、ユニット機器２の抵抗Ｒを、電圧付与ライン３の線抵抗よりも大きく設定するならば（あるいは電圧付与ライン３の線抵抗を非常に小さなものに選ぶならば）、δＶＬはδＶと比べて無視できるから、前記「５Ｖ」をユニット機器２の総数で割った値は、ユニット機器２の抵抗Ｒのため降下される電圧δＶであるとすることができる。
逆に、電圧付与ライン３の線抵抗を、ユニット機器２の抵抗Ｒよりも大きく設定するならばδＶＬは無視できなくなる。この後者のケースは、例えば、ユニット機器２の抵抗Ｒをなくし、電圧付与ライン３として、単位長さあたりの抵抗の大きな電線を選ぶ場合である。この場合、電圧付与ライン３自体に、電圧降下の機能を与えることになる。
【００３２】
以下、電圧付与ライン３の線抵抗はユニット機器２の抵抗Ｒよりもはるかに小さくて、無視できるものとして、説明を進める。各ユニット機器２で検出される電圧値Ｖｉは、次の［１］式：
Ｖｉ＝（コントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０）×（１−ｉ／Ｎ）［１］
で表される。ここでＮはユニット機器２の総数、ｉはコントローラ機器１から直列に接続されるユニット機器２の接続順序である。
【００３３】
Ｎ＝６を想定する場合、１番目のユニット機器２の検出する電圧値Ｖ１は、Ｖ０×（５／６）となる。２番目のユニット機器２の検出する電圧値Ｖ２は、Ｖ０×（４／６）となる。これを繰り返して最後の６番目のユニット機器２の検出する電圧値Ｖ６は、Ｖ０×（０／６）＝０（接地電位）となる。
各ユニット機器２は、コントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０、ユニット機器２の総数ＮをＲＡＭ２３に保存している。しかし、自己のユニット機器２が接続されている順番（前記ｉ）が分かっていない。
【００３４】
そこで、検出した電圧値Ｖｉに基づいて、自己のユニット機器２が接続されている順番ｉを求める。この順番ｉの求め方は次のとおりである。
まず、前記［１］式に基づいて、ｉ＝１〜６の場合のＶｉを計算で求める。これをＶｉの「電圧予測値」という。この「電圧予測値」を、ｉ＝１〜６のすべてについてＲＡＭに保存する。
【００３５】
ただし、この「電圧予測値」は、ユニット機器２に設けられている抵抗Ｒの値はすべて同一値とした場合の予測値に過ぎない。実際には、距離にばらつきがあり、抵抗Ｒ値にもばらつきがある。よって、前記「電圧予測値」の前後にマージンΔＶを設けることとする。
マージンの選択基準は次のとおりである。ある順番ｉに対応する「電圧予測値」と、次の順番ｉ＋１に対応する「電圧予測値」との平均値を境界値とし、「電圧予測値」とこの境界値との差をマージンΔＶとしてもよい。このようなマージンΔＶは、式［２］で表される。
【００３６】
ΔＶ＝（電圧値Ｖ０／２Ｎ）［２］
ただし、平均値の算出方法は、検出電圧値や電圧予測値として対数値を採用する場合相加平均が好ましく、検出電圧値や電圧予測値として非対数値を採用する場合相乗平均が好ましい。
なおマージンΔＶの選び方は、前記［２］式にかぎられるものではない。前記［２］式以外の固定値を採用しても良い。しかし、前記［２］式の値を超える値をマージンに選ぶことは適切でない。前記［２］式の値を超えるマージンを選ぶと、隣り合うユニット機器２が検出した電圧値Ｖｉの大小と、コントローラ機器１から直列に接続されるユニット機器２の接続順序が反対になるおそれがあるからである。従って、前記［２］式の値は、設定し得るマージンの上限値を定めるものということができる。
【００３７】
このように、各ユニット機器２の制御部は、前記「電圧予測値」とその前後マージンΔＶを記憶している。検出した電圧値Ｖｉを、前後のマージンΔＶを考慮した前記「電圧予測値」に当てはめて、検出した電圧値Ｖｉがいずれの順番ｉに対応する「電圧予測値」に該当するのかを判定する。この判定された「電圧予測値」の順番“ｉ“に基づいて、当該ユニット機器２の接続順序、すなわちＩＤを決定することができる。
【００３８】
以上のように本発明の実施の形態によれば、コントローラ機器１から電圧付与ライン３を介して直列に接続された各ユニット機器２が、電圧付与ライン３に現れる電圧値を検出し、その値を、コントローラ機器１で付与される電圧値とユニット機器２の総数とに基づいて定められる「電圧予測値」に当てはめることにより、自己のユニット機器２の接続順序を知ることができる。そしてこの接続順序に基づいて、自己のユニット機器２のＩＤを決定することができる。よって、コントローラ機器１が各ユニット機器２のＩＤを設定する必要がなくなるため、コントローラ機器１の負担を軽減することができる。
【００３９】
以上で本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、以上の説明では、ユニット機器２に設けられている抵抗Ｒの値は同一値としていたが、必ずしもこれにこだわるものではない。抵抗Ｒの値が同一でなくても、各抵抗の電圧降下の合計がコントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０に等しいという性質に基づいて、各ユニット機器２で検出される電圧値Ｖｉを計算することができる。この場合、各ユニット機器２で検出される電圧値Ｖｉは、ユニット機器２の個数をＮとし、ｋ番目のユニット機器２に設けられている抵抗をＲkで表すと、次の［３］式：
