控制单元、可编程控制器的制作方法

本发明涉及控制单元、可编程控制器。

背景技术：

以往，可编程控制器(plc)用于外部设备的序列控制、由各种传感器进行的测定等。根据程序控制器的使用目的而需要的功能是不同的。因此，提出了在控制单元上连接具有与使用目的相应的功能的扩展单元而构成的可编程控制器(例如参照专利文献1)。控制单元和与其连接的扩展单元构成用于收发控制命令、数据的总线。控制单元经由总线与扩展单元通信，控制扩展单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4214657号公报

技术实现要素：

本发明欲解决的问题

然而，有的情况下扩展单元包含通信、控制定时不同的要素。这样，在动作定时不同的扩展单元并存而连接于1个控制单元的情况下，控制单元被设计为能够与可连接的扩展单元通信，即，能够连接定时最慢的扩展单元，即以与慢定时的扩展单元相应的固定定时进行动作。因此，在仅能高速的动作的扩展单元与控制单元连接的程序控制器中，以控制单元的设计定时、即慢定时进行动作。所以，控制单元的处理受到扩展单元的设计上的限制。

本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能进行与连接的扩展单元相应的定时的处理的控制单元、可编程控制器。

用于解决问题的方案

解决上述问题的控制单元具有第1连接器和第2连接器，第1扩展单元经由所述第1连接器沿着第1方向连接，从而第1总线沿着所述第1方向延伸，并且第2扩展单元经由所述第2连接器沿着与所述第1方向相反方向的第2方向连接，从而第2总线沿着所述第2方向延伸，所述控制单元具有：基准时钟生成单元，生成基准时钟；第1时钟生成单元，基于所述基准时钟生成与所述第1扩展单元对应的第1时钟定时；第2时钟生成单元，基于所述基准时钟生成与所述第2扩展单元对应且与所述第1时钟定时不同的第2时钟定时；时钟切换单元，切换所述第1时钟定时与所述第2时钟定时；连接判定单元，判定所述第1扩展单元与所述第2扩展单元的连接；单独的处理单元，基于所述连接判定单元的判定结果，在仅连接有所述第1扩展单元的情况下，利用所述时钟切换单元切换至第1时钟定时并执行处理，在连接有所述第1扩展单元和所述第2扩展单元、或者仅连接有所述第2扩展单元的情况下，利用所述时钟切换单元切换至第2时钟定时并执行处理。

根据该构成，基于基准时钟，生成第1时钟定时和第2时钟定时。而且，判定第1扩展单元与第2扩展单元的连接，基于判定结果，切换第1时钟定时与第2时钟定时。因此，在仅有第1扩展单元连接的情况下，由于以第1时钟定时动作，因此，能够进行高速的处理。另外，在仅有第2扩展单元、或者第1和第2扩展单元连接的情况下，由于以比第1时钟定时慢的第2时钟定时动作，因此，能够可靠地处理连接的扩展单元。

上述控制单元优选的是所述第1总线是进行串行通信的串行总线，所述第2总线是进行并行通信的并行总线。

根据该构成，能够使通信形态不同的扩展单元并存地与控制单元连接并进行处理。

上述控制单元优选的是具有：内部总线；接口部，连接在所述内部总线与所述第2连接器之间；存储器部，与所述内部总线连接，被所述处理单元访问，所述处理单元经由所述内部总线访问所述存储器部，并且经由所述内部总线和所述接口部控制经由所述第2连接器连接的所述第2扩展单元，所述第2时钟定时是根据所述接口部和所述存储器部而设定的。

根据该构成，在具有与内部总线连接的存储器部的控制单元中，能够进行对存储器部的访问以及与控制单元连接的扩展单元的处理。

上述控制单元优选的是所述第1时钟生成单元以与所述基准时钟定时相等的定时生成所述第1时钟定时，所述第2时钟生成单元基于所述基准时钟，以将第1时钟定时分频的定时来生成所述第2时钟定时。

例如，在与基准时钟不同定时的情况下，有的情况下需要生成第1时钟定时的附加电路。另外，在不将第1时钟定时分频的情况下，有的情况下为了生成第2时钟定时而需要附加电路。与之相对，根据上述构成，能够在不需要附加电路的情况下，容易地生成第1时钟定时和第2时钟定时。

