連設型センサシステム、ネットワークユニット、及びセンサユニット
【課題】ユーザにとって使いやすく、且つ結線を複雑化させることがなく、各センサユニットに外部入力を与えることができる連設型センサシステム、及びこのセンサシステムに用いられるネットワークユニット及びセンサユニットを提供すること。
【解決手段】ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに外部入力要求領域１４ａを設け、上位制御装置４２の対応するメモリに外部入力信号を記憶させる。ネットワークユニット１０と上位制御装置４２のサイクリック通信により、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに外部入力信号を記憶させ、ネットワークユニット１０に接続された各センサユニットに外部入力信号を送信し、各センサユニットに外部入力機能を実行させる。
【解決手段】ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに外部入力要求領域１４ａを設け、上位制御装置４２の対応するメモリに外部入力信号を記憶させる。ネットワークユニット１０と上位制御装置４２のサイクリック通信により、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに外部入力信号を記憶させ、ネットワークユニット１０に接続された各センサユニットに外部入力信号を送信し、各センサユニットに外部入力機能を実行させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知対象物の状態監視などを行う連設型センサシステム及びそのセンサシステムに用いるネットワークユニット、及びセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化された製造ラインでは、ワークの位置、有無、状態などを確実に検出するために、ワークの近傍にこれらを検出するセンサが多数配置される。
【０００３】
このようなセンサシステムにおいては、多数のセンサとセンサの制御機器との配線が面倒であるため、これらの機器をユニット化し、各ユニットを物理的に連結することによって各ユニットを接続し、各ユニット間の配線を同時に完了させる連設型センサシステムが活用されている。連設型センサシステムでは、ワークの近傍に多数のセンサユニットを連設して設置し、各センサユニットに接続された光ファイバなどのセンサヘッドをワークの監視部位の近傍に近接して多数配設し、各センサユニットから出力される検知信号を上位制御装置が収集して監視する。
【０００４】
通常、センサユニットには外部からの各種設定信号を受け付けて実行される外部入力機能が備えられている。各センサユニットは入力された外部入力信号を判定し、外部入力の信号パターンであると判定した場合に、予め設定された外部入力機能が実行される。各センサユニットへの外部入力は、各センサユニットに設けられた操作スイッチにより実行されたり、あるいは、センサユニットが外部入力端子を備える場合は、この外部入力端子に接続された外部入力線がＰＬＣなどの上位制御装置の出力端子に接続されて、上位制御装置から各センサユニットに外部入力を与え、この外部入力をトリガとして予め設定された外部入力機能が実行される。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−００３１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ユーザが操作スイッチを用いて外部入力を行う場合は、特に複数のセンサユニットが連設されたセンサシステムでは非常に手間がかかるばかりでなく、全てのセンサユニットに対して同時に外部入力を与えたり、あるいは所望のタイミングでの外部入力ができないという問題がある。また、上位制御装置から外部入力線を介して外部入力信号を入力する場合は、上位制御装置の出力端子と各センサユニットとを個別にケーブルで接続する必要があり、配線に手間がかかり、結線が複雑化するという問題がある。
【０００７】
これに対して、複数のセンサユニットを一つのネットワークユニットに接続して、このネットワークユニットがフィールドバスを介して上位制御装置に接続され、複数のセンサユニットの通信を中継する構成が知られている。この構成の場合、上位制御装置側でネットワークユニット内の各センサユニットと通信するアドレスにアクセスする通信コマンドを設定することにより、上位制御装置からネットワークユニットを介して、各センサユニットに個別に外部入力を与えることができる。この構成によれば、各センサユニットの操作スイッチを操作することなく、また結線を複雑化させることなく、各センサユニットへの外部入力が可能となる。
【０００８】
しかし、上位制御装置からネットワークユニットを介して各センサユニットに外部入力を与える場合、各センサユニットの通信コマンドを設計する必要があるため、ユーザは通信コマンドの仕様を理解してラダープログラムなどで通信コマンドを設計する必要があるため、ユーザにとっては簡単には使いにくいという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ユーザにとって使いやすく、且つ結線を複雑化させることがなく、各センサユニットに外部入力を与えることができる連設型センサシステム、及びこのセンサシステムに用いられるネットワークユニット及びセンサユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の連設型センサシステムは、ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムであって、ネットワークユニットは、フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、該ホスト通信用インタフェースを介してホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、ホスト制御装置とサイクリック通信を実行するとともに、サイクリック通信の結果、外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号をセンサ通信用インタフェースを介して各センサユニットに送信し、各センサユニットに外部入力信号を送信する制御部とを備え、センサユニットは、外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部とを、具備するものである。
【００１１】
本発明によれば、ネットワークユニットが備えるサイクリック通信用メモリの受信用のメモリ領域に外部入力用のメモリ領域が割り当てられているので、ユーザはＰＬＣ等の上位制御装置の書き込み用のメモリ領域に外部入力用のメモリ領域を割り当てておき、このメモリ領域に各センサユニットに対する外部入力データを設定しておくだけで、各センサユニットに簡単に外部入力信号を入力することができる。また、ネットワークユニットに対して複数のセンサユニットが接続されている場合は、各センサユニットに対して個別に外部入力信号を入力したり、あるいは一斉に外部入力信号を入力することもできる。
【００１２】
ここで連設型センサシステムは、センサ通信用インタフェースを介して、判別信号をサイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶する一部モニタモードと、判別信号に加え、各センサユニットの検出値をサイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶するフルモニタモードとを切り替える手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１３】
これにより、判別信号のみをサイクリック通信で上位制御装置と共有し、通信負荷の低減ならびに通信速度の向上を図った状態と、判別信号と検出値の両方をサイクリック通信により上位制御装置と共有し、ネットワークユニットに接続された各センサユニットの検出値を含めて監視可能な状態とを必要に応じて切り替えることができるので、ユーザの用途やニーズに応じた通信負荷、応答速度でサイクリック通信を実行することができる。
【００１４】
また、連設型センサシステムはサイクリック通信用メモリの受信用のメモリ領域に外部入力用のメモリ領域を確保するか否かを切り替える手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
これにより、ユーザが外部入力信号をサイクリック通信用メモリに割り当てるか否かを切り替えることができるので、サイクリック通信による外部入力を必要としないユーザが通信負荷の低減、応答速度の向上を図ることができる。
【００１６】
ここでセンサユニットの設定情報メモリは、外部入力機能として検出値と閾値の比較結果に関わらず判別信号の出力を固定する出力固定機能の設定情報を記憶し、センサユニットの制御部は、外部入力信号を受け付けた際に出力固定機能を実行するようにしてもよい。
【００１７】
これにより、各センサユニットの出力を検出値に依存せずにコントロール可能となり、仮想的な検出状態を実現し、製造ラインのシステムのデバッグや設計の効率を高めることができる。
【００１８】
ここでセンサユニットの制御部は、外部入力信号を受け付けた際に、該外部入力信号を受け付けたときの判別信号の出力に固定されるようにしてもよい。
【００１９】
これにより、例えば複数のセンサユニットが設置された製造ラインで何らかの異常が発生したときに、この異常が発生したときの各センサユニットの出力値を、この異常が発生したときの状態に維持できる。これにより、ユーザが異常の原因を各センサユニットの出力値に基づいて効率良く調査することができる。
【００２０】
ここで、センサユニットは、外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能を選択する操作部と、外部入力機能を選択するための設定画面を表示するための表示部とを備え、センサユニットの制御部は、該センサユニットがネットワークユニットに接続された際に、設定画面の表示を行うようにしてもよい。
【００２１】
これにより、ユーザは予め操作部により外部入力信号を受け付けたときの外部入力機能を設定画面を見ながら任意に設定することができる。また、外部入力信号を受け付けたときに所望の外部入力機能を各センサユニットが個別に実行できる。
【００２２】
この課題を解決するために、本発明のネットワークユニットは、ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムに用いられるネットワークユニットと、ネットワークユニットは、フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、該ホスト通信用インタフェースを介してホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、ホスト制御装置とサイクリック通信を実行するとともに、サイクリック通信の結果、外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号をセンサ通信用インタフェースを介して各センサユニットに送信し、各センサユニットに外部入力信号を送信する制御部と、を具備するものである。
【００２３】
この課題を解決するために、本発明のセンサユニットは、フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、該ホスト通信用インタフェースを介してホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、ホスト制御装置とサイクリック通信を実行するとともに、サイクリック通信の結果、外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号をセンサ通信用インタフェースを介して各センサユニットに送信し、各センサユニットに外部入力信号を入力する制御部とを備えるネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力するセンサユニットであって、外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部と、を具備するものである。
【００２４】
ここに、本発明でいう判別信号とは、センサの検出信号に基づく信号を予め定められた閾値と比較して得られた二値化された信号を指す。センサユニットが外部入力信号を受け付けた際の動作としては、検出値をゼロにシフトするゼロシフト機能、センサの受光量表示を所定値に合わせるプリセット機能、判別信号を固定する出力固定機能等、種々の機能が選択できる。
【００２５】
また、本発明におけるネットワークユニットは、複数のセンサユニット（例えば１６台）が接続可能であり、サイクリック通信用メモリは各センサユニットに対応した個別の外部入力用メモリ領域を備える。したがって、一部のセンサユニットに対してのみ外部入力信号を入力したり、あるいは接続されている全てのセンサユニットに対して外部入力信号を同時に入力することが可能となる。
【００２６】
また、本発明のセンサユニットとしては、透過型や反射型の光電センサユニットが考えられ、光電センサの場合にはセンサユニットから光ファイバを物体検知領域にまで延出するファイバセンサやセンサユニットに投光素子・受光素子等の光学素子を内蔵するヘッドが電線ケーブルで接続される分離光電センサが好適である。ファイバセンサや分離光電センサは、連設せずに単体でも使用できるため、１台のセンサユニットは、一つ又は二つのセンサヘッドを有する構成が好適である。またセンサユニットとして、近接センサや圧力センサ、超音波センサなど他の形式のセンサユニットであってもよい。
【００２７】
本発明において、ネットワークユニットとフィールドバスを接続するホスト通信用インタフェース、ネットワークユニットとセンサユニットを接続するセンサ通信用インタフェース、あるいはセンサユニット間を接続する接続手段には物理的に接続する接続手段及び信号伝送を行うための信号接続手段が含まれる。信号伝送を行うための信号接続手段として、電気的接続によって信号伝送を行う接続手段や、光の送受信によって信号伝送を行う接続手段を採用することが可能である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ユーザにとって使いやすく、且つ結線を複雑化させることがなく、各センサユニットに外部入力を与えることができる連設型センサシステム、及びこのセンサシステムに用いられるネットワークユニット及びセンサユニットを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は本発明の実施の形態による連設型センサシステムの全体構成を示す図である。連設型センサシステム１は、ネットワークユニット１０に少なくとも１つ、ここでは１６個のセンサユニット３０−１〜３０−１６を一連に連結して構成されている。これらのユニットは少なくとも２本のラインから成るシリアル伝送ライン４１で電気的に接続される。以下ではネットワークユニット１０に向かう方向を上流方向、センサユニット３０−１６に向かう方向を下流方向という。ネットワークユニット１０は、センサユニット３０−１〜３０−１６から伝送される信号を集約しつつＰＬＣ等の上位制御装置４２との間で必要な信号を伝送する機能を有するものであり、上位制御装置４２にフィールドバス４３を介して接続されている。