Ｖｉ＝（コントローラ機器１で付与される電圧値Ｖ０）×（１−Σ1Ｒk／Σ2Ｒk）［３］
で表すことができる。ここで総和Σ1はｋ＝１からｉまでの総和を意味し、総和Σ2はｋ＝１からＮまでの総和を意味する。
【００４０】
また、以上の説明では、各ユニット機器２の制御部６が、当該ユニット機器２で検出された電圧値に対応するＩＤを算出する手段を有していたが、コントローラ機器１の制御部１１がＩＤを算出することとしてもよい。この場合、コントローラ機器１が、各ユニット機器２が検出した電圧値の情報を、通信ライン４を通して受信して、コントローラ機器１の制御部１１が、各ユニット機器２で検出された電圧値に対応するＩＤを算出して、各ユニット機器２に通知する、という形態になる。この場合コントローラ機器１は、「電圧予測値」をメモリに保存している必要は必ずしもなく、単に、各ユニット機器２が検出した電圧値の大小関係に基づいてＩＤを割り振ることとしてもよい。例えば各ユニット機器２が検出した電圧値の大きい順番にＩＤを割り振ってもよく、小さい順番にＩＤを割り振っても良い。
【００４１】
また、以上の説明では、ユニット機器２に抵抗Ｒが内蔵されていたが、図１０に示すように、抵抗Ｒを、ユニット機器２の上流側の電圧付与ライン３に接続しても良い。例えば、１番目のユニット機器２から見てコントローラ機器１と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ1を、２番目のユニット機器２から見て１番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ2を、ｉ番目のユニット機器２から見て、ｉ−１番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒiを接続しても良い（ｉ＝１からＮまで）。
【００４２】
また、抵抗Ｒをユニット機器２の下流側の電圧付与ライン３に接続しても良い。図示しないが、１番目のユニット機器２から見て２番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ1を、２番目のユニット機器２から見て３番目のユニット機器２と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒ2を、ｉ番目のユニット機器２から見て、接地点と結ばれる電圧付与ライン３に抵抗Ｒiを接続しても良い（ｉ＝１からＮまで）。
【００４３】
本発明の制御システムは、コントローラ機器１から出る電圧付与ライン３に対して複数のユニット機器２を直列に接続したシステムにおいて、各ユニット機器２に識別符号を付与する場合に適用されるものである。システム自体の設置目的は問わない。
例えば、本発明の識別符号自動設定システムは、図１１に示すような散光式警光灯８及び警告灯９を装備した車両に対して適用することができる。この車両に装備された散光式警光灯８は、車両のルーフ上に載置され、それぞれが点灯、点滅、減光動作を行う複数の回転灯ユニットを備える。各回転灯ユニットには、回転動作の開始、停止を制御できるユニット機器２が備えられている。警告灯９は、車両の側面に載置され、それぞれが点灯、点滅動作を行う複数の警告灯ユニットを備える。各警告灯ユニットには、例えば車両右折時に右側の警告灯を流動点灯させるなど、各警告灯ユニットが協調して動作することができるようにユニット機器２が備えられている。さらに当該車両には、運転席付近のダッシュボード等に設置されるコントローラ機器１が備えられている。
【００４４】
コントローラ機器１と、散光式警光灯８における複数のユニット機器２とは、電圧付与ライン３によって直列に接続されている。またユニット機器２は、通信ライン４によってコントローラ機器１に接続されている。これにより、散光式警光灯８において、１つの識別符号自動設定システムを構成している。
またコントローラ機器１と、警告灯９における複数のユニット機器２とは、電圧付与ライン３によって直列に接続され、通信ライン４によって接続されている。これにより、警告灯９において、前記散光式警光灯８の識別符号自動設定システムとは違った、１つの識別符号自動設定システムを構成している。
【００４５】
この散光式警光灯８、警告灯９を装備した車両においては、図２に示したコントローラ機器１の操作部１３は、各ユニット機器２への動作指示を行うとともに、各ユニット機器２へのＩＤ設定の操作、ユニット機器２の総数の入力操作を行う。図２に示した各種センサ入力部１４は、車両のドアの開閉、アクセルペダル、ブレーキペダルの踏込み、方向指示器動作などの入力を検知する。また、当該車両が消防車両の場合は、シャッターの開閉、タンクの水残量、放水開始等の機器の動作を検知する。
【００４６】