解决上述问题的可编程控制器，包含：具有第1连接器和第2连接器的控制单元；与所述第1连接器连接的第1扩展单元和与所述第2连接器连接的第2扩展单元中的至少一个，所述第1扩展单元经由所述第1连接器沿着第1方向连接，从而使第1总线在所述第1方向延伸，所述第2扩展单元经由所述第2连接器沿着与所述第1方向相反方向的第2方向连接，从而使第2总线在所述第2方向延伸，所述控制单元具有：基准时钟生成单元，生成基准时钟；第1时钟生成单元，基于所述基准时钟生成与所述第1扩展单元对应的第1时钟定时；第2时钟生成单元，基于所述基准时钟生成与所述第2扩展单元对应且与所述第1时钟定时不同的第2时钟定时；时钟切换单元，切换所述第1时钟定时与所述第2时钟定时；连接判定单元，判定所述第1扩展单元和所述第2扩展单元的连接；单独的处理单元，基于所述连接判定单元的判定结果，在仅连接有所述第1扩展单元的情况下，利用所述时钟切换单元切换至第1时钟定时并执行处理，在连接有所述第1扩展单元和所述第2扩展单元或者仅连接有所述第2扩展单元的情况下，利用所述时钟切换单元切换至第2时钟定时并执行处理。

根据该构成，基于基准时钟，生成第1时钟定时和第2时钟定时。而且，判定第1扩展单元与第2扩展单元的连接，基于判定结果，切换第1时钟定时与第2时钟定时。因此，在仅有第1扩展单元连接的情况下，由于以第1时钟定时动作，因此，能够进行高速的处理。另外，在仅有第2扩展单元、或者第1和第2扩展单元连接的情况下，由于以比第1时钟定时慢的第2时钟定时动作，因此，能够可靠地处理连接的扩展单元。

上述可编程控制器优选的是所述第1总线是进行串行通信的串行总线，所述第2总线是进行并行通信的并行总线。

根据该构成，能够使通信形态不同的扩展单元并存地与控制单元连接并进行处理。

上述可编程控制器优选的是所述控制单元还具有：内部总线；接口部，在所述内部总线与所述第2连接器之间连接；存储器部，与所述内部总线连接，被所述处理单元访问，所述处理单元经由所述内部总线访问所述存储器部，并且经由所述内部总线和所述接口部控制经由所述第2连接器连接的所述第2扩展单元，所述第2时钟定时是根据所述接口部和所述存储器部而设定的。

根据该构成，在具有与内部总线连接的存储器部的控制单元中，能够进行对存储器部的访问以及与控制单元连接的扩展单元的处理。

上述可编程控制器优选的是所述第1时钟生成单元以与所述基准时钟定时相等的定时生成所述第1时钟定时，所述第2时钟生成单元基于所述基准时钟，以将第1时钟定时分频的定时来生成所述第2时钟定时。

例如，在与基准时钟不同定时的情况下，有的情况下需要生成第1时钟定时的附加电路。另外，在不将第1时钟定时分频的情况下，有的情况下为了生成第2时钟定时而需要附加电路。与之相对，根据上述构成，能够在不需要附加电路的情况下，容易地生成第1时钟定时和第2时钟定时。

发明的效果

根据本发明的控制单元、可编程控制器，能够以与连接的扩展单元相应的定时进行处理。

附图说明

图1是可编程控制器的概要构成图。

图2(a)(b)是控制单元的立体图。

图3(a)(b)是扩展单元的说明图。

图4是示出可编程控制器的电结构的说明图。

图5是示出控制单元的处理的说明图。

图6(a)～(c)是可编程控制器的作用说明图。

图7(a)(b)是示出控制单元的内部构成例的概要图。

标记的说明

10…控制单元，12…连接器(第1连接器)，14…连接器(第2连接器)，21…cpu(基准时钟生成单元、第1时钟生成单元、第2时钟生成单元、时钟切换单元、处理单元)，22…内部总线，23…存储器部，24…接口部(if部)，41、42…扩展单元，51、52…扩展单元，bu1…第1总线，bu2…第2总线。

具体实施方式

下面，对各实施方式进行说明。

此外，有的情况下为了易于理解，将附图中的构成要素放大示出。有的情况下构成要素的尺寸比率与实际的要素、或者其他附图中的要素不同。

如图1所示，可编程控制器(plc)具有：1个控制单元10；多台(图1中为2台)扩展单元41、42；以及多台(图1中为2台)扩展单元51、52。

控制单元10形成为大致长方体。扩展单元41、42配设在控制单元10的两侧中的一侧(本实施方式中为右侧)。扩展单元51、52配设在控制单元10的两侧中的另一侧(本实施方式中为左侧)，即相对于控制单元10在扩展单元41、42的相反侧。