【００３０】
次に各ユニットについて詳細に説明する。図２はネットワークユニット１０の内部構成を示すブロック図、図３（ａ）、（ｂ）はネットワークユニット１０を示す相異なる方向からの斜視図である。
【００３１】
図２に示すように、ネットワークユニット１０は、制御部１１内にホスト通信用インターフェイスである上位インタフェース（ＩＦ）１１ａ、センサ通信用インタフェースであるシリアル通信部１１ｂを備えて構成されている。またネットワークユニット１０の制御部１１には、表示部１２、操作部１３、メモリ１４、及びコネクタ１６，１７，１８が接続されている。
【００３２】
上位インタフェース１１ａはコネクタ１８を介してフィールドバス４３に接続され、上位制御装置４２とサイクリック通信、あるいはメッセージ通信を行う為のインタフェースである。制御部１１は、シリアル伝送ライン４１を介してセンサユニットとの間でシリアル信号を送受信する機能を有するとともに、上位インタフェース１１ａを介して上位制御装置４２との通信を実行する機能を有する。
【００３３】
シリアル通信部１１ｂはコネクタ１６のシリアル伝送ライン４１に接続され、連設型センサシステムに接続される各センサユニットとの間でシリアル通信を行うもので、シリアル伝送手段４１を構成している。
【００３４】
コネクタ１６は５個の接続端子を備え、このうち接続端子１６ａ、１６ｂはシリアル伝送ライン４１に接続される端子である。接続端子１６ｃはタイミング信号用の接続端子である。また接続端子１６ｄ、１６ｅは電源供給用の端子であり、電源供給用のコネクタ１７に接続されている。
【００３５】
ネットワークユニット１０のコネクタ１６は、センサユニット３０−１との電気的な接続手段を構成しており、シリアル伝送ライン４１を介してシリアル信号の送受信を行うと共に、タイミング信号を送出する機能と、各センサユニットに電源供給を行う機能を兼ね備えている。
【００３６】
表示部１２は、上位制御装置４２との通信状態、各センサユニットとの通信状態、あるいはネットワークユニット１０に何らかの異常が発生している場合に、この異常状態を複数のＬＥＤ等の表示灯の点灯パターン、又は点灯色で識別可能に表示する。操作部１３は、ネットワークユニット１０のフィールドネットワーク内のノードアドレスの設定や、後述するサイクリック通信用メモリのデータサイズ、データ割付を変更する動作モードの設定を行うためのものである。
【００３７】
メモリ１４は、上位制御装置４２及び各センサユニットとの通信を行うデータを記憶するものであり、このメモリ１４の詳細については後述する。
【００３８】
ネットワークユニット１０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように直方体形状のケース２１に部材を収容したユニットであり、その側壁に１つのセンサユニットを連結して用いられる。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、ケース２１の上面にはコネクタ１８が設けられている。コネクタ１８はプログラマブルコントローラやコンピュータなどの上位制御装置４２を接続するコネクタである。ケース２１の長手方向の一端には、図示しない電源供給線を接続するねじ式の端子から成るコネクタ１７が設けられている。又ケース２１の上面には表示部１２や操作部１３の操作スイッチが設けられる。
【００４０】
図３（ｂ）に示すようにケース２１の一方の側面には、前述したコネクタ１６が設けられている。コネクタ１６は５個の接続端子を有し、このうちの２個の接続端子は下流側シリアル伝送ライン４１に接続され、残りはタイミング用、及び電源用の接続端子である。
【００４１】
また、ケース２１の一方の側面には、長手方向両端部に近接して係合凹部２２ａ、２２ｂが設けられている。この係合凹部２２ａ，２２ｂは、後述するセンサユニット３０−１に設けられた係合突起を嵌入させて係合するもので、ユニット同士を連結する際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。
【００４２】
次に、センサユニットについて説明する。本実施の形態では１６台のセンサユニット３０−１から３０−１６が連結されているが、各センサユニットは同一の構成であるので、センサユニット３０−１につき図面に基づいて説明する。図４はセンサユニット３０−１の内部構成を示すブロック図である。図５（ａ）はセンサユニット３０−１を一方の側面から見た状態の斜視図であり、図５（ｂ）はセンサユニット３０−１を反対側の側面から見た状態の斜視図である。本実施の形態のセンサユニット３０−１は、投光用及び受光用の一対の光ファイバをセンサヘッドとする光電センサとし、受光用の光ファイバの受光量に応じた検出信号を生成し、この検出信号を所定の閾値で二値化した判別信号を出力する機能を有する。
【００４３】
センサユニット３０−１は図４に示すように、１チップのゲートアレイやマイクロプロセッサを用いて形成した制御部３１を有している。制御部３１はタイミング制御部３１ａ、判定部３１ｂ、シリアル通信部３１ｃ、外部入力受付部３１ｄを内部に備えている。また制御部３１には発光部３２、受光部３３、表示部３４、操作部３５、メモリ３６、出力トランジスタＱ１及びコネクタ３７，３８が接続されている。
【００４４】
制御部３１は、シリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０との間でシリアル信号を送受信する機能を有する。また、センサユニット３０−１内のパラメータが更新されたときにメモリ３６が保持する更新フラグをオンとし、パラメータの送出を終えるとこのフラグをリセットする機能を有している。
【００４５】
判定部３１ｂは受光量を所定の閾値により弁別してオン／オフの二値化された判別信号に変換する判別部である。センサの判別信号は出力用トランジスタＱ１及び出力ライン３９を介して外部に直接出力される。
【００４６】
シリアル通信部３１ｃはコネクタ３７、３８のシリアル伝送ライン４１に接続され、連設型センサシステムに接続されるネットワークユニット１０との間でシリアル通信を行うもので、シリアル伝送手段を構成している。外部入力受付部３１ｄはネットワークユニット１０を介さずに直接外部入力を受け付けるためのもので、外部入力線は出力ライン３９の中に内包されている。
【００４７】
発光部３２はタイミング制御部３１ａからのタイミング信号に基づいて発光素子を駆動するものである。発光素子からの光は光ファイバ３２ａを介して伝送されて先端から光を輻射する。光ファイバ３２ａから輻射される光は物体検知領域を介して光ファイバ３３ａに入射し、受光部３３に導かれる。受光部３３は入射光を電気信号に変換し、増幅するものである。
【００４８】
メモリ３６は、検出された検出値、判別信号を記憶する揮発性メモリと、各センサユニットで個別に設定される閾値などの各種設定情報を記憶する不揮発性メモリからなり、これらのメモリに記憶されたデータは、シリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０に転送される。
【００４９】
コネクタ３７は、ネットワークユニット１０のコネクタ１６及び隣接するセンサユニットのコネクタ３８と互いに接続可能となっている。またコネクタ３７はシリアル伝送ライン４１の上流側に接続される２個の接続端子３７ａ、３７ｂと、コネクタ３８の接続端子３８ａ、３８ｂとの間は各々直接接続されてシリアル伝送ライン４１が形成されている。
【００５０】
コネクタ３８はシリアル伝送ライン４１の下流側に接続される２個の接続端子３８ａ、３８ｂを有する。コネクタ３７の接続端子３７ａ、３７ｂと、コネクタ３８の接続端子３８ａ，３８ｂとの間は各々直接接続されてシリアル伝送ライン４１が形成されている。
【００５１】
コネクタ３７の接続端子３７ｃはタイミング制御部３１ａを介してコネクタ３８の接続端子３８ｃに接続されている。また、コネクタ３７の接続端子３７ｄ、３７ｅとコネクタ３８の接続端子３８ｄ、３８ｅとの間は各々直接接続され、センサユニット３０−１の内部に電源を供給すると共に、下流のセンサユニットに電源を供給する。
【００５２】
センサユニット３０−１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、幅が狭いケース５１に部材を収容したユニットである。ケース５１の上面には４桁の７セグメントＬＥＤ表示器で形成された表示器３４や各種のスイッチから成る操作部３５が設けられている。表示部３４はセンサの受光量と設定閾値や、受光量と余裕度などの値を同時にデジタル表示可能である。
【００５３】
ケース５１の上部には、上面を覆う着脱自在のカバーが設けられるが、図５では省略している。またケース５１の長手方向端部には、光ファイバ３２ａ、３３ａを装着するヘッド装着孔５２ａ、５２ｂと、光ファイバ３２ａ、３３ａを固定する固定レバーが設けられている。
【００５４】
図５（ａ）に示すようにケース５１の一方の側面には、コネクタ３７が設けられている。また、ケース５１の一方の側面には、長手方向両端部に近接して係合突起５３ａ、５３ｂが設けられている。この係合突起５３ａ、５３ｂは、ネットワークユニット１０の係合凹部２２ａ、２２ｂに嵌入させて係合するもので、ネットワークユニットとの連結の際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。コネクタ３７は上流側のネットワークユニット１０又はセンサユニットと電気的に接続する接続手段を構成している。
【００５５】
図５（ｂ）に示すようにケース５１の他方の側面にはコネクタ３７と対称な位置にコネクタ３８が設けられている。また、ケース５１の他方の側面には、長手方向両端部に近接して係合凹部５４ａ、５４ｂが設けられている。この係合凹部５４ａ、５４ｂは、下流のセンサユニットに設けられた係合突起を嵌入させて係合するもので、センサユニット同士の連結の際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。コネクタ３８は下流側のセンサユニットと電気的に接続する接続手段を構成している。
【００５６】
次に、ネットワークユニットとセンサユニットとを組み合わせて形成される連設型センサシステム１の構成及びその動作について説明する。本実施の形態の連設型センサシステム１は、ネットワークユニット１０及び少なくとも１つのセンサユニットとを組み合わせて種々に形成可能であるが、ここでは図１及び図６のように、１台のネットワークユニット１０と１６台のセンサユニット３０−１〜３０−１６とが連結して接続されているものとする。ネットワークユニット１０とセンサユニット３０−１とを連結することによりコネクタ１６とコネクタ３７とが接続される。また各センサユニットのコネクタ３８が隣接するセンサユニットのコネクタ３７とが接続される。
【００５７】
本実施の形態の連設型センサシステム１において、ネットワークユニット１０のコネクタ１８にはケーブルを介して上位制御装置４２が接続され、コネクタ１７には直流電源が接続される。各センサユニットは夫々図示しない光ファイバがワークの監視位置まで延ばされている。
【００５８】
上記のように構成された連設型センサシステム１において、次のようにしてワークの監視制御が行われる。ネットワークユニット１０の制御部１１よりタイミング信号が隣接するセンサユニット３０−１に送出されると、センサユニット３０−１のタイミング制御部３１ａに伝送される。センサユニット３０−１では、タイミング制御部３１ａにタイミング信号が伝送されて来ると、制御部３１は発光部３２を発光させ、受光部３３にワークの有無により異なったレベルの受光信号が得られる。受光信号は判定部３１ｂに設定された閾値で二値化される。センサユニット３０−１は判別信号を出力トランジスタＱ１、出力ライン３９を通じて外部に出力する。この判別信号と受光量は、次にタイミング信号が得られるまで保持される。
【００５９】
そして、タイミング制御部３１ａはタイミング信号を受信してから所定時間（例えば１０μｓ）経過した後に、接続端子３８ｃより隣接するセンサユニットにタイミング信号を伝える。このように、各センサユニットで所定時間ずつ遅延されたタイミング信号がバケツリレー式に下流側のセンサユニットへ伝送される。これにより、下流側に向かうにつれて各センサユニットは所定時間ずつ遅延して発光することになるため、光電センサ間の相互干渉を防止することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態ではネットワークユニット１０と各センサユニット、及び各センサユニット同士の信号伝送を行うための接続手段としてシリアル伝送ライン４１を介してバス接続する例を示したが、各センサユニットに同一数の接続端子を配列した一対のコネクタを形成してパラレル伝送をするようにしてもよい。また、電気的に接続するものに限られず、光の送受信によって信号伝送を行う接続手段を採用することも可能である。この場合、隣り合うネットワークユニットとセンサユニット及びセンサユニット間を光通信にて信号を伝送し、下流のセンサユニットに信号を伝送するバケツリレー式の信号伝送形態が採用できる。
【００６１】
図７は、上位制御装置４２、ネットワークユニット１０、センサユニット３０−１のメモリの構成図である。ネットワークユニット１０のメモリ１４はサイクリック通信用メモリ１４ａ、センサ検出情報メモリ１４ｂ、センサ設定情報メモリ１４ｃとからなる。ネットワークユニット１０は上位制御装置４２とサイクリック通信用メモリ１４ａに記憶されたデータを用いてサイクリック通信を実行する。サイクリック通信は、上位制御装置４２とネットワークユニット１０の双方にサイクリック通信用のメモリ領域を設けて、所定のサイクリック周期で相互にデータを送受信することにより、サイクリック通信用メモリ領域に記憶されたデータを共有する通信方式である。
【００６２】
ユーザはまず上位制御装置４２のメモリ領域に、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに対応するサイクリック通信用メモリ領域４４ａを確保する。続いてこのサイクリック通信用メモリ領域４４ａの送信用メモリ領域にデータを記憶させる。記憶されたデータはサイクリック通信により所定の周期でネットワークユニット側のサイクリック通信用メモリ１４ａの受信用メモリ領域に記憶される。逆に、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの送信用メモリ領域に記憶されたデータは所定の周期で上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａの受信用メモリ領域に記憶される。
【００６３】
したがって、ユーザは上位制御装置４２及びネットワークユニット１０の双方に設けられたサイクリック通信用メモリを活用することにより、上位制御装置４２からネットワークユニット１０へのデータの書き込み、及びネットワークユニットから上位制御装置１４へのデータの読み出しを通信コマンドの制御を一切必要とせずに簡便に行うことができる。
【００６４】
ネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂは、ネットワークユニット１０に接続されたセンサユニットの数に対応したメモリ領域を個別に備え、各センサユニットが検出した受光量や該受光量を各センサユニット毎に個別に設定された閾値と比較して出力される判別信号を個別に記憶する。センサ検出情報メモリ１４ｂに記憶された各センサユニットの検出情報は、サイクリック通信用メモリ１４ａに転送され、続いて上位制御装置１４とネットワークユニット１０のサイクリック通信により上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａの受信用メモリ領域に記憶される。このようにして、上位制御装置１４はネットワークユニット１０に接続された各センサユニットの検出情報を取得し、管理することができる。
【００６５】
ネットワークユニット１０のセンサ設定情報メモリ１４ｃは、ネットワークユニット１０に接続された各センサユニットの設定情報を記憶するメモリである。ここでいう設定情報とは各センサユニットの受光量等を制御するパワーモードや検出値と比較される閾値、あるいは後述する外部入力機能設定情報等である。これらセンサ設定情報メモリ１４ｃに記憶された各種設定情報は、上位制御装置１４からメッセージ通信により読み出し、及び書き込みが可能である。
【００６６】
一般にサイクリック通信はフィールドネットワーク内に存在する各ノードのサイクリック通信用メモリデータを全てのノードが共有するものであるため、サイクリック通信用メモリのデータサイズを必要以上に大きくすると通信負荷が大きくなり、各センサユニットのレスポンスが低下する。したがって、詳細については後述するが、上位制御装置１４で監視する必要性が高くない設定情報については、ユーザが必要に応じて上位制御装置１４のメッセージ通信用メモリ領域４４ｂに通信コマンドを設定することにより読み書きを可能にしている。
【００６７】
各センサユニットのメモリ３６は、判別信号メモリ３６ａ、受光量メモリ３６ｂ、センサ設定情報メモリ３６ｃとからなる。各センサユニットは前述したタイミング制御信号を制御部３１が受け付けると、発光部３２、受光部３３を制御し、最新の受光量を取得して受光量メモリ３６ｂに記憶させるとともに、取得した受光量をセンサ設定情報メモリ３６ｃに記憶されている閾値と比較して判別信号を取得し、最新の判別信号を判別信号メモリ３６ａに記憶する。
【００６８】
ネットワークユニット１０と各センサユニットはシリアル伝送ライン４１を介してサイクリック通信を実行しており、取得した最新の受光量及び判別信号はネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂに転送され、各センサユニット別に確保されたメモリ領域に記憶される。
【００６９】
センサ設定情報メモリ３６ｃは各センサユニットに設定されている設定情報を記憶するメモリである。ネットワークユニット１０はシステムの起動時に接続されている各センサユニットのセンサ設定情報メモリ３６ｃに記憶されている設定情報を収集して記憶する。その後は、ユーザがセンサユニットの操作部３５を操作して設定情報を変更したことを示す設定情報更新フラグがＯＮになっているセンサユニットの設定情報のみが、ネットワークユニット１０のセンサ設定情報メモリ１４ｃに転送される。したがって、設定情報の変更が無いときは判別信号と受光量のみがネットワークユニット１０にサイクリックに転送されるため、最小のトラフィックの増加で各センサユニットの設定情報を管理することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では各センサユニットの判別信号をシリアル伝送ライン４１を介して転送し、ネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂに記憶させるようにしたが、各センサユニットに判別信号を直接出力する出力線を設け、各センサユニットの判別信号をこの出力線を介してサイクリック通信用メモリ１４ａに直接転送して記憶させるようにしてもよい。
【００７１】
図８は、上位制御装置１４とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造を説明するための図である。ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａは送信用メモリ領域と受信用メモリ領域に分かれており、送信用メモリ領域は各センサユニットから取得した判別信号を記憶する領域である判別信号領域１４ａ−１、各センサユニットのエラー情報を記憶するエラー情報領域１４ａ−２、外部入力確認領域１４ａ−３、閾値反映確認領域１４ａ−４、受光量領域１４ａ−５とからなる。受光用メモリ領域は外部入力要求領域１４ａ−６、閾値反映要求領域１４ａ−７、閾値領域１４ａ−８とからなる。受光量領域１４ａ−５、閾値領域１４ａ−８は、接続されているセンサユニットの台数分だけ必要な分だけ制御部１１によりメモリ領域が確保される。なお、ここに挙げたデータ構造は一例であり、これに限られるものではない。
【００７２】
ユーザは図８に示すように、上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａにネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａのデータ構造に対応したメモリ領域を確保する。そして、例えばユーザがネットワークユニット１０に接続された２台目のセンサユニット３０−２の閾値を変更したい場合は、上位制御装置１４の閾値反映要求領域４４ａ−７のセンサユニット３０−２に対応するビットを１にして、閾値領域４４ａ−８の閾値２の領域に設定したい閾値を記憶させる。これらの記憶データはサイクリック通信によりネットワークユニット１０の閾値反映要求領域１４ａ−７、閾値領域１４ａ−８に転送されて記憶される。
【００７３】
ネットワークユニット１０は、センサ設定情報メモリ３６ｃのセンサユニット３０−２の記憶領域に閾値領域１４ａ−８の閾値２に記憶された閾値を転送して記憶し、センサユニット３０−２に閾値の変更値を転送する。それを受けたセンサユニット３０−２は閾値の変更値をセンサ設定情報メモリ３６ｃに記憶するとともに、ネットワークユニット１０に閾値反映完了のレスポンスを返信する。ネットワークユニット１０はこのレスポンスを受けて、サイクリック通信用メモリ１４ａの送信用メモリ領域の閾値反映確認領域１４ａ−４のセンサユニット３０−２に対応するビットを１にする。このようにして、上位制御装置１４でセンサユニット３０−２の閾値反映完了が確認できる。
【００７４】
また、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの判別信号領域１４ａ−１、受光量領域１４ａ−５には、それぞれネットワークユニット１０に接続されている各センサユニット３０−１〜３０−１６の最新の判別信号と受光量が記憶されている。したがって、ユーザは上位制御装置１４を用いて各センサユニットの判別信号や受光量をそれぞれ取得し、例えばあるセンサユニットの受光量が所定の受光量以下となった場合に警告信号を発するなど、各センサユニットの状態を個別に管理することができる。
【００７５】
ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａは、判別信号領域１４ａ−１や閾値領域１４ａ−８に加えて、外部入力要求領域１４ａ−６を備える。以下、ユーザがセンサユニット３０−１に外部入力を実行し、予め設定された外部入力機能を実行させる場合の処理及び動作について説明する。
【００７６】
まず、ユーザはセンサユニット３０−１に上位制御装置１４から外部入力を受け付けた際にセンサユニット３０−１に実行させる機能（以下、外部入力機能）を設定する。この設定は、各センサユニット３０−１に設けられた操作部を操作するか、あるいは上位制御装置１４からメッセージ通信によりセンサユニット３０−１に設定コマンドを送信することにより実行され、設定情報は各センサユニットのセンサ設定情報メモリ１４ｃに記憶される。
【００７７】
続いて、上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａの外部入力要求領域４４ａ−６のセンサユニット３０−１に対応するビットにデータを入力する（図９参照）。続いてサイクリック通信によりネットワークユニット１０に外部入力信号が与えられ、サイクリック通信用メモリ１４ａの外部入力要求領域１４ａ−６のセンサユニット１に対応するビットにデータが自動的に入力される。
【００７８】
ネットワークユニット１０は、サイクリック通信用メモリ１４ａに記憶されたデータに基づいて、センサユニット３０−１に外部入力信号を送信する。センサユニット３０−１の制御部３１はこの外部入力信号を受けて、センサ設定情報メモリ３６ｃの外部入力要求メモリ３６ｃ−１にデータを入力し、予め外部入力設定３６ｃ−２に記憶された外部入力機能を実行するとともに、ネットワークユニット１０に外部入力信号受信完了のレスポンスを返信する。ネットワークユニット１０はこのレスポンスを受けて、サイクリック通信用メモリ１４ａの送信用メモリ領域の外部入力確認領域１４ａ−３のセンサユニット３０−１に対応するビットにデータを入力する。したがって、ユーザは上位制御装置４２の外部入力確認領域４４ａ−３を確認することにより外部入力が完了したか否かを確認できる。
【００７９】
上記したように、外部入力信号受付時に各センサユニットが実行する外部入力機能は、各センサユニットに設けられた操作部３５を操作するか、あるいは上位制御装置１４からメッセージ通信を行うことにより設定される。しかし、設定された動作を実行するトリガである外部入力信号の入力については、外部入力信号を外部から入力するためのデータ領域をネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに割り当てておくことで、上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａに外部入力信号を記憶させるだけで、各センサユニットに個別に外部入力信号を入力することができる。これにより、ユーザは外部入力のためにメッセージ通信用のコマンドを設定する必要が一切なく、上位制御装置と各センサユニットが個別に外部入力線で配線されている場合と同じ手順で外部入力信号を各センサユニットに入力することができる。
【００８０】
また、ネットワークユニット１０に複数のセンサユニットが接続されている場合は、各センサユニットに予め設定される外部入力機能が各センサユニットに別々に設定されるため、外部入力信号受付時に各センサユニットに別々の動作を実行させることができる。また、各センサユニットに同じ動作を設定した場合は、外部入力信号を同時に入力することで、一斉に同じタイミングで同じ動作を実行させることも可能である。
【００８１】
ところで、上述したように、サイクリック通信用メモリのデータサイズが大きいと通信負荷が大きくなることから、サイクリック通信用メモリは必要最低限のデータサイズであることが好ましい。
【００８２】
図１０は、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの別のデータ構造の例を示す図（一部モニタモード）である。この例では、図８の例（フルモニタモード）に比べて受光量領域１４ａ−５や閾値領域１４ａ−８が確保されていないため、上位制御装置１４では各センサユニットの判別信号のみがモニタリング可能であり、また上位制御装置１４からの各センサユニットの閾値の変更ができない構成になっている。この一部モニタモードでは、上位制御装置１４とサイクリックに通信されるデータ量がフルモニタモードに比べ少なくなるため、通信負荷を小さくすることができる。
【００８３】
また、ユーザの用途によっては上位制御装置１４ではネットワークユニット１０に外部入力を与える必要が無い場合もある。図１１は、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの更に別のデータ構造の例を示す図（高速モニタモード）である。この例では受信用のメモリ領域を確保せず、送信用のメモリ領域として各センサユニットの判別信号領域１４ａ−１、エラー情報領域１４ａ−２のみを確保したものであり、上述した一部モニタモードよりも上位制御装置１４とサイクリックに通信されるデータ量が少なくなるため、通信トラフィックへの負荷を更に小さくすることができる。
【００８４】
本実施の形態は、これら動作モード（一部モニタモード、フルモニタモード、高速モニタモード）はユーザの用途やニーズに応じて、ネットワークユニット１０の操作部１３（たとえばＤＩＰスイッチ）をユーザが操作することにより切り替え可能に構成されている。ネットワークユニット１０の制御部１１は、ユーザによる動作モードの切り替えを検出すると、サイクリック通信用メモリ１４ａのメモリサイズ及びデータ割付を変更する。なお、動作モードを変更した場合は、変更内容に対応させて上位制御装置１４側のサイクリック通信用メモリ領域の再設定が必要となる。
【００８５】
動作モードを切替可能に構成することにより、ユーザの用途に応じたサイクリック通信のデータサイズ、データ種が選択できる。例えば、通信の高速性を優先するユーザは高速モニタモードを選択し、外部入力機能を使用したいユーザは一部モニタモードを選択し、外部入力機能を含めて各センサユニットの受光量のモニタリング及び閾値の設定も行いたいユーザはフルモニタモードを選択すればよい。
【００８６】
次に上位制御装置４２とネットワークユニット１０のメッセージ通信について詳細に説明する。上述したように、ネットワークユニット１０が収集する全てのセンサユニットの情報をサイクリック通信用メモリ１４ａに割り当てて、上位制御装置４２に転送すると通信のトラフィックに多大な負荷がかかってしまう。図１２は上位制御装置４２とネットワークユニット１０のメッセージ通信を説明するための図である。ネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂは接続されているセンサユニット毎に個別のメモリ領域を有し、各センサユニットからエラー情報、判別信号、受光量をサイクリックに収集し、夫々エラー情報領域１４ｂ−１、判別信号領域１４ｂ−２、受光量領域１４ｂ−３に記憶する。これらの記憶データはサイクリック通信用メモリ１４ａに与えられると共に、上位制御装置４２からメッセージ通信により読み出し可能である。
【００８７】
ネットワークユニット１０のセンサ設定情報メモリ１４ｃは、各センサユニットから設定情報を収集するとともに、外部からデータの更新要求を受け付けた場合は各センサユニットに設定情報の変更要求を与える。センサ設定情報メモリ１４ｃも接続されているセンサユニット毎に個別のメモリ領域を有し、各メモリ領域は例えばエラー情報領域１４ｃ−１、閾値領域１４ｃ−２、パワーモード領域１４ｃ−３、外部入力設定領域１４ｃ−４等からなるが、これに限られるものではない。
【００８８】
センサ設定情報メモリ１４ｃに記憶されているデータは上位制御装置４２からメッセージ通信により読み出し、及び書き込みが可能である。上位制御装置４２のメッセージ通信用メモリ領域４４ｂには、ネットワークユニット１０を識別するためのスレーブＩＤやセンサユニットの号機番号、読み出し又は書き込みを行うアドレス、書き込みを行う場合は書き込むデータ、読み出しを行う場合はレスポンス用のメモリ領域を設定する必要がある。
【００８９】
