通信ユニット及びセンサシステム
【課題】簡易な構成で、上位機器での処理効率の向上や、接続されるセンサの拡張性の向上を可能とする通信ユニットを提供すること。
【解決手段】通信ユニット２には、複数直列接続されたセンサユニット３と、上位機器４とが接続されている。センサユニット３は、接続順に自動的にアドレス設定されるものである。通信ユニット２のメモリには、自動的に設定される各センサユニット３の設定アドレスと、上位機器４に送信するフレームデータにセンサユニット３の検出結果を格納する一（ビット）を示す送信アドレスとの対応関係を示すアドレス対応情報が記憶されている。通信ユニット２は、メモリに記憶されたアドレス対応情報に基づいて、センサユニット３の検出結果を対応する送信アドレスに格納したフレームデータを送信する。
【解決手段】通信ユニット２には、複数直列接続されたセンサユニット３と、上位機器４とが接続されている。センサユニット３は、接続順に自動的にアドレス設定されるものである。通信ユニット２のメモリには、自動的に設定される各センサユニット３の設定アドレスと、上位機器４に送信するフレームデータにセンサユニット３の検出結果を格納する一（ビット）を示す送信アドレスとの対応関係を示すアドレス対応情報が記憶されている。通信ユニット２は、メモリに記憶されたアドレス対応情報に基づいて、センサユニット３の検出結果を対応する送信アドレスに格納したフレームデータを送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンサユニット及び外部の上位機器と通信可能な通信ユニット及びセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば搬送装置等の各種設備において、検出対象物を検出するために、複数直列接続された光電センサ等のセンサユニットが用いられており、それらセンサユニットには、通信ユニットが接続されている。通信ユニットは、各センサユニットの検出信号等を入力して、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の上位機器へと送信する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
通信ユニットには複数のセンサユニットが接続され、各センサユニット及び各ユニットから出力される信号を区別するため、各センサユニットにはユニークなアドレスが設定される。また、通信ユニットに接続するセンサユニットの数は、この通信ユニットと複数のセンサユニットからなるセンサシステムが使用される装置、例えば搬送装置の構成や状態に応じて任意に設定される。従って、センサシステムでは、所定のタイミング（例えば電源投入時やリセット時）において、通信ユニットに接続されたセンサユニットを例えばアドレス「１」とし、そのセンサにユニットに接続されたセンサユニットをアドレス「２」とするように、順次アドレスを自動設定している。
【０００４】
このようにアドレスが設定された複数のセンサユニットは、例えば、通信ユニットが検出動作を行うように信号を出力すると、信号を受信したセンサユニットは、検出動作を行うとともに、自身のアドレスに対応する位置に検出結果を書き込み、隣接するセンサユニットに信号を転送する。こうして信号が順次転送され、通信ユニットから最も遠い位置に接続されたセンサユニットまで転送されると、各センサユニットの検出結果は一括して通信ユニットまで送信される。
【０００５】
尚、各センサユニットには、各センサユニットに設けられた操作手段を操作することにより個別に設定可能なものがある。しかし、このようなセンサユニットでは、各センサユニットに操作手段が必要であり、センサユニットを追加するときに設定ミスによってアドレスが重複したり、既接続のセンサユニットのアドレスを確認したりする必要があり、設定が面倒である。
【特許文献１】特開２００４−２９５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の構成のように、通信ユニットが各センサユニットから入力したデータを上位機器へと送信する際には、通信ユニットは所定単位（例えば８個）のセンサユニットの検出結果を含むフレームデータを送信する。例えば、２つの測定箇所に対してそれぞれ５個のセンサユニットを必要とする装置では、通信ユニットに１０個のセンサユニットが接続される。この場合、通信ユニットは、先ず８個のセンサユニットの検出結果を含むフレームデータを送信し、次に２つのセンサユニットの検出結果を含むフレームデータを送信する。従って、上位機器において同時に処理したいデータが、複数のフレームデータに分割されてしまう場合があった。そうすると、上位機器において複数のフレームデータからデータを取得する必要が生じ、処理に手間がかかってしまう。
【０００７】
このため、所望のセンサユニットの検出結果が１つのフレームデータにまとまるようにアドレスを設定することが求められる場合がある。また、将来的に更にセンサユニットが接続可能となるように、空きアドレス含めてセンサユニットにアドレスを設定することが求められる場合がある。このような要求に対して、アドレスを調整するためだけに実際には使用しないセンサユニットを接続する必要があり、本来必要な構成に加えてそのような構成を付加することは無駄があり好ましくなかった。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成で、上位機器での処理効率の向上を可能とする通信ユニット及びセンサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、それぞれ被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットであって、前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、を備えた。
【００１０】
この構成によれば、通信ユニットは各センサユニットの検出結果を、上位機器に送信する送信アドレスに応じたビット位置に格納したフレームデータを送信するため、１つのフレームデータに含めるセンサユニットの検出結果を設定することが可能となる。このため、上位機器にて処理がし易いようにフレームデータの送信アドレスを設定することにより、上位機器での処理効率の向上が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信ユニットにおいて、前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する。
【００１２】
この構成によれば、通信ユニットには複数のセンサユニットの検出結果が一括して入力されるため、検出結果を取得する手間が少ない。また、センサユニットから入力された信号を一旦記憶手段に記憶することにより、アドレス対応情報に応じて任意の位置に検出結果を格納することが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の通信ユニットにおいて、接続可能な前記センサユニットの数は前記フレームデータのビット数のｎ倍（ｎは整数）に設定され、前記送信手段は、ｎ個のフレームデータを前記上位機器に順次出力するとともに、前記フレームデータにｎ個目のフレームデータであることを示すフレームデータ情報を含めて出力し、前記送信アドレスは、前記ｎ個のフレームデータを通したビット位置を示す。この構成によれば、センサユニットの検出結果を任意のフレームデータに含めて上位機器に送信することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の通信ユニットにおいて、前記記憶手段に記憶されている前記アドレス対応情報を変更可能な変更手段を備えた。この構成によれば、センサユニットの設置状況や接続状態の変更に合わせて、各センサユニットとフレームデータに含まれる各センサユニットのアドレスとの関係を変更することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットと、を備えたセンサシステムであって、前記通信ユニットは、前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、を備える。
【００１６】