如图2(b)所示，控制单元10具有从右侧面11的开口11a露出的连接器12。另外，如图2(a)所示，控制单元10具有从左侧面13的开口13a露出的连接器14。

如图3(b)所示，扩展单元41具有从左侧面突出的连接器41a。该连接器41a能够与图2(b)所示的控制单元10的连接器12连接。另外，扩展单元41在右侧面具有与图2(b)所示的控制单元10的连接器12同样的连接器41b。扩展单元42与扩展单元41同样具有连接器42a、42b。

将扩展单元41的连接器41a与图2(b)所示的控制单元10的连接器12连接，将扩展单元42的连接器42a与扩展单元41的连接器41b连接。由此，如图1所示，在控制单元10的右侧连接有扩展单元41、42。

如图3(a)所示，扩展单元51具有从右侧面突出的连接器51a。该连接器51a能够与图2(a)所示的控制单元10的连接器14连接。另外，扩展单元41在左侧面具有与图2(a)所示的控制单元10的连接器14同样的连接器51b。扩展单元52与扩展单元51同样具有连接器52a、52b。

将扩展单元51的连接器51a与图2(a)所示的控制单元10的连接器14连接，将扩展单元52的连接器52a与扩展单元51的连接器51b连接。由此，如图1所示，在控制单元10的左侧连接有扩展单元51、52。

在控制单元10，例如根据设计设定分别能与右侧和左侧连接的扩展单元的数量。例如，在控制单元10的右侧，最多能够连接3台扩展单元。另外，在控制单元10的左侧，最多能够连接4台扩展单元。

如图7(a)所示，控制单元10具有印制基板15、16。在印制基板15安装有连接器12，在印制基板16安装有连接器14。两个印制基板15、16由连接部件17互相连接。连接部件17例如是基板间连接器、柔性缆线等。此外，印制基板不需要是2片，连接器12、14朝向互不相同的方向即可。所以，如图7(b)所示，也可以是具有1片印制基板18的控制单元10a。即，控制单元10、10a具有：安装在印制基板15、18的一个面的连接器12；安装在印制基板16、18的另一个面的连接器14。

接下来，说明控制单元10的电结构。

如图4所示，控制单元10作为控制部具有1个中央计算处理装置(以下记作cpu)21。cpu21具有存储器21a。在存储器21a储存有cpu21的动作程序、动作程序的临时数据、各种设定数据等。cpu21具有时钟生成部21b。时钟生成部21b生成成为cpu21的动作基准的基准时钟信号。cpu21通过基于基准时钟的时钟定时而动作，执行存储器21a的动作程序。

控制单元10具有存储器部23，该存储器部23经由内部总线22与cpu21连接。存储器部23例如是sram(staticrandomaccessmemory，静态随机存取存储器)。内部总线22包含：传递用于指定地址的地址信号的地址总线；传递数据的数据总线；传递控制信号(例如rd(read，读)、wr(write，写)、cs(chipselect，芯片选择)、oe(outputenable，启用输出)等)的控制总线。cpu21经由内部总线22访问存储器部23，对于存储器部23进行数据的写入和读出。

cpu21与连接器12连接。在连接器12连接有扩展单元41的连接器41a。在该扩展单元41的连接器41b连接有扩展单元42的连接器42a。这样连接的控制单元10和扩展单元41、42形成第1总线bu1。

扩展单元41、42具有分别与第1总线bu1连接的控制部41c、42c。第1总线bu1是串行总线。cpu21对于第1总线bu1收发串行通信用的信号。串行通信用的信号包含扩张时钟信号(esck)、扩张串行输出数据(eso)、扩张串行输入数据(esi)。cpu21经由第1总线bu1与扩展单元41、42的控制部41c、42c串行通信。例如，cpu21经由第1总线bu1向各控制部41c、42c发送处理用的命令、数据。另外，cpu21经由第1总线bu1接收从各控制部41c、42c发送的数据、状态。

如图4所示，控制单元10具有接口部(以下记作if部)24。在本实施方式中，if部24经由内部总线22与cpu21连接。

if部24与连接器14连接。在连接器14连接有扩展单元51的连接器51a。在该扩展单元51的连接器51b连接有扩展单元52的连接器52a。这样连接的控制单元10和扩展单元51、52形成第2总线bu2。