このように、メッセージ通信は読み出し及び書き込みを行うためのアドレスを具体的に指定してコマンドを設計する必要があるため、ユーザにとって簡単には使いにくいという問題がある。一方で、サイクリックに通信するものではなく通信負荷が小さいというメリットがある。したがって、常時監視する必要性が低いセンサ設定情報メモリに記憶された情報は、必要に応じてユーザがメッセージ通信で読み書きを可能とし、センサユニットの判別信号など監視の必要性が高い検出情報についてはサイクリック通信用メモリ１４ａに割り当てておくことにより、通信コマンド設定を必要とせずにこれらを常時モニタリングできるようにしている。
【００９０】
ここで、外部入力を受け付けた時に各センサユニットが実行する外部入力機能について説明する。外部入力機能としては、検出値をゼロにシフトするゼロシフト機能、センサの受光量表示を所定値に合わせるプリセット機能、投光機能をＯＦＦにする投光ＯＦＦ機能、表示ＬＥＤをＯＦＦにする表示ＯＦＦ機能、判別信号を固定する出力固定機能など種々のものが選択できる。外部入力機能の選択は各センサユニットの操作部３５を表示部３４を確認しながら操作することにより行う。
【００９１】
本実施の形態におけるセンサユニットは外部入力を直接受け付けるための外部入力受付部３１ｄを備えるが、上記したようにネットワークユニット１０を介して外部入力信号を受け付けることができるため、外部入力受付部３１ｄがなくても外部入力信号を各センサユニットに入力することができる。この場合、各センサユニットの制御部３１はネットワークユニット１０に接続されたことを検出したときのみ外部入力機能を選択するための設定画面を表示するようにしてもよい。外部入力信号を受付可能な状態になったときのみ外部入力機能の設定画面を表示することで、センサユニットをネットワークユニット１０に接続しないで単独で使用するユーザにとって不要な設定画面の操作を防止し、ユーザの利便性を高めることができる。
【００９２】
図１３は複数のセンサユニットがネットワークユニット１０に接続されているときの外部入力機能の動作例を示す図である。図１３の例はセンサユニット３０−１、３０−２に外部入力機能として判別信号出力を常にＯＮにする出力固定機能が設定されており、センサユニット３０−３、３０−４に判別信号出力を維持する出力固定機能が設定されている。
【００９３】
各センサユニットは、上位制御装置１４から外部入力信号を受け付けたときに、各々のセンサユニットに設定された外部入力機能を実行する。図１３の例ではセンサユニット３０−１、３０−２は出力を常にＯＮにする出力固定機能を実行する。これにより、センサユニット３０−１、３０−２は各々のセンサユニットがその後に取得する受光量に関わらず、常に判別信号をＯＮにして出力する。一方、センサユニット３０−３、３０−４は、外部入力信号を受け付けたときの判別信号を維持する出力固定機能を実行する。すなわち、センサユニット３０−３、３０−４の制御部はその後に取得する受光量に関わらず、常に外部信号を受け付けたときの判別信号を維持して出力する。図１３の例ではセンサユニット３０−３は外部入力信号を受け付けたときの判別信号がＯＦＦであったため、判別信号ＯＦＦの出力を維持し、センサユニット３０−４は外部入力信号を受け付けたときの判別信号がＯＮであったため、判別信号ＯＮの出力を維持する。なお、本実施の形態ではセンサユニット３９０１、３０−２の出力をＯＮに固定するようにしたが、出力をＯＦＦに固定する出力固定機能を設定することもできる。
【００９４】
通常、センサユニットはその検出値に応じた動作をするものであるため、製造ラインの試運転や、局所的なブロック単位での動作チェックを行うときに、センサユニットの出力をユーザがコントロールできず利便性を損なうケースがある。例えば、センサユニット３０−１の判別信号がＯＮの状態のときの製造ラインの動作をチェックしたい場合、上述した出力固定機能を用いればわざわざセンサユニット３０−１の出力がＯＮになるように物を置いたり手を翳す必要がなく、センサユニット３０−１の出力を受光量に関わらずＯＮに固定できる。このようにして各センサユニットの出力をコントロールすることにより、仮想的な物体検出状態を実現し、製造ラインのシステムのデバッグや設計の効率を高めることができる。
【００９５】
特に本実施の形態では出力固定機能の中に出力維持機能を有している。この出力維持機能は、外部入力信号を受け付けたときの各センサユニットの判別信号の出力を維持するものである。これにより、製造ラインのシステムの設計効率を高めることができるばかりでなく、製造ラインに何らかの異常が発生した場合にこのときの状態に各センサユニットの出力を固定することができるので、障害原因の究明をより効率的に行うことができる。特にセンサユニットを複数連結して構成する連設型センサシステムでは各センサユニットの判別信号を組み合わせて、製造ライン全体を構成する各ブロックの複雑な制御が可能になる一方で、何らかの異常が発生した場合に、その原因の究明もシステム設計者にとって困難になってきている。したがって、上述した出力固定機能は異常発生時から製造ラインの状態に変化があったとしても、各センサユニットの出力状態を異常発生時の状態に維持することができるため、制御システム全体のデバッグに大きな効果を発揮する。
【００９６】
外部入力機能としては、上述した出力固定機能の他に、ゼロシフト機能やプリセット機能、投光ＯＦＦや表示ＯＦＦ等のスリープ機能等があり、これらを各センサユニット個別、あるいは各センサユニットに対して一斉に動作させることができる。したがって、上位制御装置１４に設計されているプログラムや、他のセンサシステムからの入力に基づいて、ネットワークユニット１０に接続された各センサユニットに任意のタイミングで外部入力機能を実行させることができるので、ユーザにニーズや用途に柔軟に対応することができる。また、本実施の形態ではシリアル伝送ライン４１を介して各センサユニットに外部入力信号を入力するようにしたが、各センサユニットに入力線を付けて、ネットワークユニット１０から外部入力信号を入力するようにしてもよい。
【００９７】
尚前述した各実施の形態の連設型センサシステムは、センサユニットを透過型光電センサユニットとしているが、反射型光電センサユニット、近接センサユニットなど他の形式のセンサユニットであってもよい。本発明は検出信号に基づいて判別信号を出力する種々のセンサユニットに適用することができる。
【００９８】
また本実施の形態では、ネットワークユニットに１６台のセンサユニットを接続した構成として述べたが、ネットワークユニット１０に任意の数のセンサユニットを接続して連設型センサシステムを構成することができる。
【００９９】
本発明によれば、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに外部入力要求領域１４ａを設けたことにより、上位制御装置４２の対応するメモリに外部入力信号を記憶させるだけで、通信コマンドを設計することなく、また上位制御装置４２とネットワークユニット１０との結線を複雑化させることがなく、簡便に各センサユニットに外部入力を与えることができる。
【０１００】
また、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａのデータサイズやデータ割付を変更する複数の動作モードを備え、この動作モードをユーザにより切り替え可能とすることで、ユーザの用途やニーズに応じた通信負荷、応答速度でサイクリック通信を実行することができる。
【０１０１】
更に、外部入力機能として出力固定機能を備え、各センサユニットの出力を検出値に依存せずにコントロール可能とすることにより、仮想的な検出状態を実現し、製造ラインのシステムのデバッグや設計の効率を高めることができる、等優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の連設型センサシステム１の全体構成図である。
【図２】本発明のネットワークユニット１０のブロック構成図である。
【図３】本発明のネットワークユニット１０を側面から見た状態の斜視図である。
【図４】本発明のセンサユニットのブロック構成図である。
【図５】本発明のセンサユニットを側面から見た状態の斜視図である。
【図６】本発明の連設型センサシステム１の全体構成を示す図である。
【図７】本発明の上位制御装置４２、ネットワークユニット１０、各センサユニットのメモリの全体構成を示す図である。
【図８】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造の一例（フルモニタモード）を示す図である。
【図９】本発明の上位制御装置４２からセンサユニットまでの外部入力要求の流れを示す図である。
【図１０】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造の一例（一部モニタモード）を示す図である。
【図１１】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造の一例（高速モニタモード）を示す図である。
【図１２】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニットのメッセージ通信を説明するためのメモリデータ構造の一例を示す図である。
【図１３】本発明のセンサユニット３０−１〜３０−４の出力固定機能を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 連設型センサシステム
１０ ネットワークユニット
１１，３１ 制御部
１４ａ サイクリック通信用メモリ
１４ｂ センサ検出情報メモリ
１４ｃ センサ設定情報メモリ
３０−１〜３０−１６ センサユニット
３４ 表示部
３５ 操作部
４２ 上位制御装置
４４ａ サイクリック通信用メモリ領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知対象物の状態監視などを行う連設型センサシステム及びそのセンサシステムに用いるネットワークユニット、及びセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化された製造ラインでは、ワークの位置、有無、状態などを確実に検出するために、ワークの近傍にこれらを検出するセンサが多数配置される。
【０００３】
このようなセンサシステムにおいては、多数のセンサとセンサの制御機器との配線が面倒であるため、これらの機器をユニット化し、各ユニットを物理的に連結することによって各ユニットを接続し、各ユニット間の配線を同時に完了させる連設型センサシステムが活用されている。連設型センサシステムでは、ワークの近傍に多数のセンサユニットを連設して設置し、各センサユニットに接続された光ファイバなどのセンサヘッドをワークの監視部位の近傍に近接して多数配設し、各センサユニットから出力される検知信号を上位制御装置が収集して監視する。
【０００４】
通常、センサユニットには外部からの各種設定信号を受け付けて実行される外部入力機能が備えられている。各センサユニットは入力された外部入力信号を判定し、外部入力の信号パターンであると判定した場合に、予め設定された外部入力機能が実行される。各センサユニットへの外部入力は、各センサユニットに設けられた操作スイッチにより実行されたり、あるいは、センサユニットが外部入力端子を備える場合は、この外部入力端子に接続された外部入力線がＰＬＣなどの上位制御装置の出力端子に接続されて、上位制御装置から各センサユニットに外部入力を与え、この外部入力をトリガとして予め設定された外部入力機能が実行される。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−００３１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ユーザが操作スイッチを用いて外部入力を行う場合は、特に複数のセンサユニットが連設されたセンサシステムでは非常に手間がかかるばかりでなく、全てのセンサユニットに対して同時に外部入力を与えたり、あるいは所望のタイミングでの外部入力ができないという問題がある。また、上位制御装置から外部入力線を介して外部入力信号を入力する場合は、上位制御装置の出力端子と各センサユニットとを個別にケーブルで接続する必要があり、配線に手間がかかり、結線が複雑化するという問題がある。
【０００７】
これに対して、複数のセンサユニットを一つのネットワークユニットに接続して、このネットワークユニットがフィールドバスを介して上位制御装置に接続され、複数のセンサユニットの通信を中継する構成が知られている。この構成の場合、上位制御装置側でネットワークユニット内の各センサユニットと通信するアドレスにアクセスする通信コマンドを設定することにより、上位制御装置からネットワークユニットを介して、各センサユニットに個別に外部入力を与えることができる。この構成によれば、各センサユニットの操作スイッチを操作することなく、また結線を複雑化させることなく、各センサユニットへの外部入力が可能となる。
【０００８】
しかし、上位制御装置からネットワークユニットを介して各センサユニットに外部入力を与える場合、各センサユニットの通信コマンドを設計する必要があるため、ユーザは通信コマンドの仕様を理解してラダープログラムなどで通信コマンドを設計する必要があるため、ユーザにとっては簡単には使いにくいという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ユーザにとって使いやすく、且つ結線を複雑化させることがなく、各センサユニットに外部入力を与えることができる連設型センサシステム、及びこのセンサシステムに用いられるネットワークユニット及びセンサユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の連設型センサシステムは、ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムであって、ネットワークユニットは、フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、該ホスト通信用インタフェースを介してホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、ホスト制御装置とサイクリック通信を実行するとともに、サイクリック通信の結果、外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号をセンサ通信用インタフェースを介して各センサユニットに送信し、各センサユニットに外部入力信号を送信する制御部とを備え、センサユニットは、外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部とを、具備するものである。
【００１１】
本発明によれば、ネットワークユニットが備えるサイクリック通信用メモリの受信用のメモリ領域に外部入力用のメモリ領域が割り当てられているので、ユーザはＰＬＣ等の上位制御装置の書き込み用のメモリ領域に外部入力用のメモリ領域を割り当てておき、このメモリ領域に各センサユニットに対する外部入力データを設定しておくだけで、各センサユニットに簡単に外部入力信号を入力することができる。また、ネットワークユニットに対して複数のセンサユニットが接続されている場合は、各センサユニットに対して個別に外部入力信号を入力したり、あるいは一斉に外部入力信号を入力することもできる。
【００１２】