この構成によれば、通信ユニットは各センサユニットの検出結果を、上位機器に送信する送信アドレスに応じたビット位置に格納したフレームデータを送信するため、１つのフレームデータに含めるセンサユニットの検出結果を設定することが可能となる。このため、上位機器にて処理がし易いようにフレームデータの送信アドレスを設定することにより、上位機器での処理効率の向上が可能となる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のセンサシステムにおいて、前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する。この構成によれば、センサユニットの設置状況や接続状態の変更に合わせて、各センサユニットとフレームデータに含まれる各センサユニットのアドレスとの関係を変更することができる。
【発明の効果】
【００１８】
従って、上記記載の発明によれば、簡易な構成で、上位機器での処理効率の向上や、接続されるセンサの拡張性の向上を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、センサシステム１の通信ユニット２には、複数個（本例では１２個）のセンサユニット３が直列接続されるとともに、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の上位機器４が接続されている。各センサユニット３には、通信ユニット２側から順に、１〜１２ＣＨ（チャンネル）のアドレス（以下、設定アドレスという）が設定される。各センサユニット３は光電センサであって、投光手段４１及び受光手段４２（図３参照）を備え、図示しない一対の光ファイバケーブル（投光用ファイバ及び受光用ファイバ）が接続される。各センサユニット３は、投光手段４１から投光用ファイバを介して投光された光が、受光用ファイバを介して受光手段４２に受光されるか否かによって、検出対象物の有無を検出結果とする。なお、本実施形態では、１〜６ＣＨのセンサユニット３に接続されたファイバの先端は第１の領域（例えば、搬送装置の入口付近）に配設され、７〜１２ＣＨのセンサユニット３に接続されたファイバの先端は第２の領域（例えば、搬送装置の出口付近）に配設されている。
【００２０】
複数のセンサユニット３は、図１中左右方向に一列のセンサ列を構成している。各センサユニット３には、コネクタ部材５が接続されており、センサ列に沿ってコネクタ列が配列されている。各センサユニット３は、コネクタ部材５を介して通信ユニット２に接続されて電源等が供給される。また、通信ユニット２、複数個のセンサユニット３間の通信は、各機器の相対向する側面（図１中、左右方向の側面）に設けられた通信窓を介して光通信にて行われる。
【００２１】
通信ユニット２のハウジング１１は、略長方形状に形成され、そのハウジング１１のセンサユニット３側の側面（図１中、右側面）には、一対の光通信用の通信窓（図示略）が設けられている。通信ユニット２は、通信窓を介して光通信にて各センサユニット３に同期信号などの制御信号を出力するとともに、各センサユニット３からの出力信号を入力する。
【００２２】
また、通信ユニット２のハウジング１１の上面には、上位機器４との通信を行う通信ケーブルを接続するためのコネクタ部１２や、各種操作を行うための操作部、監視状態や動作状態等を点灯・消灯等により報知する表示灯等が設けられている。通信ユニット２は、上位機器４と通信ケーブルを通じて双方向通信可能であり、上位機器４から入力した設定データや制御信号を各センサユニット３が対応可能な通信形式のデータに変換したり、各センサユニット３の出力信号を上位機器４に対応する通信形式に変換したりする変換処理を行う。
【００２３】
センサユニット３のハウジング２１は、センサ配列方向に扁平な略直方体形状に形成されている。ハウジング２１の正面には、４つの７セグメントＬＥＤからなり、４桁のデジタル表示が可能な表示部２２や、自身の設定情報を変更するための各種操作キー２３等が設けられている。
【００２４】
また、ハウジング２１の前面部（図１中、上側面）には、一対の光ファイバケーブル（投光用ファイバ及び受光用ファイバ）を装着するための一対の挿入孔が設けられている。センサユニット３は、投光用の光ファイバケーブルの先端から出射された平行光が、ワーク等の検出対象物に反射した光を受光用の光ファイバケーブルの先端で受光した受光結果に基づき検出対象物を検出する。
【００２５】
また、ハウジング２１の両側面（図１中、左右側の面）には、受光用と投光用の一対の光通信用の通信窓（図示略）が、それぞれ設けられている。それら通信窓は、隣接するセンサユニット３間において、受光用の通信窓と投光用の通信窓とが対向するように配置されている。このため、隣接配置されたセンサユニット３間では、双方向に光通信が可能となっている。また、通信ユニット２に隣接するセンサユニット３の通信ユニット２側（図１中、左側面）の側面の受光用の通信窓は通信ユニット２の投光用の通信窓と対向するように、投光用の通信窓は通信ユニット２の受光用の通信窓と対向するように、それぞれ設けられている。このため、通信ユニット２は、隣接配置されたセンサユニット３との間で光通信により双方向に通信が可能となっている。
【００２６】
図２に示すように、通信ユニット２のＣＰＵ３１には、ＣＰＵ３１が実行するプログラムや各種設定データ等が格納された記憶手段としてのメモリ３２が接続されている。ＣＰＵ３１は、センサユニット３から入力した検出信号をメモリ３２に格納する。そして、ＣＰＵ３１は、メモリ３２に格納した検出信号を読み出し、検出信号を含む８ビット単位のフレームデータを通信手段３５を介して上位機器４に送信する。
【００２７】
図４に示すように、各センサユニット３には、挿着された前記一対の光ファイバケーブルの挿入端とそれぞれ対向する投光手段４１及び受光手段４２が設けられている。投光手段４１及び受光手段４２は、ＣＰＵ４３により駆動制御される。また、ＣＰＵ４３には、ＣＰＵ４３が実行するプログラムや各種設定データ等が格納されたメモリ４４が接続されている。メモリ４４には、検出対象物を検出するための検出条件や、自身のアドレス情報が記憶されている。
【００２８】
ＣＰＵ４３は、検出対象物を検出する際は、投光手段４１及び受光手段４２を駆動して、投光手段４１に対向する光ファイバケーブル（投光用ファイバ）の先端から光を出射させるとともに、光ファイバケーブル（受光用ファイバ）と対向する受光手段４２からの受光信号を入力する。そして、ＣＰＵ４３は、その受光信号の値がメモリ４４に記憶されている所定の閾値を超えると、検出対象物を検出したと判定する。
【００２９】
なお、ＣＰＵ４３は、操作キー２３の所定の操作に従って、検出対象物の検出の判定に関わる検出条件（前記閾値等）を変更可能となっている。ＣＰＵ４３は、操作キー２３の操作に従って検出条件を変更すると、メモリ４４に記憶されている検出条件を変更するとともに、表示部２２に変更項目等を表示する。なお、各センサユニット３において、検出動作に関わる前記検出条件と対応した機能を含む多数の機能は、関連するもの同士がまとめられて、上層（上位階層）、中層（中位階層）及び下層（下位階層）の３つの階層構造に分類されており、前記操作キー２３の操作（切替操作）に応じて各階層の機能が表示部２２に切替え表示され、変更可能となっている。汎用性の高い基本的な機能は、最上位の層である上層に分類されるとともに、高度な機能は、最下位の層である下層に分類されている。
【００３０】
また、各センサユニット３のＣＰＵ４３には、通信ユニット２に対して近い側の側面（図１参照）の近傍に配設された受信手段４５及び送信手段４６、及び、通信ユニット２に対して遠い側の側面（図１参照）の近傍に配設された送信手段４７及び受信手段４８が接続されている。なお、各センサユニット３のハウジング２１（図１参照）において、受信手段４５，４８及び送信手段４６，４７に近接した位置に、前記通信窓がそれぞれ設けられている。これにより、各センサユニット３は、外部機器（通信ユニット２や他のセンサユニット３）との通信（光通信）が可能となっている。つまり、通信ユニット２から出力された信号は、上位側（通信ユニット２側）のセンサユニット３から下位側のセンサユニット３に順次転送され、最下位のセンサユニット３まで転送される。そして、各センサユニット３の検出信号等のデータは、最下位のセンサユニット３から一括して通信ユニット２まで送信される。
【００３１】