図１２は、複数の作業台３０が並べられた工場の作業ラインにおける実施例を表す平面図である。各作業台３０には信号報知表示灯１０が備えられ、作業員Ｈが配置されている。各信号報知表示灯１０は、赤色、黄色、緑色などからなる複数の発光部と操作部を有し、操作部の操作に応じて、それぞれ点灯、点滅、減光動作を行う。信号報知表示灯１０には、発光部を制御するユニット機器２が備えられている。ユニット機器２は、電圧付与ライン３を介してコンピュータ（コントローラ機器１に相当）に接続されている。コンピュータは、何番目の信号報知表示灯１０に、いかなるＩＤが付与されているかを把握しており、何番目の信号報知表示灯１０が何色を点灯したかを記録することにより、作業員の管理を行う。またコンピュータは、操作部、表示部１ａなどを介して識別符号自動付与の指示、ユニット機器２の総数の入力などの指示を行うことができる。
【００４７】
この図１２の識別符号自動設定システムのコントローラ機器１のブロック図が図１３である。図２に示したコントローラ機器１の構成と比較して、表示部、操作部、各種センサ入力部が省略されているのみであり、他の部位の機能は、図２のコントローラ機器１と同様である。表示部、操作部は、コントローラ機器１の外部に接続されている（図１２の“１ａ”参照）。
【００４８】
各ユニット機器２のブロック図を図１４に示す。この図１４のユニット機器２は図３に示したユニット機器２の構成と比較して違っているところは、ユニット固有機能部７が、赤色、黄色、緑色などからなる複数の発光部を駆動する発光部７ａ〜７ｃに置き換えられたことのみである。
【実施例】
【００４９】
ユニット機器２におけるＩＤ算出処理の実測例を説明する。以下の説明において、ユニット機器２の総数Ｎを６とし、コントローラ機器１で付与される電圧を「５Ｖ」とし、Ａ／Ｄ変換器５は対数変換特性を有するものとし、その分解能を２５６とする。従って、Ａ／Ｄ変換後のビット値は、変換前のアナログ電圧値の対数(log)を２５６階調のスケールで表したものとなる。ユニット機器２の抵抗Ｒはすべて同一値とし、電圧付与ライン３の線抵抗はユニット機器２の抵抗Ｒよりもはるかに小さくて、無視できるものとした。ユニット機器２の抵抗器には、抵抗値の誤差±５％のものを使用した。
【００５０】
前述の［１］式に基づいてユニット機器２で検出される電圧予測値を計算し、Ａ／Ｄ変換後のビット値で表した。このＡ／Ｄ変換後のビット値で表わされる電圧予測値を「変換予測値」ということにする。「変換予測値」は、次の表１に示されるような値となった。ただし「±」をつけた数値“１５”は、１５ビット相当のマージンを表している。
実際にユニット機器２で電圧値を検出したところ、表１の「検知電圧値」に示される値となった。これをＡ／Ｄ変換した後のビット値を「変換実測値」として掲げる。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１の結果から、「変換実測値」は、すべてマージンを考慮した「変換予測値」の範囲に入っている。よって、「変換予測値」の順番に基づいて決めたＩＤを適用することができる。適用されたＩＤは表１に示されるものとなった。このようにして、本発明の識別符号自動付与処理の実現性、有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００５３】
１ コントローラ機器
２ ユニット機器
３ 電圧付与ライン
４ 通信ライン
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 制御部
７ ユニット固有機能部
１２ メモリ
１３ 操作部
１４ 各種センサ入力部
１５ 通信インターフェイス
１６ 表示部
２１ 通信インターフェイス
２３ ＲＡＭ
２４ ＲＯＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラ機器と、そのコントローラ機器により制御される所定数の複数のユニット機器とを含む制御システムにおいて、
一端がコントローラ機器に接続された電圧付与ラインに予め定められた数の複数のユニット機器が直列に接続され、
前記コントローラ機器は、前記電圧付与ラインに所定の電圧を印加する手段を有し、
各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出する手段を有し、
検出された電圧値に基づいて各ユニット機器に付与される識別符号を決定する手段が備えられていることを特徴とする識別符号自動設定システム。
【請求項２】
前記各ユニット機器が、検出された電圧値に基づいて、当該ユニット機器に付与される識別符号を決定して、前記コントローラ機器に通知するものである、請求項１記載の識別符号自動設定システム。
【請求項３】
前記各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに接続されたユニット機器の総数の情報と、前記コントローラ機器において前記電圧付与ラインに印加される電圧の情報とに基づいて、当該ユニット機器が検出すべき電圧の予測値を保存し、検出した電圧値と保存した予測値との対比に基づいて、自己のＩＤを決定する、請求項２記載の識別符号自動設定システム。
【請求項４】