ここで連設型センサシステムは、センサ通信用インタフェースを介して、判別信号をサイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶する一部モニタモードと、判別信号に加え、各センサユニットの検出値をサイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶するフルモニタモードとを切り替える手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１３】
これにより、判別信号のみをサイクリック通信で上位制御装置と共有し、通信負荷の低減ならびに通信速度の向上を図った状態と、判別信号と検出値の両方をサイクリック通信により上位制御装置と共有し、ネットワークユニットに接続された各センサユニットの検出値を含めて監視可能な状態とを必要に応じて切り替えることができるので、ユーザの用途やニーズに応じた通信負荷、応答速度でサイクリック通信を実行することができる。
【００１４】
また、連設型センサシステムはサイクリック通信用メモリの受信用のメモリ領域に外部入力用のメモリ領域を確保するか否かを切り替える手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
これにより、ユーザが外部入力信号をサイクリック通信用メモリに割り当てるか否かを切り替えることができるので、サイクリック通信による外部入力を必要としないユーザが通信負荷の低減、応答速度の向上を図ることができる。
【００１６】
ここでセンサユニットの設定情報メモリは、外部入力機能として検出値と閾値の比較結果に関わらず判別信号の出力を固定する出力固定機能の設定情報を記憶し、センサユニットの制御部は、外部入力信号を受け付けた際に出力固定機能を実行するようにしてもよい。
【００１７】
これにより、各センサユニットの出力を検出値に依存せずにコントロール可能となり、仮想的な検出状態を実現し、製造ラインのシステムのデバッグや設計の効率を高めることができる。
【００１８】
ここでセンサユニットの制御部は、外部入力信号を受け付けた際に、該外部入力信号を受け付けたときの判別信号の出力に固定されるようにしてもよい。
【００１９】
これにより、例えば複数のセンサユニットが設置された製造ラインで何らかの異常が発生したときに、この異常が発生したときの各センサユニットの出力値を、この異常が発生したときの状態に維持できる。これにより、ユーザが異常の原因を各センサユニットの出力値に基づいて効率良く調査することができる。
【００２０】
ここで、センサユニットは、外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能を選択する操作部と、外部入力機能を選択するための設定画面を表示するための表示部とを備え、センサユニットの制御部は、該センサユニットがネットワークユニットに接続された際に、設定画面の表示を行うようにしてもよい。
【００２１】
これにより、ユーザは予め操作部により外部入力信号を受け付けたときの外部入力機能を設定画面を見ながら任意に設定することができる。また、外部入力信号を受け付けたときに所望の外部入力機能を各センサユニットが個別に実行できる。
【００２２】
この課題を解決するために、本発明のネットワークユニットは、ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムに用いられるネットワークユニットと、ネットワークユニットは、フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、該ホスト通信用インタフェースを介してホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、ホスト制御装置とサイクリック通信を実行するとともに、サイクリック通信の結果、外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号をセンサ通信用インタフェースを介して各センサユニットに送信し、各センサユニットに外部入力信号を送信する制御部と、を具備するものである。
【００２３】
この課題を解決するために、本発明のセンサユニットは、フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、該ホスト通信用インタフェースを介してホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、ホスト制御装置とサイクリック通信を実行するとともに、サイクリック通信の結果、外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号をセンサ通信用インタフェースを介して各センサユニットに送信し、各センサユニットに外部入力信号を入力する制御部とを備えるネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力するセンサユニットであって、外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部と、を具備するものである。
【００２４】
ここに、本発明でいう判別信号とは、センサの検出信号に基づく信号を予め定められた閾値と比較して得られた二値化された信号を指す。センサユニットが外部入力信号を受け付けた際の動作としては、検出値をゼロにシフトするゼロシフト機能、センサの受光量表示を所定値に合わせるプリセット機能、判別信号を固定する出力固定機能等、種々の機能が選択できる。
【００２５】
また、本発明におけるネットワークユニットは、複数のセンサユニット（例えば１６台）が接続可能であり、サイクリック通信用メモリは各センサユニットに対応した個別の外部入力用メモリ領域を備える。したがって、一部のセンサユニットに対してのみ外部入力信号を入力したり、あるいは接続されている全てのセンサユニットに対して外部入力信号を同時に入力することが可能となる。
【００２６】
また、本発明のセンサユニットとしては、透過型や反射型の光電センサユニットが考えられ、光電センサの場合にはセンサユニットから光ファイバを物体検知領域にまで延出するファイバセンサやセンサユニットに投光素子・受光素子等の光学素子を内蔵するヘッドが電線ケーブルで接続される分離光電センサが好適である。ファイバセンサや分離光電センサは、連設せずに単体でも使用できるため、１台のセンサユニットは、一つ又は二つのセンサヘッドを有する構成が好適である。またセンサユニットとして、近接センサや圧力センサ、超音波センサなど他の形式のセンサユニットであってもよい。
【００２７】
本発明において、ネットワークユニットとフィールドバスを接続するホスト通信用インタフェース、ネットワークユニットとセンサユニットを接続するセンサ通信用インタフェース、あるいはセンサユニット間を接続する接続手段には物理的に接続する接続手段及び信号伝送を行うための信号接続手段が含まれる。信号伝送を行うための信号接続手段として、電気的接続によって信号伝送を行う接続手段や、光の送受信によって信号伝送を行う接続手段を採用することが可能である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ユーザにとって使いやすく、且つ結線を複雑化させることがなく、各センサユニットに外部入力を与えることができる連設型センサシステム、及びこのセンサシステムに用いられるネットワークユニット及びセンサユニットを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は本発明の実施の形態による連設型センサシステムの全体構成を示す図である。連設型センサシステム１は、ネットワークユニット１０に少なくとも１つ、ここでは１６個のセンサユニット３０−１〜３０−１６を一連に連結して構成されている。これらのユニットは少なくとも２本のラインから成るシリアル伝送ライン４１で電気的に接続される。以下ではネットワークユニット１０に向かう方向を上流方向、センサユニット３０−１６に向かう方向を下流方向という。ネットワークユニット１０は、センサユニット３０−１〜３０−１６から伝送される信号を集約しつつＰＬＣ等の上位制御装置４２との間で必要な信号を伝送する機能を有するものであり、上位制御装置４２にフィールドバス４３を介して接続されている。
【００３０】
次に各ユニットについて詳細に説明する。図２はネットワークユニット１０の内部構成を示すブロック図、図３（ａ）、（ｂ）はネットワークユニット１０を示す相異なる方向からの斜視図である。
【００３１】
図２に示すように、ネットワークユニット１０は、制御部１１内にホスト通信用インターフェイスである上位インタフェース（ＩＦ）１１ａ、センサ通信用インタフェースであるシリアル通信部１１ｂを備えて構成されている。またネットワークユニット１０の制御部１１には、表示部１２、操作部１３、メモリ１４、及びコネクタ１６，１７，１８が接続されている。
【００３２】
上位インタフェース１１ａはコネクタ１８を介してフィールドバス４３に接続され、上位制御装置４２とサイクリック通信、あるいはメッセージ通信を行う為のインタフェースである。制御部１１は、シリアル伝送ライン４１を介してセンサユニットとの間でシリアル信号を送受信する機能を有するとともに、上位インタフェース１１ａを介して上位制御装置４２との通信を実行する機能を有する。
【００３３】
シリアル通信部１１ｂはコネクタ１６のシリアル伝送ライン４１に接続され、連設型センサシステムに接続される各センサユニットとの間でシリアル通信を行うもので、シリアル伝送手段４１を構成している。
【００３４】
コネクタ１６は５個の接続端子を備え、このうち接続端子１６ａ、１６ｂはシリアル伝送ライン４１に接続される端子である。接続端子１６ｃはタイミング信号用の接続端子である。また接続端子１６ｄ、１６ｅは電源供給用の端子であり、電源供給用のコネクタ１７に接続されている。
【００３５】
ネットワークユニット１０のコネクタ１６は、センサユニット３０−１との電気的な接続手段を構成しており、シリアル伝送ライン４１を介してシリアル信号の送受信を行うと共に、タイミング信号を送出する機能と、各センサユニットに電源供給を行う機能を兼ね備えている。
【００３６】
表示部１２は、上位制御装置４２との通信状態、各センサユニットとの通信状態、あるいはネットワークユニット１０に何らかの異常が発生している場合に、この異常状態を複数のＬＥＤ等の表示灯の点灯パターン、又は点灯色で識別可能に表示する。操作部１３は、ネットワークユニット１０のフィールドネットワーク内のノードアドレスの設定や、後述するサイクリック通信用メモリのデータサイズ、データ割付を変更する動作モードの設定を行うためのものである。
【００３７】
メモリ１４は、上位制御装置４２及び各センサユニットとの通信を行うデータを記憶するものであり、このメモリ１４の詳細については後述する。
【００３８】
ネットワークユニット１０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように直方体形状のケース２１に部材を収容したユニットであり、その側壁に１つのセンサユニットを連結して用いられる。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、ケース２１の上面にはコネクタ１８が設けられている。コネクタ１８はプログラマブルコントローラやコンピュータなどの上位制御装置４２を接続するコネクタである。ケース２１の長手方向の一端には、図示しない電源供給線を接続するねじ式の端子から成るコネクタ１７が設けられている。又ケース２１の上面には表示部１２や操作部１３の操作スイッチが設けられる。
【００４０】
図３（ｂ）に示すようにケース２１の一方の側面には、前述したコネクタ１６が設けられている。コネクタ１６は５個の接続端子を有し、このうちの２個の接続端子は下流側シリアル伝送ライン４１に接続され、残りはタイミング用、及び電源用の接続端子である。
【００４１】
また、ケース２１の一方の側面には、長手方向両端部に近接して係合凹部２２ａ、２２ｂが設けられている。この係合凹部２２ａ，２２ｂは、後述するセンサユニット３０−１に設けられた係合突起を嵌入させて係合するもので、ユニット同士を連結する際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。
【００４２】
次に、センサユニットについて説明する。本実施の形態では１６台のセンサユニット３０−１から３０−１６が連結されているが、各センサユニットは同一の構成であるので、センサユニット３０−１につき図面に基づいて説明する。図４はセンサユニット３０−１の内部構成を示すブロック図である。図５（ａ）はセンサユニット３０−１を一方の側面から見た状態の斜視図であり、図５（ｂ）はセンサユニット３０−１を反対側の側面から見た状態の斜視図である。本実施の形態のセンサユニット３０−１は、投光用及び受光用の一対の光ファイバをセンサヘッドとする光電センサとし、受光用の光ファイバの受光量に応じた検出信号を生成し、この検出信号を所定の閾値で二値化した判別信号を出力する機能を有する。
【００４３】
センサユニット３０−１は図４に示すように、１チップのゲートアレイやマイクロプロセッサを用いて形成した制御部３１を有している。制御部３１はタイミング制御部３１ａ、判定部３１ｂ、シリアル通信部３１ｃ、外部入力受付部３１ｄを内部に備えている。また制御部３１には発光部３２、受光部３３、表示部３４、操作部３５、メモリ３６、出力トランジスタＱ１及びコネクタ３７，３８が接続されている。
【００４４】
制御部３１は、シリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０との間でシリアル信号を送受信する機能を有する。また、センサユニット３０−１内のパラメータが更新されたときにメモリ３６が保持する更新フラグをオンとし、パラメータの送出を終えるとこのフラグをリセットする機能を有している。
【００４５】
判定部３１ｂは受光量を所定の閾値により弁別してオン／オフの二値化された判別信号に変換する判別部である。センサの判別信号は出力用トランジスタＱ１及び出力ライン３９を介して外部に直接出力される。
【００４６】
シリアル通信部３１ｃはコネクタ３７、３８のシリアル伝送ライン４１に接続され、連設型センサシステムに接続されるネットワークユニット１０との間でシリアル通信を行うもので、シリアル伝送手段を構成している。外部入力受付部３１ｄはネットワークユニット１０を介さずに直接外部入力を受け付けるためのもので、外部入力線は出力ライン３９の中に内包されている。
【００４７】
発光部３２はタイミング制御部３１ａからのタイミング信号に基づいて発光素子を駆動するものである。発光素子からの光は光ファイバ３２ａを介して伝送されて先端から光を輻射する。光ファイバ３２ａから輻射される光は物体検知領域を介して光ファイバ３３ａに入射し、受光部３３に導かれる。受光部３３は入射光を電気信号に変換し、増幅するものである。
【００４８】
メモリ３６は、検出された検出値、判別信号を記憶する揮発性メモリと、各センサユニットで個別に設定される閾値などの各種設定情報を記憶する不揮発性メモリからなり、これらのメモリに記憶されたデータは、シリアル伝送ライン４１を介してネットワークユニット１０に転送される。
【００４９】
コネクタ３７は、ネットワークユニット１０のコネクタ１６及び隣接するセンサユニットのコネクタ３８と互いに接続可能となっている。またコネクタ３７はシリアル伝送ライン４１の上流側に接続される２個の接続端子３７ａ、３７ｂと、コネクタ３８の接続端子３８ａ、３８ｂとの間は各々直接接続されてシリアル伝送ライン４１が形成されている。