本実施形態では、使用初期時に、通信ユニット２は、隣接するセンサユニット３に、アドレス情報を設定するため、初期値のアドレス情報を含むアドレス設定信号を送信する。各センサユニット３はアドレス設定信号に含まれるアドレス情報を自身のアドレス情報としてメモリ４４に記憶するとともに、アドレス情報の値に１を加算して出力する。つまり、通信ユニット２に隣接するセンサユニット３は、初期値のアドレス情報を自身のアドレス情報としてメモリ４４に記憶するとともに、初期値に１を加算したアドレス情報を含むアドレス設定信号を、反通信ユニット側のセンサユニット３に出力する。従って、通信ユニット２が初期値「１」のアドレス情報を含むアドレス設定信号を送信することにより、図５に示すように、本実施形態の各センサユニット３には、通信ユニット２側から順に、１〜１２ＣＨ（チャンネル）の設定アドレスが自動的に設定される。各センサユニット３のＣＰＵ４３は、各自の設定アドレスをメモリ４４に格納する。
【００３２】
センサシステム１により検出対象物の検出を行う際、通信ユニット２が各センサユニット３の投光手段４１及び受光手段４２を駆動するための同期信号を出力すると、同期信号は各センサユニット３を下位側へと順次転送される。各センサユニット３は、同期信号を入力すると、投光手段４１及び受光手段４２を駆動して検出対象物の検出を判定する。そして、その判定結果を、自身の設定アドレスに対応する位置に書き込んで、下位側のセンサユニット３に転送する。
【００３３】
具体的には、例えば、図６（ａ）に示すように、各センサユニット３のＣＰＵ４３は、通信ユニット２から同期信号を入力すると、自身の設定アドレスに対応する位置（ビット）に、検出対象物を検出していれば「１」を、検出していなければ「０」を書き込んで、下位側のセンサユニット３に転送する。同期信号が順次転送され、最下位のセンサユニット３まで転送されると、１２台のセンサユニット３の検出結果が一括して通信ユニット２まで送信される。
【００３４】
図２に示す通信ユニット２は、上記のように送信された各センサユニット３の検出結果を含むフレームデータを、通信手段３５を介して上位機器４に送信する。このとき、通信ユニット２のＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されているアドレス対応情報に基づいて、各センサユニット３の検出結果を格納するビット位置を変更したフレームデータを、通信手段３５を介して送信する。アドレス対応情報は、各センサユニット３の設定アドレスと、上位機器４に対して設定された送信アドレスとの対応を示す情報である。このアドレス対応情報を、図３に示すような対応表５０として表す。対応表５０の設定欄５１には、上位機器４に対するセンサユニットの接続・非接続状態が設定されている。図３に示す例では、対応表５０の設定欄５１において、「○」で示される１〜６ＣＨ及び９〜１４ＣＨのセンサユニットは接続状態であり、「×」で示される７，８ＣＨ及び１５，１６ＣＨのセンサユニットは非接続状態であると設定されている。そして、対応表５０の対応関係欄５２に、実在するセンサユニット３の設定アドレスと上位機器４に送信する際にセンサユニット３の検出結果を格納するビット位置を示す送信アドレスとの対応関係が記録されている。これによると、設定アドレスの１〜６ＣＨは送信アドレス１〜６ＣＨに対応し、設定アドレスの７〜１２ＣＨは送信アドレスの９〜１４ＣＨに対応する。つまり、ＣＰＵ３１は、実在する７〜１２ＣＨのセンサユニット３の検出結果を、送信アドレスの９〜１４ＣＨに格納したフレームデータを送信する。この動作は、７〜１２ＣＨの設定アドレスを、９〜１４ＣＨの送信アドレスに変換することと等価である。
【００３５】
なお、本実施形態では、上位機器４において、対応表５０に示される対応関係は変更可能となっている。上位機器４の表示手段には図３に示す対応表５０と同様の設定画面が表示され、マウスやキーボード等の入力手段により、接続・未接続、対応関係が入力される。上位機器４は、設定画面の状態に応じたデータを通信ユニット２に出力する。そのデータが通信ユニット２の通信手段３５に入力され、変更手段としてのＣＰＵ３１はメモリ３２のアドレス対応情報を変更する。例えば、図３に示される対応表５０において、上位機器４では、設定欄５１の接続・非接続の選択を変更することで、その設定に応じて対応関係を変更することが可能である。
【００３６】
通信ユニット２は、各センサユニット３の検出結果を入力すると、そのデータに基づいて８ビット単位のフレームデータを作成して、上位機器４へと送信する。フレームデータは、同期信号と、システム情報と、所定数（本実施形態では８個）のセンサユニット３の検出結果を示す検出信号とから構成される。システム情報には、当該フレームデータが何番目のフレームデータであるかを示すフレーム番号が含まれる。尚、作成されるフレームデータの数は、通信ユニット２に接続可能なセンサユニットの数に対応し、接続可能なユニット数を上記所定数で割った数である。
【００３７】
本実施形態の通信ユニット２は上記所定数が８であって最大１６個のセンサユニット３が接続可能であり、各センサユニット３からの検出信号に基づいて、２つのフレームデータを作成する。まず、通信ユニット２のＣＰＵ３１は、各センサユニット３の設定アドレスを、メモリ３２に記憶されているアドレス対応情報（図３に示す対応表５０）を参照して変換する。このとき、ＣＰＵ３１は、１〜１２ＣＨの設定アドレスに対して、６ＣＨ及び７ＣＨを空きアドレスとし、７〜１２ＣＨという設定アドレスを９〜１４ＣＨに変換して、フレームデータを作成する。これにより、図６（ｂ）に示すように、１つ目のフレームデータは同期信号とシステム情報と１ＣＨ〜６ＣＨのセンサユニット３の検出結果とから構成され、図６（ｂ）に示すように、２つ目のフレームデータは同期信号とシステム情報と６ＣＨ〜１２ＣＨのセンサユニット３の検出結果とから構成される。尚、検出データは８ビットから構成されるため、ＣＰＵ３１は、センサユニットが実在しないビット、つまりアドレス対応情報において未接続に設定された箇所（ビット）について、所定値（例えば「０」）のダミーデータを送信する。本実施形態では、１〜６ＣＨのセンサユニット３と７〜１２ＣＨのセンサユニット３とが違う領域に設けられているため、各領域に対応するセンサユニット３ごとにフレームデータを作成することが好ましいが、こうして、２つのフレームデータに含む検出結果が、上位機器４にて処理し易いように変更される。
【００３８】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）通信ユニット２のメモリ３２には、自動的に設定される各センサユニット３の設定アドレスと、上位機器４に送信するフレームデータにセンサユニット３の検出結果を格納する一（ビット）を示す送信アドレスとの対応関係を示すアドレス対応情報が記憶されている。通信ユニット２は、メモリ３２に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、センサユニット３の検出結果を対応する送信アドレスに格納したフレームデータを送信する。この結果、１つのフレームデータに含めるセンサユニット３の送信アドレスを設定することが可能となる。このため、上位機器４にて処理がし易いようにフレームデータの送信アドレスを設定することができ、上位機器４での処理効率の向上が可能となる。
【００３９】
（２）センサユニット３は、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成されている。通信ユニット２のＣＰＵ３１には、接続されたすべてセンサユニット３にて転送されて各センサユニット３の検出信号が設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、ＣＰＵ３１はその入力された信号をメモリ３２に一旦記憶し、メモリ３２から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信するようにした。その結果、通信ユニット２には複数のセンサユニット３の検出結果が一括して入力されるため、検出結果を取得する手間が少ない。また、センサユニット３から入力された信号を一旦メモリ３２に記憶することにより、アドレス対応情報に応じて任意の位置に検出結果を格納することが可能となる。
【００４０】
（３）接続可能なセンサユニット３の数はフレームデータのビット数の２倍に設定される。通信ユニット２のＣＰＵ３１は、２個のフレームデータを上位機器４に順次出力する。送信アドレスは、２個のフレームデータを通したビット位置を示す。この構成によれば、センサユニット３の検出結果を任意のフレームデータに含めて上位機器４に送信することが可能となる。