前記各ユニット機器には、前記電圧付与ラインに対して直列に接続された、電圧降下のための抵抗が設けられている、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の識別符号自動設定システム。
【請求項５】
前記コントローラ機器とユニット機器とを結ぶ前記電圧付与ライン及び隣接するユニット機器同士を結ぶ前記電圧付与ラインに、電圧降下のための抵抗器が設けられている、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の識別符号自動設定システム。
【請求項６】
前記電圧付与ラインの終端には所定の電位が与えられている、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の識別符号自動設定システム。
【請求項７】
一端がコントローラ機器に接続された電圧付与ラインに予め定められた複数のユニット機器を直列に接続した制御システムにおいて、前記コントローラ機器が前記複数のユニット機器を個別に制御する上で必要な各ユニット機器のＩＤを自動的に設定する方法であって、
前記コントローラ機器から電圧付与ラインに、所定の電圧を印加するステップと、
各ユニット機器において、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出するステップと、
この検出した電圧値に基づいて、各ユニット機器に付与される識別符号を決定するステップとを有することを特徴とする識別符号自動付与方法。
【請求項１】
コントローラ機器と、そのコントローラ機器により制御される所定数の複数のユニット機器とを含む制御システムにおいて、
一端がコントローラ機器に接続された電圧付与ラインに予め定められた数の複数のユニット機器が直列に接続され、
前記コントローラ機器は、前記電圧付与ラインに所定の電圧を印加する手段を有し、
各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出する手段を有し、
検出された電圧値に基づいて各ユニット機器に付与される識別符号を決定する手段が備えられていることを特徴とする識別符号自動設定システム。
【請求項２】
前記各ユニット機器が、検出された電圧値に基づいて、当該ユニット機器に付与される識別符号を決定して、前記コントローラ機器に通知するものである、請求項１記載の識別符号自動設定システム。
【請求項３】
前記各ユニット機器は、前記電圧付与ラインに接続されたユニット機器の総数の情報と、前記コントローラ機器において前記電圧付与ラインに印加される電圧の情報とに基づいて、当該ユニット機器が検出すべき電圧の予測値を保存し、検出した電圧値と保存した予測値との対比に基づいて、自己のＩＤを決定する、請求項２記載の識別符号自動設定システム。
【請求項４】
前記各ユニット機器には、前記電圧付与ラインに対して直列に接続された、電圧降下のための抵抗が設けられている、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の識別符号自動設定システム。
【請求項５】
前記コントローラ機器とユニット機器とを結ぶ前記電圧付与ライン及び隣接するユニット機器同士を結ぶ前記電圧付与ラインに、電圧降下のための抵抗器が設けられている、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の識別符号自動設定システム。
【請求項６】
前記電圧付与ラインの終端には所定の電位が与えられている、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の識別符号自動設定システム。
【請求項７】
一端がコントローラ機器に接続された電圧付与ラインに予め定められた複数のユニット機器を直列に接続した制御システムにおいて、前記コントローラ機器が前記複数のユニット機器を個別に制御する上で必要な各ユニット機器のＩＤを自動的に設定する方法であって、
前記コントローラ機器から電圧付与ラインに、所定の電圧を印加するステップと、
各ユニット機器において、前記電圧付与ラインに現れた電圧値を検出するステップと、
この検出した電圧値に基づいて、各ユニット機器に付与される識別符号を決定するステップとを有することを特徴とする識別符号自動付与方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１６０８９１（Ｐ２０１２−１６０８９１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９１７（Ｐ２０１１−１８９１７）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（３１２００１９３７）株式会社パトライト (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（３１２００１９３７）株式会社パトライト (15)
【Ｆターム（参考）】
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