【００５０】
コネクタ３８はシリアル伝送ライン４１の下流側に接続される２個の接続端子３８ａ、３８ｂを有する。コネクタ３７の接続端子３７ａ、３７ｂと、コネクタ３８の接続端子３８ａ，３８ｂとの間は各々直接接続されてシリアル伝送ライン４１が形成されている。
【００５１】
コネクタ３７の接続端子３７ｃはタイミング制御部３１ａを介してコネクタ３８の接続端子３８ｃに接続されている。また、コネクタ３７の接続端子３７ｄ、３７ｅとコネクタ３８の接続端子３８ｄ、３８ｅとの間は各々直接接続され、センサユニット３０−１の内部に電源を供給すると共に、下流のセンサユニットに電源を供給する。
【００５２】
センサユニット３０−１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、幅が狭いケース５１に部材を収容したユニットである。ケース５１の上面には４桁の７セグメントＬＥＤ表示器で形成された表示器３４や各種のスイッチから成る操作部３５が設けられている。表示部３４はセンサの受光量と設定閾値や、受光量と余裕度などの値を同時にデジタル表示可能である。
【００５３】
ケース５１の上部には、上面を覆う着脱自在のカバーが設けられるが、図５では省略している。またケース５１の長手方向端部には、光ファイバ３２ａ、３３ａを装着するヘッド装着孔５２ａ、５２ｂと、光ファイバ３２ａ、３３ａを固定する固定レバーが設けられている。
【００５４】
図５（ａ）に示すようにケース５１の一方の側面には、コネクタ３７が設けられている。また、ケース５１の一方の側面には、長手方向両端部に近接して係合突起５３ａ、５３ｂが設けられている。この係合突起５３ａ、５３ｂは、ネットワークユニット１０の係合凹部２２ａ、２２ｂに嵌入させて係合するもので、ネットワークユニットとの連結の際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。コネクタ３７は上流側のネットワークユニット１０又はセンサユニットと電気的に接続する接続手段を構成している。
【００５５】
図５（ｂ）に示すようにケース５１の他方の側面にはコネクタ３７と対称な位置にコネクタ３８が設けられている。また、ケース５１の他方の側面には、長手方向両端部に近接して係合凹部５４ａ、５４ｂが設けられている。この係合凹部５４ａ、５４ｂは、下流のセンサユニットに設けられた係合突起を嵌入させて係合するもので、センサユニット同士の連結の際の位置決めと接続を行う物理的な接続手段を構成している。コネクタ３８は下流側のセンサユニットと電気的に接続する接続手段を構成している。
【００５６】
次に、ネットワークユニットとセンサユニットとを組み合わせて形成される連設型センサシステム１の構成及びその動作について説明する。本実施の形態の連設型センサシステム１は、ネットワークユニット１０及び少なくとも１つのセンサユニットとを組み合わせて種々に形成可能であるが、ここでは図１及び図６のように、１台のネットワークユニット１０と１６台のセンサユニット３０−１〜３０−１６とが連結して接続されているものとする。ネットワークユニット１０とセンサユニット３０−１とを連結することによりコネクタ１６とコネクタ３７とが接続される。また各センサユニットのコネクタ３８が隣接するセンサユニットのコネクタ３７とが接続される。
【００５７】
本実施の形態の連設型センサシステム１において、ネットワークユニット１０のコネクタ１８にはケーブルを介して上位制御装置４２が接続され、コネクタ１７には直流電源が接続される。各センサユニットは夫々図示しない光ファイバがワークの監視位置まで延ばされている。
【００５８】
上記のように構成された連設型センサシステム１において、次のようにしてワークの監視制御が行われる。ネットワークユニット１０の制御部１１よりタイミング信号が隣接するセンサユニット３０−１に送出されると、センサユニット３０−１のタイミング制御部３１ａに伝送される。センサユニット３０−１では、タイミング制御部３１ａにタイミング信号が伝送されて来ると、制御部３１は発光部３２を発光させ、受光部３３にワークの有無により異なったレベルの受光信号が得られる。受光信号は判定部３１ｂに設定された閾値で二値化される。センサユニット３０−１は判別信号を出力トランジスタＱ１、出力ライン３９を通じて外部に出力する。この判別信号と受光量は、次にタイミング信号が得られるまで保持される。
【００５９】
そして、タイミング制御部３１ａはタイミング信号を受信してから所定時間（例えば１０μｓ）経過した後に、接続端子３８ｃより隣接するセンサユニットにタイミング信号を伝える。このように、各センサユニットで所定時間ずつ遅延されたタイミング信号がバケツリレー式に下流側のセンサユニットへ伝送される。これにより、下流側に向かうにつれて各センサユニットは所定時間ずつ遅延して発光することになるため、光電センサ間の相互干渉を防止することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態ではネットワークユニット１０と各センサユニット、及び各センサユニット同士の信号伝送を行うための接続手段としてシリアル伝送ライン４１を介してバス接続する例を示したが、各センサユニットに同一数の接続端子を配列した一対のコネクタを形成してパラレル伝送をするようにしてもよい。また、電気的に接続するものに限られず、光の送受信によって信号伝送を行う接続手段を採用することも可能である。この場合、隣り合うネットワークユニットとセンサユニット及びセンサユニット間を光通信にて信号を伝送し、下流のセンサユニットに信号を伝送するバケツリレー式の信号伝送形態が採用できる。
【００６１】
図７は、上位制御装置４２、ネットワークユニット１０、センサユニット３０−１のメモリの構成図である。ネットワークユニット１０のメモリ１４はサイクリック通信用メモリ１４ａ、センサ検出情報メモリ１４ｂ、センサ設定情報メモリ１４ｃとからなる。ネットワークユニット１０は上位制御装置４２とサイクリック通信用メモリ１４ａに記憶されたデータを用いてサイクリック通信を実行する。サイクリック通信は、上位制御装置４２とネットワークユニット１０の双方にサイクリック通信用のメモリ領域を設けて、所定のサイクリック周期で相互にデータを送受信することにより、サイクリック通信用メモリ領域に記憶されたデータを共有する通信方式である。
【００６２】
ユーザはまず上位制御装置４２のメモリ領域に、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに対応するサイクリック通信用メモリ領域４４ａを確保する。続いてこのサイクリック通信用メモリ領域４４ａの送信用メモリ領域にデータを記憶させる。記憶されたデータはサイクリック通信により所定の周期でネットワークユニット側のサイクリック通信用メモリ１４ａの受信用メモリ領域に記憶される。逆に、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの送信用メモリ領域に記憶されたデータは所定の周期で上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａの受信用メモリ領域に記憶される。
【００６３】
したがって、ユーザは上位制御装置４２及びネットワークユニット１０の双方に設けられたサイクリック通信用メモリを活用することにより、上位制御装置４２からネットワークユニット１０へのデータの書き込み、及びネットワークユニットから上位制御装置１４へのデータの読み出しを通信コマンドの制御を一切必要とせずに簡便に行うことができる。
【００６４】
ネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂは、ネットワークユニット１０に接続されたセンサユニットの数に対応したメモリ領域を個別に備え、各センサユニットが検出した受光量や該受光量を各センサユニット毎に個別に設定された閾値と比較して出力される判別信号を個別に記憶する。センサ検出情報メモリ１４ｂに記憶された各センサユニットの検出情報は、サイクリック通信用メモリ１４ａに転送され、続いて上位制御装置１４とネットワークユニット１０のサイクリック通信により上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａの受信用メモリ領域に記憶される。このようにして、上位制御装置１４はネットワークユニット１０に接続された各センサユニットの検出情報を取得し、管理することができる。
【００６５】
ネットワークユニット１０のセンサ設定情報メモリ１４ｃは、ネットワークユニット１０に接続された各センサユニットの設定情報を記憶するメモリである。ここでいう設定情報とは各センサユニットの受光量等を制御するパワーモードや検出値と比較される閾値、あるいは後述する外部入力機能設定情報等である。これらセンサ設定情報メモリ１４ｃに記憶された各種設定情報は、上位制御装置１４からメッセージ通信により読み出し、及び書き込みが可能である。
【００６６】
一般にサイクリック通信はフィールドネットワーク内に存在する各ノードのサイクリック通信用メモリデータを全てのノードが共有するものであるため、サイクリック通信用メモリのデータサイズを必要以上に大きくすると通信負荷が大きくなり、各センサユニットのレスポンスが低下する。したがって、詳細については後述するが、上位制御装置１４で監視する必要性が高くない設定情報については、ユーザが必要に応じて上位制御装置１４のメッセージ通信用メモリ領域４４ｂに通信コマンドを設定することにより読み書きを可能にしている。
【００６７】
各センサユニットのメモリ３６は、判別信号メモリ３６ａ、受光量メモリ３６ｂ、センサ設定情報メモリ３６ｃとからなる。各センサユニットは前述したタイミング制御信号を制御部３１が受け付けると、発光部３２、受光部３３を制御し、最新の受光量を取得して受光量メモリ３６ｂに記憶させるとともに、取得した受光量をセンサ設定情報メモリ３６ｃに記憶されている閾値と比較して判別信号を取得し、最新の判別信号を判別信号メモリ３６ａに記憶する。
【００６８】
ネットワークユニット１０と各センサユニットはシリアル伝送ライン４１を介してサイクリック通信を実行しており、取得した最新の受光量及び判別信号はネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂに転送され、各センサユニット別に確保されたメモリ領域に記憶される。
【００６９】
センサ設定情報メモリ３６ｃは各センサユニットに設定されている設定情報を記憶するメモリである。ネットワークユニット１０はシステムの起動時に接続されている各センサユニットのセンサ設定情報メモリ３６ｃに記憶されている設定情報を収集して記憶する。その後は、ユーザがセンサユニットの操作部３５を操作して設定情報を変更したことを示す設定情報更新フラグがＯＮになっているセンサユニットの設定情報のみが、ネットワークユニット１０のセンサ設定情報メモリ１４ｃに転送される。したがって、設定情報の変更が無いときは判別信号と受光量のみがネットワークユニット１０にサイクリックに転送されるため、最小のトラフィックの増加で各センサユニットの設定情報を管理することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では各センサユニットの判別信号をシリアル伝送ライン４１を介して転送し、ネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂに記憶させるようにしたが、各センサユニットに判別信号を直接出力する出力線を設け、各センサユニットの判別信号をこの出力線を介してサイクリック通信用メモリ１４ａに直接転送して記憶させるようにしてもよい。
【００７１】
図８は、上位制御装置１４とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造を説明するための図である。ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａは送信用メモリ領域と受信用メモリ領域に分かれており、送信用メモリ領域は各センサユニットから取得した判別信号を記憶する領域である判別信号領域１４ａ−１、各センサユニットのエラー情報を記憶するエラー情報領域１４ａ−２、外部入力確認領域１４ａ−３、閾値反映確認領域１４ａ−４、受光量領域１４ａ−５とからなる。受光用メモリ領域は外部入力要求領域１４ａ−６、閾値反映要求領域１４ａ−７、閾値領域１４ａ−８とからなる。受光量領域１４ａ−５、閾値領域１４ａ−８は、接続されているセンサユニットの台数分だけ必要な分だけ制御部１１によりメモリ領域が確保される。なお、ここに挙げたデータ構造は一例であり、これに限られるものではない。
【００７２】
ユーザは図８に示すように、上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａにネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａのデータ構造に対応したメモリ領域を確保する。そして、例えばユーザがネットワークユニット１０に接続された２台目のセンサユニット３０−２の閾値を変更したい場合は、上位制御装置１４の閾値反映要求領域４４ａ−７のセンサユニット３０−２に対応するビットを１にして、閾値領域４４ａ−８の閾値２の領域に設定したい閾値を記憶させる。これらの記憶データはサイクリック通信によりネットワークユニット１０の閾値反映要求領域１４ａ−７、閾値領域１４ａ−８に転送されて記憶される。
【００７３】
ネットワークユニット１０は、センサ設定情報メモリ３６ｃのセンサユニット３０−２の記憶領域に閾値領域１４ａ−８の閾値２に記憶された閾値を転送して記憶し、センサユニット３０−２に閾値の変更値を転送する。それを受けたセンサユニット３０−２は閾値の変更値をセンサ設定情報メモリ３６ｃに記憶するとともに、ネットワークユニット１０に閾値反映完了のレスポンスを返信する。ネットワークユニット１０はこのレスポンスを受けて、サイクリック通信用メモリ１４ａの送信用メモリ領域の閾値反映確認領域１４ａ−４のセンサユニット３０−２に対応するビットを１にする。このようにして、上位制御装置１４でセンサユニット３０−２の閾値反映完了が確認できる。
【００７４】
また、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの判別信号領域１４ａ−１、受光量領域１４ａ−５には、それぞれネットワークユニット１０に接続されている各センサユニット３０−１〜３０−１６の最新の判別信号と受光量が記憶されている。したがって、ユーザは上位制御装置１４を用いて各センサユニットの判別信号や受光量をそれぞれ取得し、例えばあるセンサユニットの受光量が所定の受光量以下となった場合に警告信号を発するなど、各センサユニットの状態を個別に管理することができる。
【００７５】
ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａは、判別信号領域１４ａ−１や閾値領域１４ａ−８に加えて、外部入力要求領域１４ａ−６を備える。以下、ユーザがセンサユニット３０−１に外部入力を実行し、予め設定された外部入力機能を実行させる場合の処理及び動作について説明する。
【００７６】