【００４１】
（４）通信ユニット２にて、各センサユニットの検出信号を、各センサユニット３の設定アドレスに対応する送信アドレスのタイミングにてフレームデータを送信するため、センサユニット３の構成を変更することなく、上位機器４に送信されるフレームデータに空きアドレスを設定することができ、接続されるセンサユニット３の拡張性を向上することができる。
【００４２】
（５）上位機器４にて設定することにより、通信ユニット２のメモリ３２に設定されたアドレス対応情報を変更することが可能であるため、センサユニット３の設置状況や接続状態の変更に合わせて、各センサユニット３の設定アドレスと、検出信号をフレームデータに含めるときの送信アドレスとの関係を容易に変更することができる。
【００４３】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、上位機器４に送信するフレームデータに空きアドレスを設定する場合について説明したが、センサユニット３の設定アドレスを入れ換えて上位機器４に送信するようにしてもよい。例えば、上記実施形態において、設定アドレスが１〜６ＣＨのセンサユニット３の検出位置（光ファイバの先端を設置する位置）と、設定アドレスが７〜１２ＣＨのセンサユニット３の検出位置とを交換する。この場合、通信ユニット２にて７〜１２ＣＨの設定アドレスと１〜６ＣＨの送信アドレスとが対応し、１〜６ＣＨの設定アドレスと９〜１４ＣＨの送信アドレスとが対応するように、アドレス対応情報を設定すればよい。
【００４４】
・上記実施形態では、センサユニット３が１２個直列接続されている場合について説明したが、勿論、直列接続されるセンサユニット３の数は１２個に限られず、１３個以上としてもよいし、１１個以下としてもよい。また、１２個のセンサユニット３が６個ずつ、違う領域に設置されており、６個のセンサユニット３ごとにフレームデータを作成するようにしたが、センサユニット３のデータの分割方法は他の態様としてもよい。例えば、１〜４ＣＨのセンサユニット３のフレームデータと、５〜１２ＣＨのセンサユニット３のフレームデータを作成してもよく、センサユニット３の設置態様等に対応させればよい。なお、その場合、対応表５０の設定欄５１において、５〜８ＣＨの送信アドレスを、非接続状態に設定すればよい。
【００４５】
・上記実施形態では、上位機器４において、センサユニット３の設定アドレスと上位機器に送信されるフレームデータの送信アドレスとの対応関係を変更可能な構成としたが、この対応関係の変更を通信ユニット２において行うようにしてもよい。例えば、通信ユニット２に操作部及び表示部を設け、空きアドレスとするセンサユニットのアドレス数を選択可能な構成としてもよい。通信ユニット２にてアドレス対応情報を設定可能とすれば、ユーザは通信ユニット２の設置場所にて設定変更することができ、使い勝手がよい。
【００４６】
・上記実施形態では、通信ユニット２が作成するフレームデータは、８ビット単位であるものとしたが、フレームデータの単位はこれに限定されない。また、フレームデータの単位に合わせて、アドレス対応情報を設定すればよい。
【００４７】
・上記実施形態では、通信ユニット２及び複数のセンサユニット３間の通信は光通信により行うものとしたが、双方向通信が可能であれば、必ずしも光通信としなくてもよく、例えばワイヤ接続等により通信を行ってもよい。
【００４８】
・上記各実施形態では、光電センサであるセンサユニット３について説明したが、センサユニットを他の態様のものとしてもよい。例えば、測定対象が異なるセンサとして、圧力センサ、流体センサ、流量センサ、温度センサ等としてもよい。また、検出方法が異なるセンサとして、超音波センサ、電磁センサ等としてもよい。また、近接センサ、接触式センサ等としてもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、通信ユニット２とセンサユニット３との間、及び各センサユニット３間の通信を双方向通信としたが、単方向通信としてもよい。例えば、図７に示すセンサシステム６０では、通信ユニットとしてのメインユニット６１とエンドユニット６２との間に複数のセンサユニット３ａが直列接続されている。各センサユニット３ａは、一方向通信が可能、つまり、図４に示すセンサユニット３の構成から、送信手段４６及び受信手段４８が省略された構成である。各センサユニット３ａを介して下位側のユニットに転送されたデータは、エンドユニット６２に接続されたケーブル６３を介してメインユニット６１に送信される。メインユニット６１は、図２に示す構成と同等であり、受信手段３４がケーブル６３を介してデータを受信するように構成されている。メインユニット６１は、上記の通信ユニット２と同様に、メモリ３２に記憶されたアドレス対応情報（図３に示す対応表５０）に従って各センサユニット３の検出信号を格納したフレームデータを送信する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】センサシステムの平面図。
【図２】通信ユニットのブロック図
【図３】センサユニットの設定アドレスとフレームデータの送信アドレスの対応を示す説明図。
【図４】センサユニットのブロック図。
【図５】センサシステムのブロック図。
【図６】（ａ）はセンサユニットの検出信号の説明図、（ｂ），（ｃ）はフレームデータの説明図。
【図７】別のセンサシステムの平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１，６０…センサシステム、２…通信ユニット、３，３ａ…センサユニット、４…上位機器、３１…送信手段，変更手段としてのＣＰＵ、３２…記憶手段としてのメモリ、３５…送信手段としての通信手段、通信ユニットとしてのメインユニット、通信ユニットとしてのエンドユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンサユニット及び外部の上位機器と通信可能な通信ユニット及びセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば搬送装置等の各種設備において、検出対象物を検出するために、複数直列接続された光電センサ等のセンサユニットが用いられており、それらセンサユニットには、通信ユニットが接続されている。通信ユニットは、各センサユニットの検出信号等を入力して、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の上位機器へと送信する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
通信ユニットには複数のセンサユニットが接続され、各センサユニット及び各ユニットから出力される信号を区別するため、各センサユニットにはユニークなアドレスが設定される。また、通信ユニットに接続するセンサユニットの数は、この通信ユニットと複数のセンサユニットからなるセンサシステムが使用される装置、例えば搬送装置の構成や状態に応じて任意に設定される。従って、センサシステムでは、所定のタイミング（例えば電源投入時やリセット時）において、通信ユニットに接続されたセンサユニットを例えばアドレス「１」とし、そのセンサにユニットに接続されたセンサユニットをアドレス「２」とするように、順次アドレスを自動設定している。
【０００４】
このようにアドレスが設定された複数のセンサユニットは、例えば、通信ユニットが検出動作を行うように信号を出力すると、信号を受信したセンサユニットは、検出動作を行うとともに、自身のアドレスに対応する位置に検出結果を書き込み、隣接するセンサユニットに信号を転送する。こうして信号が順次転送され、通信ユニットから最も遠い位置に接続されたセンサユニットまで転送されると、各センサユニットの検出結果は一括して通信ユニットまで送信される。
【０００５】
尚、各センサユニットには、各センサユニットに設けられた操作手段を操作することにより個別に設定可能なものがある。しかし、このようなセンサユニットでは、各センサユニットに操作手段が必要であり、センサユニットを追加するときに設定ミスによってアドレスが重複したり、既接続のセンサユニットのアドレスを確認したりする必要があり、設定が面倒である。