まず、ユーザはセンサユニット３０−１に上位制御装置１４から外部入力を受け付けた際にセンサユニット３０−１に実行させる機能（以下、外部入力機能）を設定する。この設定は、各センサユニット３０−１に設けられた操作部を操作するか、あるいは上位制御装置１４からメッセージ通信によりセンサユニット３０−１に設定コマンドを送信することにより実行され、設定情報は各センサユニットのセンサ設定情報メモリ１４ｃに記憶される。
【００７７】
続いて、上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａの外部入力要求領域４４ａ−６のセンサユニット３０−１に対応するビットにデータを入力する（図９参照）。続いてサイクリック通信によりネットワークユニット１０に外部入力信号が与えられ、サイクリック通信用メモリ１４ａの外部入力要求領域１４ａ−６のセンサユニット１に対応するビットにデータが自動的に入力される。
【００７８】
ネットワークユニット１０は、サイクリック通信用メモリ１４ａに記憶されたデータに基づいて、センサユニット３０−１に外部入力信号を送信する。センサユニット３０−１の制御部３１はこの外部入力信号を受けて、センサ設定情報メモリ３６ｃの外部入力要求メモリ３６ｃ−１にデータを入力し、予め外部入力設定３６ｃ−２に記憶された外部入力機能を実行するとともに、ネットワークユニット１０に外部入力信号受信完了のレスポンスを返信する。ネットワークユニット１０はこのレスポンスを受けて、サイクリック通信用メモリ１４ａの送信用メモリ領域の外部入力確認領域１４ａ−３のセンサユニット３０−１に対応するビットにデータを入力する。したがって、ユーザは上位制御装置４２の外部入力確認領域４４ａ−３を確認することにより外部入力が完了したか否かを確認できる。
【００７９】
上記したように、外部入力信号受付時に各センサユニットが実行する外部入力機能は、各センサユニットに設けられた操作部３５を操作するか、あるいは上位制御装置１４からメッセージ通信を行うことにより設定される。しかし、設定された動作を実行するトリガである外部入力信号の入力については、外部入力信号を外部から入力するためのデータ領域をネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに割り当てておくことで、上位制御装置１４のサイクリック通信用メモリ領域４４ａに外部入力信号を記憶させるだけで、各センサユニットに個別に外部入力信号を入力することができる。これにより、ユーザは外部入力のためにメッセージ通信用のコマンドを設定する必要が一切なく、上位制御装置と各センサユニットが個別に外部入力線で配線されている場合と同じ手順で外部入力信号を各センサユニットに入力することができる。
【００８０】
また、ネットワークユニット１０に複数のセンサユニットが接続されている場合は、各センサユニットに予め設定される外部入力機能が各センサユニットに別々に設定されるため、外部入力信号受付時に各センサユニットに別々の動作を実行させることができる。また、各センサユニットに同じ動作を設定した場合は、外部入力信号を同時に入力することで、一斉に同じタイミングで同じ動作を実行させることも可能である。
【００８１】
ところで、上述したように、サイクリック通信用メモリのデータサイズが大きいと通信負荷が大きくなることから、サイクリック通信用メモリは必要最低限のデータサイズであることが好ましい。
【００８２】
図１０は、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの別のデータ構造の例を示す図（一部モニタモード）である。この例では、図８の例（フルモニタモード）に比べて受光量領域１４ａ−５や閾値領域１４ａ−８が確保されていないため、上位制御装置１４では各センサユニットの判別信号のみがモニタリング可能であり、また上位制御装置１４からの各センサユニットの閾値の変更ができない構成になっている。この一部モニタモードでは、上位制御装置１４とサイクリックに通信されるデータ量がフルモニタモードに比べ少なくなるため、通信負荷を小さくすることができる。
【００８３】
また、ユーザの用途によっては上位制御装置１４ではネットワークユニット１０に外部入力を与える必要が無い場合もある。図１１は、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａの更に別のデータ構造の例を示す図（高速モニタモード）である。この例では受信用のメモリ領域を確保せず、送信用のメモリ領域として各センサユニットの判別信号領域１４ａ−１、エラー情報領域１４ａ−２のみを確保したものであり、上述した一部モニタモードよりも上位制御装置１４とサイクリックに通信されるデータ量が少なくなるため、通信トラフィックへの負荷を更に小さくすることができる。
【００８４】
本実施の形態は、これら動作モード（一部モニタモード、フルモニタモード、高速モニタモード）はユーザの用途やニーズに応じて、ネットワークユニット１０の操作部１３（たとえばＤＩＰスイッチ）をユーザが操作することにより切り替え可能に構成されている。ネットワークユニット１０の制御部１１は、ユーザによる動作モードの切り替えを検出すると、サイクリック通信用メモリ１４ａのメモリサイズ及びデータ割付を変更する。なお、動作モードを変更した場合は、変更内容に対応させて上位制御装置１４側のサイクリック通信用メモリ領域の再設定が必要となる。
【００８５】
動作モードを切替可能に構成することにより、ユーザの用途に応じたサイクリック通信のデータサイズ、データ種が選択できる。例えば、通信の高速性を優先するユーザは高速モニタモードを選択し、外部入力機能を使用したいユーザは一部モニタモードを選択し、外部入力機能を含めて各センサユニットの受光量のモニタリング及び閾値の設定も行いたいユーザはフルモニタモードを選択すればよい。
【００８６】
次に上位制御装置４２とネットワークユニット１０のメッセージ通信について詳細に説明する。上述したように、ネットワークユニット１０が収集する全てのセンサユニットの情報をサイクリック通信用メモリ１４ａに割り当てて、上位制御装置４２に転送すると通信のトラフィックに多大な負荷がかかってしまう。図１２は上位制御装置４２とネットワークユニット１０のメッセージ通信を説明するための図である。ネットワークユニット１０のセンサ検出情報メモリ１４ｂは接続されているセンサユニット毎に個別のメモリ領域を有し、各センサユニットからエラー情報、判別信号、受光量をサイクリックに収集し、夫々エラー情報領域１４ｂ−１、判別信号領域１４ｂ−２、受光量領域１４ｂ−３に記憶する。これらの記憶データはサイクリック通信用メモリ１４ａに与えられると共に、上位制御装置４２からメッセージ通信により読み出し可能である。
【００８７】
ネットワークユニット１０のセンサ設定情報メモリ１４ｃは、各センサユニットから設定情報を収集するとともに、外部からデータの更新要求を受け付けた場合は各センサユニットに設定情報の変更要求を与える。センサ設定情報メモリ１４ｃも接続されているセンサユニット毎に個別のメモリ領域を有し、各メモリ領域は例えばエラー情報領域１４ｃ−１、閾値領域１４ｃ−２、パワーモード領域１４ｃ−３、外部入力設定領域１４ｃ−４等からなるが、これに限られるものではない。
【００８８】
センサ設定情報メモリ１４ｃに記憶されているデータは上位制御装置４２からメッセージ通信により読み出し、及び書き込みが可能である。上位制御装置４２のメッセージ通信用メモリ領域４４ｂには、ネットワークユニット１０を識別するためのスレーブＩＤやセンサユニットの号機番号、読み出し又は書き込みを行うアドレス、書き込みを行う場合は書き込むデータ、読み出しを行う場合はレスポンス用のメモリ領域を設定する必要がある。
【００８９】
このように、メッセージ通信は読み出し及び書き込みを行うためのアドレスを具体的に指定してコマンドを設計する必要があるため、ユーザにとって簡単には使いにくいという問題がある。一方で、サイクリックに通信するものではなく通信負荷が小さいというメリットがある。したがって、常時監視する必要性が低いセンサ設定情報メモリに記憶された情報は、必要に応じてユーザがメッセージ通信で読み書きを可能とし、センサユニットの判別信号など監視の必要性が高い検出情報についてはサイクリック通信用メモリ１４ａに割り当てておくことにより、通信コマンド設定を必要とせずにこれらを常時モニタリングできるようにしている。
【００９０】
ここで、外部入力を受け付けた時に各センサユニットが実行する外部入力機能について説明する。外部入力機能としては、検出値をゼロにシフトするゼロシフト機能、センサの受光量表示を所定値に合わせるプリセット機能、投光機能をＯＦＦにする投光ＯＦＦ機能、表示ＬＥＤをＯＦＦにする表示ＯＦＦ機能、判別信号を固定する出力固定機能など種々のものが選択できる。外部入力機能の選択は各センサユニットの操作部３５を表示部３４を確認しながら操作することにより行う。
【００９１】
本実施の形態におけるセンサユニットは外部入力を直接受け付けるための外部入力受付部３１ｄを備えるが、上記したようにネットワークユニット１０を介して外部入力信号を受け付けることができるため、外部入力受付部３１ｄがなくても外部入力信号を各センサユニットに入力することができる。この場合、各センサユニットの制御部３１はネットワークユニット１０に接続されたことを検出したときのみ外部入力機能を選択するための設定画面を表示するようにしてもよい。外部入力信号を受付可能な状態になったときのみ外部入力機能の設定画面を表示することで、センサユニットをネットワークユニット１０に接続しないで単独で使用するユーザにとって不要な設定画面の操作を防止し、ユーザの利便性を高めることができる。
【００９２】
図１３は複数のセンサユニットがネットワークユニット１０に接続されているときの外部入力機能の動作例を示す図である。図１３の例はセンサユニット３０−１、３０−２に外部入力機能として判別信号出力を常にＯＮにする出力固定機能が設定されており、センサユニット３０−３、３０−４に判別信号出力を維持する出力固定機能が設定されている。
【００９３】
各センサユニットは、上位制御装置１４から外部入力信号を受け付けたときに、各々のセンサユニットに設定された外部入力機能を実行する。図１３の例ではセンサユニット３０−１、３０−２は出力を常にＯＮにする出力固定機能を実行する。これにより、センサユニット３０−１、３０−２は各々のセンサユニットがその後に取得する受光量に関わらず、常に判別信号をＯＮにして出力する。一方、センサユニット３０−３、３０−４は、外部入力信号を受け付けたときの判別信号を維持する出力固定機能を実行する。すなわち、センサユニット３０−３、３０−４の制御部はその後に取得する受光量に関わらず、常に外部信号を受け付けたときの判別信号を維持して出力する。図１３の例ではセンサユニット３０−３は外部入力信号を受け付けたときの判別信号がＯＦＦであったため、判別信号ＯＦＦの出力を維持し、センサユニット３０−４は外部入力信号を受け付けたときの判別信号がＯＮであったため、判別信号ＯＮの出力を維持する。なお、本実施の形態ではセンサユニット３９０１、３０−２の出力をＯＮに固定するようにしたが、出力をＯＦＦに固定する出力固定機能を設定することもできる。
【００９４】
通常、センサユニットはその検出値に応じた動作をするものであるため、製造ラインの試運転や、局所的なブロック単位での動作チェックを行うときに、センサユニットの出力をユーザがコントロールできず利便性を損なうケースがある。例えば、センサユニット３０−１の判別信号がＯＮの状態のときの製造ラインの動作をチェックしたい場合、上述した出力固定機能を用いればわざわざセンサユニット３０−１の出力がＯＮになるように物を置いたり手を翳す必要がなく、センサユニット３０−１の出力を受光量に関わらずＯＮに固定できる。このようにして各センサユニットの出力をコントロールすることにより、仮想的な物体検出状態を実現し、製造ラインのシステムのデバッグや設計の効率を高めることができる。
【００９５】
特に本実施の形態では出力固定機能の中に出力維持機能を有している。この出力維持機能は、外部入力信号を受け付けたときの各センサユニットの判別信号の出力を維持するものである。これにより、製造ラインのシステムの設計効率を高めることができるばかりでなく、製造ラインに何らかの異常が発生した場合にこのときの状態に各センサユニットの出力を固定することができるので、障害原因の究明をより効率的に行うことができる。特にセンサユニットを複数連結して構成する連設型センサシステムでは各センサユニットの判別信号を組み合わせて、製造ライン全体を構成する各ブロックの複雑な制御が可能になる一方で、何らかの異常が発生した場合に、その原因の究明もシステム設計者にとって困難になってきている。したがって、上述した出力固定機能は異常発生時から製造ラインの状態に変化があったとしても、各センサユニットの出力状態を異常発生時の状態に維持することができるため、制御システム全体のデバッグに大きな効果を発揮する。
【００９６】
外部入力機能としては、上述した出力固定機能の他に、ゼロシフト機能やプリセット機能、投光ＯＦＦや表示ＯＦＦ等のスリープ機能等があり、これらを各センサユニット個別、あるいは各センサユニットに対して一斉に動作させることができる。したがって、上位制御装置１４に設計されているプログラムや、他のセンサシステムからの入力に基づいて、ネットワークユニット１０に接続された各センサユニットに任意のタイミングで外部入力機能を実行させることができるので、ユーザにニーズや用途に柔軟に対応することができる。また、本実施の形態ではシリアル伝送ライン４１を介して各センサユニットに外部入力信号を入力するようにしたが、各センサユニットに入力線を付けて、ネットワークユニット１０から外部入力信号を入力するようにしてもよい。
【００９７】
尚前述した各実施の形態の連設型センサシステムは、センサユニットを透過型光電センサユニットとしているが、反射型光電センサユニット、近接センサユニットなど他の形式のセンサユニットであってもよい。本発明は検出信号に基づいて判別信号を出力する種々のセンサユニットに適用することができる。
【００９８】
また本実施の形態では、ネットワークユニットに１６台のセンサユニットを接続した構成として述べたが、ネットワークユニット１０に任意の数のセンサユニットを接続して連設型センサシステムを構成することができる。
【００９９】
本発明によれば、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａに外部入力要求領域１４ａを設けたことにより、上位制御装置４２の対応するメモリに外部入力信号を記憶させるだけで、通信コマンドを設計することなく、また上位制御装置４２とネットワークユニット１０との結線を複雑化させることがなく、簡便に各センサユニットに外部入力を与えることができる。
【０１００】
また、ネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリ１４ａのデータサイズやデータ割付を変更する複数の動作モードを備え、この動作モードをユーザにより切り替え可能とすることで、ユーザの用途やニーズに応じた通信負荷、応答速度でサイクリック通信を実行することができる。
【０１０１】
更に、外部入力機能として出力固定機能を備え、各センサユニットの出力を検出値に依存せずにコントロール可能とすることにより、仮想的な検出状態を実現し、製造ラインのシステムのデバッグや設計の効率を高めることができる、等優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の連設型センサシステム１の全体構成図である。