【特許文献１】特開２００４−２９５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の構成のように、通信ユニットが各センサユニットから入力したデータを上位機器へと送信する際には、通信ユニットは所定単位（例えば８個）のセンサユニットの検出結果を含むフレームデータを送信する。例えば、２つの測定箇所に対してそれぞれ５個のセンサユニットを必要とする装置では、通信ユニットに１０個のセンサユニットが接続される。この場合、通信ユニットは、先ず８個のセンサユニットの検出結果を含むフレームデータを送信し、次に２つのセンサユニットの検出結果を含むフレームデータを送信する。従って、上位機器において同時に処理したいデータが、複数のフレームデータに分割されてしまう場合があった。そうすると、上位機器において複数のフレームデータからデータを取得する必要が生じ、処理に手間がかかってしまう。
【０００７】
このため、所望のセンサユニットの検出結果が１つのフレームデータにまとまるようにアドレスを設定することが求められる場合がある。また、将来的に更にセンサユニットが接続可能となるように、空きアドレス含めてセンサユニットにアドレスを設定することが求められる場合がある。このような要求に対して、アドレスを調整するためだけに実際には使用しないセンサユニットを接続する必要があり、本来必要な構成に加えてそのような構成を付加することは無駄があり好ましくなかった。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成で、上位機器での処理効率の向上を可能とする通信ユニット及びセンサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、それぞれ被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットであって、前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、を備えた。
【００１０】
この構成によれば、通信ユニットは各センサユニットの検出結果を、上位機器に送信する送信アドレスに応じたビット位置に格納したフレームデータを送信するため、１つのフレームデータに含めるセンサユニットの検出結果を設定することが可能となる。このため、上位機器にて処理がし易いようにフレームデータの送信アドレスを設定することにより、上位機器での処理効率の向上が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信ユニットにおいて、前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する。
【００１２】
この構成によれば、通信ユニットには複数のセンサユニットの検出結果が一括して入力されるため、検出結果を取得する手間が少ない。また、センサユニットから入力された信号を一旦記憶手段に記憶することにより、アドレス対応情報に応じて任意の位置に検出結果を格納することが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の通信ユニットにおいて、接続可能な前記センサユニットの数は前記フレームデータのビット数のｎ倍（ｎは整数）に設定され、前記送信手段は、ｎ個のフレームデータを前記上位機器に順次出力するとともに、前記フレームデータにｎ個目のフレームデータであることを示すフレームデータ情報を含めて出力し、前記送信アドレスは、前記ｎ個のフレームデータを通したビット位置を示す。この構成によれば、センサユニットの検出結果を任意のフレームデータに含めて上位機器に送信することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の通信ユニットにおいて、前記記憶手段に記憶されている前記アドレス対応情報を変更可能な変更手段を備えた。この構成によれば、センサユニットの設置状況や接続状態の変更に合わせて、各センサユニットとフレームデータに含まれる各センサユニットのアドレスとの関係を変更することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットと、を備えたセンサシステムであって、前記通信ユニットは、前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、を備える。
【００１６】
この構成によれば、通信ユニットは各センサユニットの検出結果を、上位機器に送信する送信アドレスに応じたビット位置に格納したフレームデータを送信するため、１つのフレームデータに含めるセンサユニットの検出結果を設定することが可能となる。このため、上位機器にて処理がし易いようにフレームデータの送信アドレスを設定することにより、上位機器での処理効率の向上が可能となる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のセンサシステムにおいて、前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する。この構成によれば、センサユニットの設置状況や接続状態の変更に合わせて、各センサユニットとフレームデータに含まれる各センサユニットのアドレスとの関係を変更することができる。
【発明の効果】
【００１８】
従って、上記記載の発明によれば、簡易な構成で、上位機器での処理効率の向上や、接続されるセンサの拡張性の向上を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、センサシステム１の通信ユニット２には、複数個（本例では１２個）のセンサユニット３が直列接続されるとともに、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の上位機器４が接続されている。各センサユニット３には、通信ユニット２側から順に、１〜１２ＣＨ（チャンネル）のアドレス（以下、設定アドレスという）が設定される。各センサユニット３は光電センサであって、投光手段４１及び受光手段４２（図３参照）を備え、図示しない一対の光ファイバケーブル（投光用ファイバ及び受光用ファイバ）が接続される。各センサユニット３は、投光手段４１から投光用ファイバを介して投光された光が、受光用ファイバを介して受光手段４２に受光されるか否かによって、検出対象物の有無を検出結果とする。なお、本実施形態では、１〜６ＣＨのセンサユニット３に接続されたファイバの先端は第１の領域（例えば、搬送装置の入口付近）に配設され、７〜１２ＣＨのセンサユニット３に接続されたファイバの先端は第２の領域（例えば、搬送装置の出口付近）に配設されている。
【００２０】
複数のセンサユニット３は、図１中左右方向に一列のセンサ列を構成している。各センサユニット３には、コネクタ部材５が接続されており、センサ列に沿ってコネクタ列が配列されている。各センサユニット３は、コネクタ部材５を介して通信ユニット２に接続されて電源等が供給される。また、通信ユニット２、複数個のセンサユニット３間の通信は、各機器の相対向する側面（図１中、左右方向の側面）に設けられた通信窓を介して光通信にて行われる。
【００２１】
通信ユニット２のハウジング１１は、略長方形状に形成され、そのハウジング１１のセンサユニット３側の側面（図１中、右側面）には、一対の光通信用の通信窓（図示略）が設けられている。通信ユニット２は、通信窓を介して光通信にて各センサユニット３に同期信号などの制御信号を出力するとともに、各センサユニット３からの出力信号を入力する。
【００２２】
また、通信ユニット２のハウジング１１の上面には、上位機器４との通信を行う通信ケーブルを接続するためのコネクタ部１２や、各種操作を行うための操作部、監視状態や動作状態等を点灯・消灯等により報知する表示灯等が設けられている。通信ユニット２は、上位機器４と通信ケーブルを通じて双方向通信可能であり、上位機器４から入力した設定データや制御信号を各センサユニット３が対応可能な通信形式のデータに変換したり、各センサユニット３の出力信号を上位機器４に対応する通信形式に変換したりする変換処理を行う。
【００２３】
センサユニット３のハウジング２１は、センサ配列方向に扁平な略直方体形状に形成されている。ハウジング２１の正面には、４つの７セグメントＬＥＤからなり、４桁のデジタル表示が可能な表示部２２や、自身の設定情報を変更するための各種操作キー２３等が設けられている。
【００２４】
また、ハウジング２１の前面部（図１中、上側面）には、一対の光ファイバケーブル（投光用ファイバ及び受光用ファイバ）を装着するための一対の挿入孔が設けられている。センサユニット３は、投光用の光ファイバケーブルの先端から出射された平行光が、ワーク等の検出対象物に反射した光を受光用の光ファイバケーブルの先端で受光した受光結果に基づき検出対象物を検出する。
【００２５】
また、ハウジング２１の両側面（図１中、左右側の面）には、受光用と投光用の一対の光通信用の通信窓（図示略）が、それぞれ設けられている。それら通信窓は、隣接するセンサユニット３間において、受光用の通信窓と投光用の通信窓とが対向するように配置されている。このため、隣接配置されたセンサユニット３間では、双方向に光通信が可能となっている。また、通信ユニット２に隣接するセンサユニット３の通信ユニット２側（図１中、左側面）の側面の受光用の通信窓は通信ユニット２の投光用の通信窓と対向するように、投光用の通信窓は通信ユニット２の受光用の通信窓と対向するように、それぞれ設けられている。このため、通信ユニット２は、隣接配置されたセンサユニット３との間で光通信により双方向に通信が可能となっている。
【００２６】
図２に示すように、通信ユニット２のＣＰＵ３１には、ＣＰＵ３１が実行するプログラムや各種設定データ等が格納された記憶手段としてのメモリ３２が接続されている。ＣＰＵ３１は、センサユニット３から入力した検出信号をメモリ３２に格納する。そして、ＣＰＵ３１は、メモリ３２に格納した検出信号を読み出し、検出信号を含む８ビット単位のフレームデータを通信手段３５を介して上位機器４に送信する。
【００２７】
図４に示すように、各センサユニット３には、挿着された前記一対の光ファイバケーブルの挿入端とそれぞれ対向する投光手段４１及び受光手段４２が設けられている。投光手段４１及び受光手段４２は、ＣＰＵ４３により駆動制御される。また、ＣＰＵ４３には、ＣＰＵ４３が実行するプログラムや各種設定データ等が格納されたメモリ４４が接続されている。メモリ４４には、検出対象物を検出するための検出条件や、自身のアドレス情報が記憶されている。
【００２８】
ＣＰＵ４３は、検出対象物を検出する際は、投光手段４１及び受光手段４２を駆動して、投光手段４１に対向する光ファイバケーブル（投光用ファイバ）の先端から光を出射させるとともに、光ファイバケーブル（受光用ファイバ）と対向する受光手段４２からの受光信号を入力する。そして、ＣＰＵ４３は、その受光信号の値がメモリ４４に記憶されている所定の閾値を超えると、検出対象物を検出したと判定する。
【００２９】
なお、ＣＰＵ４３は、操作キー２３の所定の操作に従って、検出対象物の検出の判定に関わる検出条件（前記閾値等）を変更可能となっている。ＣＰＵ４３は、操作キー２３の操作に従って検出条件を変更すると、メモリ４４に記憶されている検出条件を変更するとともに、表示部２２に変更項目等を表示する。なお、各センサユニット３において、検出動作に関わる前記検出条件と対応した機能を含む多数の機能は、関連するもの同士がまとめられて、上層（上位階層）、中層（中位階層）及び下層（下位階層）の３つの階層構造に分類されており、前記操作キー２３の操作（切替操作）に応じて各階層の機能が表示部２２に切替え表示され、変更可能となっている。汎用性の高い基本的な機能は、最上位の層である上層に分類されるとともに、高度な機能は、最下位の層である下層に分類されている。
【００３０】
また、各センサユニット３のＣＰＵ４３には、通信ユニット２に対して近い側の側面（図１参照）の近傍に配設された受信手段４５及び送信手段４６、及び、通信ユニット２に対して遠い側の側面（図１参照）の近傍に配設された送信手段４７及び受信手段４８が接続されている。なお、各センサユニット３のハウジング２１（図１参照）において、受信手段４５，４８及び送信手段４６，４７に近接した位置に、前記通信窓がそれぞれ設けられている。これにより、各センサユニット３は、外部機器（通信ユニット２や他のセンサユニット３）との通信（光通信）が可能となっている。つまり、通信ユニット２から出力された信号は、上位側（通信ユニット２側）のセンサユニット３から下位側のセンサユニット３に順次転送され、最下位のセンサユニット３まで転送される。そして、各センサユニット３の検出信号等のデータは、最下位のセンサユニット３から一括して通信ユニット２まで送信される。
【００３１】
本実施形態では、使用初期時に、通信ユニット２は、隣接するセンサユニット３に、アドレス情報を設定するため、初期値のアドレス情報を含むアドレス設定信号を送信する。各センサユニット３はアドレス設定信号に含まれるアドレス情報を自身のアドレス情報としてメモリ４４に記憶するとともに、アドレス情報の値に１を加算して出力する。つまり、通信ユニット２に隣接するセンサユニット３は、初期値のアドレス情報を自身のアドレス情報としてメモリ４４に記憶するとともに、初期値に１を加算したアドレス情報を含むアドレス設定信号を、反通信ユニット側のセンサユニット３に出力する。従って、通信ユニット２が初期値「１」のアドレス情報を含むアドレス設定信号を送信することにより、図５に示すように、本実施形態の各センサユニット３には、通信ユニット２側から順に、１〜１２ＣＨ（チャンネル）の設定アドレスが自動的に設定される。各センサユニット３のＣＰＵ４３は、各自の設定アドレスをメモリ４４に格納する。
【００３２】
センサシステム１により検出対象物の検出を行う際、通信ユニット２が各センサユニット３の投光手段４１及び受光手段４２を駆動するための同期信号を出力すると、同期信号は各センサユニット３を下位側へと順次転送される。各センサユニット３は、同期信号を入力すると、投光手段４１及び受光手段４２を駆動して検出対象物の検出を判定する。そして、その判定結果を、自身の設定アドレスに対応する位置に書き込んで、下位側のセンサユニット３に転送する。
【００３３】
具体的には、例えば、図６（ａ）に示すように、各センサユニット３のＣＰＵ４３は、通信ユニット２から同期信号を入力すると、自身の設定アドレスに対応する位置（ビット）に、検出対象物を検出していれば「１」を、検出していなければ「０」を書き込んで、下位側のセンサユニット３に転送する。同期信号が順次転送され、最下位のセンサユニット３まで転送されると、１２台のセンサユニット３の検出結果が一括して通信ユニット２まで送信される。
【００３４】
図２に示す通信ユニット２は、上記のように送信された各センサユニット３の検出結果を含むフレームデータを、通信手段３５を介して上位機器４に送信する。このとき、通信ユニット２のＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されているアドレス対応情報に基づいて、各センサユニット３の検出結果を格納するビット位置を変更したフレームデータを、通信手段３５を介して送信する。アドレス対応情報は、各センサユニット３の設定アドレスと、上位機器４に対して設定された送信アドレスとの対応を示す情報である。このアドレス対応情報を、図３に示すような対応表５０として表す。対応表５０の設定欄５１には、上位機器４に対するセンサユニットの接続・非接続状態が設定されている。図３に示す例では、対応表５０の設定欄５１において、「○」で示される１〜６ＣＨ及び９〜１４ＣＨのセンサユニットは接続状態であり、「×」で示される７，８ＣＨ及び１５，１６ＣＨのセンサユニットは非接続状態であると設定されている。そして、対応表５０の対応関係欄５２に、実在するセンサユニット３の設定アドレスと上位機器４に送信する際にセンサユニット３の検出結果を格納するビット位置を示す送信アドレスとの対応関係が記録されている。これによると、設定アドレスの１〜６ＣＨは送信アドレス１〜６ＣＨに対応し、設定アドレスの７〜１２ＣＨは送信アドレスの９〜１４ＣＨに対応する。つまり、ＣＰＵ３１は、実在する７〜１２ＣＨのセンサユニット３の検出結果を、送信アドレスの９〜１４ＣＨに格納したフレームデータを送信する。この動作は、７〜１２ＣＨの設定アドレスを、９〜１４ＣＨの送信アドレスに変換することと等価である。
【００３５】