【図２】本発明のネットワークユニット１０のブロック構成図である。
【図３】本発明のネットワークユニット１０を側面から見た状態の斜視図である。
【図４】本発明のセンサユニットのブロック構成図である。
【図５】本発明のセンサユニットを側面から見た状態の斜視図である。
【図６】本発明の連設型センサシステム１の全体構成を示す図である。
【図７】本発明の上位制御装置４２、ネットワークユニット１０、各センサユニットのメモリの全体構成を示す図である。
【図８】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造の一例（フルモニタモード）を示す図である。
【図９】本発明の上位制御装置４２からセンサユニットまでの外部入力要求の流れを示す図である。
【図１０】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造の一例（一部モニタモード）を示す図である。
【図１１】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニット１０のサイクリック通信用メモリのデータ構造の一例（高速モニタモード）を示す図である。
【図１２】本発明の上位制御装置４２とネットワークユニットのメッセージ通信を説明するためのメモリデータ構造の一例を示す図である。
【図１３】本発明のセンサユニット３０−１〜３０−４の出力固定機能を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 連設型センサシステム
１０ ネットワークユニット
１１，３１ 制御部
１４ａ サイクリック通信用メモリ
１４ｂ センサ検出情報メモリ
１４ｃ センサ設定情報メモリ
３０−１〜３０−１６ センサユニット
３４ 表示部
３５ 操作部
４２ 上位制御装置
４４ａ サイクリック通信用メモリ領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、前記ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムであって、
前記ネットワークユニットは、
前記フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、
該ホスト通信用インタフェースを介して前記ホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、前記センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、
前記ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、
前記ホスト制御装置と前記サイクリック通信を実行するとともに、前記サイクリック通信の結果、前記外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号を前記センサ通信用インタフェースを介して前記各センサユニットに送信する制御部とを備え、
前記センサユニットは、
前記外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、
前記ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、前記設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部とを備えることを特徴とする連設型センサシステム。
【請求項２】
前記センサ通信用インタフェースを介して、前記判別信号を前記サイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶する一部モニタモードと、前記判別信号に加え、各センサユニットの検出値を前記サイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶するフルモニタモードとを切り替える手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の連設型センサシステム。
【請求項３】
前記サイクリック通信用メモリの前記受信用のメモリ領域に前記外部入力用のメモリ領域を確保するか否かを切り替える手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の連設型センサシステム。
【請求項４】
前記センサユニットの設定情報メモリは、前記外部入力機能として前記検出値と前記閾値の比較結果に関わらず前記判別信号の出力を固定する出力固定機能の設定情報を記憶し、前記センサユニットの制御部は、前記外部入力信号を受け付けた際に前記出力固定機能を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の連設型センサシステム。
【請求項５】
前記センサユニットの制御部は、前記外部入力信号を受け付けた際に、該外部入力信号を受け付けたときの前記判別信号の出力に固定されることを特徴とする請求項４に記載の連設型センサシステム。
【請求項６】
前記センサユニットは、前記外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能を選択する操作部と、前記外部入力機能を選択するための設定画面を表示するための表示部とを備え、
前記センサユニットの制御部は、該センサユニットが前記ネットワークユニットに接続されたことを検出し、前記設定画面の表示を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一に記載の連設型センサシステム。
【請求項７】
ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、前記ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムに用いられるネットワークユニットと、
前記ネットワークユニットは、
前記フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、
該ホスト通信用インタフェースを介して前記ホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、前記センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、
前記ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、
前記ホスト制御装置と前記サイクリック通信を実行するとともに、前記サイクリック通信の結果、前記外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号を前記センサ通信用インタフェースを介して前記各センサユニットに送信する制御部とを備えることを特徴とするネットワークユニット。
【請求項８】
前記フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、
該ホスト通信用インタフェースを介して前記ホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、前記センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、
前記ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、
前記ホスト制御装置と前記サイクリック通信を実行するとともに、前記サイクリック通信の結果、前記外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号を前記センサ通信用インタフェースを介して前記各センサユニットに送信する制御部とを備えるネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力するセンサユニットであって、
前記外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、
前記ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、前記設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部とを備えることを特徴とするセンサユニット。
【請求項１】
ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、前記ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムであって、
前記ネットワークユニットは、
前記フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、
該ホスト通信用インタフェースを介して前記ホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、前記センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、
前記ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、
前記ホスト制御装置と前記サイクリック通信を実行するとともに、前記サイクリック通信の結果、前記外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号を前記センサ通信用インタフェースを介して前記各センサユニットに送信する制御部とを備え、
前記センサユニットは、
前記外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、
前記ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、前記設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部とを備えることを特徴とする連設型センサシステム。
【請求項２】
前記センサ通信用インタフェースを介して、前記判別信号を前記サイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶する一部モニタモードと、前記判別信号に加え、各センサユニットの検出値を前記サイクリック通信用メモリの送信用のメモリ領域に記憶するフルモニタモードとを切り替える手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の連設型センサシステム。
【請求項３】
前記サイクリック通信用メモリの前記受信用のメモリ領域に前記外部入力用のメモリ領域を確保するか否かを切り替える手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の連設型センサシステム。
【請求項４】
前記センサユニットの設定情報メモリは、前記外部入力機能として前記検出値と前記閾値の比較結果に関わらず前記判別信号の出力を固定する出力固定機能の設定情報を記憶し、前記センサユニットの制御部は、前記外部入力信号を受け付けた際に前記出力固定機能を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の連設型センサシステム。
【請求項５】
前記センサユニットの制御部は、前記外部入力信号を受け付けた際に、該外部入力信号を受け付けたときの前記判別信号の出力に固定されることを特徴とする請求項４に記載の連設型センサシステム。
【請求項６】
前記センサユニットは、前記外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能を選択する操作部と、前記外部入力機能を選択するための設定画面を表示するための表示部とを備え、
前記センサユニットの制御部は、該センサユニットが前記ネットワークユニットに接続されたことを検出し、前記設定画面の表示を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一に記載の連設型センサシステム。
【請求項７】
ホスト制御装置とフィールドバスを介して通信するネットワークユニットと、前記ネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力する少なくとも１つのセンサユニットとを備え、前記センサユニット同士を連結して構成される連設型センサシステムに用いられるネットワークユニットと、
前記ネットワークユニットは、
前記フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、
該ホスト通信用インタフェースを介して前記ホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、前記センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、
前記ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、
前記ホスト制御装置と前記サイクリック通信を実行するとともに、前記サイクリック通信の結果、前記外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号を前記センサ通信用インタフェースを介して前記各センサユニットに送信する制御部とを備えることを特徴とするネットワークユニット。
【請求項８】
前記フィールドバスに接続するためのホスト通信用インタフェースと、
該ホスト通信用インタフェースを介して前記ホスト制御装置とデータを共有するサイクリック通信を行うためのデータを記憶するメモリであって、送信用のメモリ領域と、前記センサユニットに外部入力信号を与えるための外部入力用のメモリ領域を含む受信用のメモリ領域とからなるサイクリック通信用メモリと、
前記ネットワークユニットに連結された各センサユニットと通信するためのセンサ通信用インタフェースと、
前記ホスト制御装置と前記サイクリック通信を実行するとともに、前記サイクリック通信の結果、前記外部入力用のメモリ領域に記憶された外部入力信号を前記センサ通信用インタフェースを介して前記各センサユニットに送信する制御部とを備えるネットワークユニットに接続され、検出対象から検出した物理量に応じた検出値を取得し、該検出値を予め定められた閾値と比較して判別信号を出力するセンサユニットであって、
前記外部入力信号を受け付けた際に実行する外部入力機能の設定を記憶する設定情報メモリと、
前記ネットワークユニットから送信された外部入力信号を受け付けて、前記設定情報メモリに記憶された外部入力機能を実行する制御部とを備えることを特徴とするセンサユニット。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２８５２５（Ｐ２０１１−２８５２５Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７３７５５（Ｐ２００９−１７３７５５）
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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