なお、本実施形態では、上位機器４において、対応表５０に示される対応関係は変更可能となっている。上位機器４の表示手段には図３に示す対応表５０と同様の設定画面が表示され、マウスやキーボード等の入力手段により、接続・未接続、対応関係が入力される。上位機器４は、設定画面の状態に応じたデータを通信ユニット２に出力する。そのデータが通信ユニット２の通信手段３５に入力され、変更手段としてのＣＰＵ３１はメモリ３２のアドレス対応情報を変更する。例えば、図３に示される対応表５０において、上位機器４では、設定欄５１の接続・非接続の選択を変更することで、その設定に応じて対応関係を変更することが可能である。
【００３６】
通信ユニット２は、各センサユニット３の検出結果を入力すると、そのデータに基づいて８ビット単位のフレームデータを作成して、上位機器４へと送信する。フレームデータは、同期信号と、システム情報と、所定数（本実施形態では８個）のセンサユニット３の検出結果を示す検出信号とから構成される。システム情報には、当該フレームデータが何番目のフレームデータであるかを示すフレーム番号が含まれる。尚、作成されるフレームデータの数は、通信ユニット２に接続可能なセンサユニットの数に対応し、接続可能なユニット数を上記所定数で割った数である。
【００３７】
本実施形態の通信ユニット２は上記所定数が８であって最大１６個のセンサユニット３が接続可能であり、各センサユニット３からの検出信号に基づいて、２つのフレームデータを作成する。まず、通信ユニット２のＣＰＵ３１は、各センサユニット３の設定アドレスを、メモリ３２に記憶されているアドレス対応情報（図３に示す対応表５０）を参照して変換する。このとき、ＣＰＵ３１は、１〜１２ＣＨの設定アドレスに対して、６ＣＨ及び７ＣＨを空きアドレスとし、７〜１２ＣＨという設定アドレスを９〜１４ＣＨに変換して、フレームデータを作成する。これにより、図６（ｂ）に示すように、１つ目のフレームデータは同期信号とシステム情報と１ＣＨ〜６ＣＨのセンサユニット３の検出結果とから構成され、図６（ｂ）に示すように、２つ目のフレームデータは同期信号とシステム情報と６ＣＨ〜１２ＣＨのセンサユニット３の検出結果とから構成される。尚、検出データは８ビットから構成されるため、ＣＰＵ３１は、センサユニットが実在しないビット、つまりアドレス対応情報において未接続に設定された箇所（ビット）について、所定値（例えば「０」）のダミーデータを送信する。本実施形態では、１〜６ＣＨのセンサユニット３と７〜１２ＣＨのセンサユニット３とが違う領域に設けられているため、各領域に対応するセンサユニット３ごとにフレームデータを作成することが好ましいが、こうして、２つのフレームデータに含む検出結果が、上位機器４にて処理し易いように変更される。
【００３８】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）通信ユニット２のメモリ３２には、自動的に設定される各センサユニット３の設定アドレスと、上位機器４に送信するフレームデータにセンサユニット３の検出結果を格納する一（ビット）を示す送信アドレスとの対応関係を示すアドレス対応情報が記憶されている。通信ユニット２は、メモリ３２に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、センサユニット３の検出結果を対応する送信アドレスに格納したフレームデータを送信する。この結果、１つのフレームデータに含めるセンサユニット３の送信アドレスを設定することが可能となる。このため、上位機器４にて処理がし易いようにフレームデータの送信アドレスを設定することができ、上位機器４での処理効率の向上が可能となる。
【００３９】
（２）センサユニット３は、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成されている。通信ユニット２のＣＰＵ３１には、接続されたすべてセンサユニット３にて転送されて各センサユニット３の検出信号が設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、ＣＰＵ３１はその入力された信号をメモリ３２に一旦記憶し、メモリ３２から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信するようにした。その結果、通信ユニット２には複数のセンサユニット３の検出結果が一括して入力されるため、検出結果を取得する手間が少ない。また、センサユニット３から入力された信号を一旦メモリ３２に記憶することにより、アドレス対応情報に応じて任意の位置に検出結果を格納することが可能となる。
【００４０】
（３）接続可能なセンサユニット３の数はフレームデータのビット数の２倍に設定される。通信ユニット２のＣＰＵ３１は、２個のフレームデータを上位機器４に順次出力する。送信アドレスは、２個のフレームデータを通したビット位置を示す。この構成によれば、センサユニット３の検出結果を任意のフレームデータに含めて上位機器４に送信することが可能となる。
【００４１】
（４）通信ユニット２にて、各センサユニットの検出信号を、各センサユニット３の設定アドレスに対応する送信アドレスのタイミングにてフレームデータを送信するため、センサユニット３の構成を変更することなく、上位機器４に送信されるフレームデータに空きアドレスを設定することができ、接続されるセンサユニット３の拡張性を向上することができる。
【００４２】
（５）上位機器４にて設定することにより、通信ユニット２のメモリ３２に設定されたアドレス対応情報を変更することが可能であるため、センサユニット３の設置状況や接続状態の変更に合わせて、各センサユニット３の設定アドレスと、検出信号をフレームデータに含めるときの送信アドレスとの関係を容易に変更することができる。
【００４３】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、上位機器４に送信するフレームデータに空きアドレスを設定する場合について説明したが、センサユニット３の設定アドレスを入れ換えて上位機器４に送信するようにしてもよい。例えば、上記実施形態において、設定アドレスが１〜６ＣＨのセンサユニット３の検出位置（光ファイバの先端を設置する位置）と、設定アドレスが７〜１２ＣＨのセンサユニット３の検出位置とを交換する。この場合、通信ユニット２にて７〜１２ＣＨの設定アドレスと１〜６ＣＨの送信アドレスとが対応し、１〜６ＣＨの設定アドレスと９〜１４ＣＨの送信アドレスとが対応するように、アドレス対応情報を設定すればよい。
【００４４】
・上記実施形態では、センサユニット３が１２個直列接続されている場合について説明したが、勿論、直列接続されるセンサユニット３の数は１２個に限られず、１３個以上としてもよいし、１１個以下としてもよい。また、１２個のセンサユニット３が６個ずつ、違う領域に設置されており、６個のセンサユニット３ごとにフレームデータを作成するようにしたが、センサユニット３のデータの分割方法は他の態様としてもよい。例えば、１〜４ＣＨのセンサユニット３のフレームデータと、５〜１２ＣＨのセンサユニット３のフレームデータを作成してもよく、センサユニット３の設置態様等に対応させればよい。なお、その場合、対応表５０の設定欄５１において、５〜８ＣＨの送信アドレスを、非接続状態に設定すればよい。
【００４５】
・上記実施形態では、上位機器４において、センサユニット３の設定アドレスと上位機器に送信されるフレームデータの送信アドレスとの対応関係を変更可能な構成としたが、この対応関係の変更を通信ユニット２において行うようにしてもよい。例えば、通信ユニット２に操作部及び表示部を設け、空きアドレスとするセンサユニットのアドレス数を選択可能な構成としてもよい。通信ユニット２にてアドレス対応情報を設定可能とすれば、ユーザは通信ユニット２の設置場所にて設定変更することができ、使い勝手がよい。
【００４６】
・上記実施形態では、通信ユニット２が作成するフレームデータは、８ビット単位であるものとしたが、フレームデータの単位はこれに限定されない。また、フレームデータの単位に合わせて、アドレス対応情報を設定すればよい。
【００４７】
・上記実施形態では、通信ユニット２及び複数のセンサユニット３間の通信は光通信により行うものとしたが、双方向通信が可能であれば、必ずしも光通信としなくてもよく、例えばワイヤ接続等により通信を行ってもよい。
【００４８】
・上記各実施形態では、光電センサであるセンサユニット３について説明したが、センサユニットを他の態様のものとしてもよい。例えば、測定対象が異なるセンサとして、圧力センサ、流体センサ、流量センサ、温度センサ等としてもよい。また、検出方法が異なるセンサとして、超音波センサ、電磁センサ等としてもよい。また、近接センサ、接触式センサ等としてもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、通信ユニット２とセンサユニット３との間、及び各センサユニット３間の通信を双方向通信としたが、単方向通信としてもよい。例えば、図７に示すセンサシステム６０では、通信ユニットとしてのメインユニット６１とエンドユニット６２との間に複数のセンサユニット３ａが直列接続されている。各センサユニット３ａは、一方向通信が可能、つまり、図４に示すセンサユニット３の構成から、送信手段４６及び受信手段４８が省略された構成である。各センサユニット３ａを介して下位側のユニットに転送されたデータは、エンドユニット６２に接続されたケーブル６３を介してメインユニット６１に送信される。メインユニット６１は、図２に示す構成と同等であり、受信手段３４がケーブル６３を介してデータを受信するように構成されている。メインユニット６１は、上記の通信ユニット２と同様に、メモリ３２に記憶されたアドレス対応情報（図３に示す対応表５０）に従って各センサユニット３の検出信号を格納したフレームデータを送信する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】センサシステムの平面図。
【図２】通信ユニットのブロック図
【図３】センサユニットの設定アドレスとフレームデータの送信アドレスの対応を示す説明図。
【図４】センサユニットのブロック図。
【図５】センサシステムのブロック図。
【図６】（ａ）はセンサユニットの検出信号の説明図、（ｂ），（ｃ）はフレームデータの説明図。
【図７】別のセンサシステムの平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１，６０…センサシステム、２…通信ユニット、３，３ａ…センサユニット、４…上位機器、３１…送信手段，変更手段としてのＣＰＵ、３２…記憶手段としてのメモリ、３５…送信手段としての通信手段、通信ユニットとしてのメインユニット、通信ユニットとしてのエンドユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットであって、
前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の通信ユニットにおいて、
前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、
前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する、
ことを特徴とする通信ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の通信ユニットにおいて、
接続可能な前記センサユニットの数は前記フレームデータのビット数のｎ倍（ｎは整数）に設定され、
前記送信手段は、ｎ個のフレームデータを前記上位機器に順次出力するとともに、前記フレームデータにｎ個目のフレームデータであることを示すフレームデータ情報を含めて出力し、
前記送信アドレスは、前記ｎ個のフレームデータを通したビット位置を示す、
ことを特徴とする通信ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の通信ユニットにおいて、
前記記憶手段に記憶されている前記アドレス対応情報を変更可能な変更手段を備えることを特徴とする通信ユニット。
【請求項５】
被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットと、
前記複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットと、を備えたセンサシステムであって、
前記通信ユニットは、
前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするセンサシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサシステムにおいて、
前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、
前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する、
ことを特徴とするセンサシステム。
【請求項１】
それぞれ被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットであって、
前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の通信ユニットにおいて、
前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、
前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する、
ことを特徴とする通信ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の通信ユニットにおいて、
接続可能な前記センサユニットの数は前記フレームデータのビット数のｎ倍（ｎは整数）に設定され、
前記送信手段は、ｎ個のフレームデータを前記上位機器に順次出力するとともに、前記フレームデータにｎ個目のフレームデータであることを示すフレームデータ情報を含めて出力し、
前記送信アドレスは、前記ｎ個のフレームデータを通したビット位置を示す、
ことを特徴とする通信ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の通信ユニットにおいて、
前記記憶手段に記憶されている前記アドレス対応情報を変更可能な変更手段を備えることを特徴とする通信ユニット。
【請求項５】
被検出物の検出結果を出力する複数のセンサユニットと、
前記複数のセンサユニットが直列接続されるとともに上位機器と接続され、前記センサユニットは接続順序に従って設定アドレスを自動的に設定し、同期信号と所定ビット数のデータ信号とから構成されるフレームデータのデータ信号に前記センサユニットから出力される検出結果を格納して前記上位機器へ送信する通信ユニットと、を備えたセンサシステムであって、
前記通信ユニットは、
前記センサユニットの設定アドレスと、前記データ信号のビット位置を示す送信アドレスとが対応付けられたアドレス対応情報が記憶された記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたアドレス対応情報に基づいて、前記センサユニットの検出結果を、そのセンサユニットの設定アドレスに対応する送信アドレスのビット位置に格納したフレームデータを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするセンサシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサシステムにおいて、
前記センサユニットは、上位側のユニットから受信した信号に当該ユニットの検出信号を付加して下位側のユニットに送信するように構成され、
前記送信手段は、接続されたすべてセンサユニットにて転送されて各センサユニットの検出信号が前記設定アドレスの位置に格納された信号が入力され、その入力された信号を記憶手段に一旦記憶し、前記記憶手段から各検出信号を順次読み出すとともに、その読み出した検出信号を対応する送信アドレスのビット位置に格納して送信する、
ことを特徴とするセンサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１１０３７２（Ｐ２００９−１１０３７２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８３３０４（Ｐ２００７−２８３３０４）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００１０６２２１）サンクス株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００１０６２２１）サンクス株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
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