扩展单元51、52具有分别与第2总线bu2连接的控制部51c、52c。所述if部24是总线接口，用于在控制单元10的cpu21与各扩展单元51、52的控制部51c、52c之间收发各种信号(地址信号、数据、控制信号)。而且，第2总线bu2是并行总线，包含分别传递地址信号、数据、控制信号的信号线。即，控制单元10的cpu21与控制单元10对于存储器部23的访问同样，访问扩展单元51、52的控制部51c、52c。

如上所述，第1总线bu1是串行总线，第2总线bu2是并行总线。使用第1总线bu1的串行通信的通信速度比使用第2总线bu2的并行通信的通信速度快。例如，在适于通信速度快的扩展单元的时钟定时下，相对于通信速度慢的扩展单元，时钟定时太快而不能处理。另一方面，固定为适于通信速度慢的扩展单元的时钟定时时，仅连接有通信速度快的扩展单元的情况下，不能快速处理该扩展单元。因此，cpu21具有根据连接的扩展单元来调整动作用时钟定时的功能。

详细而言，cpu21基于由时钟生成部21b生成的基准时钟，生成第1时钟定时和第2时钟定时。第1时钟定时是适于构成第1总线bu1的扩展单元41、42的时钟定时，第2时钟定时是适于构成第2总线bu2的扩展单元51、52的时钟定时。cpu21使基准时钟成为1/2m倍(m＝0、1、2……)，生成第1时钟定时。另外，cpu21使第1时钟定时为1/2n倍(n＝0、1、2……)，生成第2时钟定时。例如，cpu21生成与基准时钟相同定时(与基准时钟相同的频率：m＝0)的第1时钟定时。另外，cpu21基于基准时钟，以将第1时钟定时分频(例如2分频：n＝1)的定时生成第2时钟定时。

而且，cpu21判定与控制单元10连接的扩展单元。扩展单元的判定例如可以通过连接器12、14的预定的端子是否为打开状态来进行。例如，扩展单元在信号输出用的电路中，具有与预定端子连接的上拉电阻和晶体管，利用晶体管的接通断开来变更端子的电平(l电平、h电平)并输出数据。在该情况下，能够根据预定的端子电平，判定该端子是否是打开状态，即是否连接扩展单元。

控制单元10具有输入部25和输出部26。输入部25和输出部26被设置为自单元的功能。

控制单元10具有电源部27。电源部27生成控制单元10的动作所需的动作电压。另外，电源部27向与控制单元10连接的扩展单元41、42、51、52供给动作电压。

接下来，cpu21根据扩展单元的连接状态，即扩展单元是否与2个连接器12、14连接，将动作定时切换为第1时钟定时或者第2时钟定时。

(a)在连接器12连接有扩展单元，在连接器14未连接有扩展单元的情况。

在该情况下，cpu21与通信速度快的扩展单元41、42一致，将动作定时切换至第1时钟定时。

(b)在连接器12未连接有扩展单元，在连接器14连接有扩展单元的情况。

在该情况下，cpu21与通信速度慢的扩展单元51、52一致，将动作定时切换至第2时钟定时。

(c)在连接器12和连接器14连接有扩展单元的情况。

在该情况下，cpu21与通信速度慢的扩展单元51、52一致，将动作定时切换至第2时钟定时。

(d)在连接器12和连接器14未连接有扩展单元的情况。

在该情况下，cpu21将本装置能动作的时钟定时、即动作定时切换至第1时钟定时。

而且，cpu21对以切换后的时钟定时连接的扩展单元进行处理。

本实施方式的控制单元10具有与内部总线22连接的存储器部23。如上所述，在该内部总线22连接有用于连接扩展单元51、52的if部24。所以，第2时钟定时是基于经由if部24进行的并行通信的扩展单元51、52的访问和对于存储器部23的访问而设定的。

图5示出cpu21的处理流程。

首先，cpu21判定扩展单元的连接(步骤s1)。

接下来，cpu21进行时钟定时的切换(步骤s2)。

而且，cpu21对连接的扩展单元进行信道号码的设定(步骤s3)。信道号码例如在图1中，相对于与左侧连接的扩展单元51、52，从接近控制单元10的单元起依次设定“1”、“2”。此外，在4台扩展单元与左侧连接的情况下，依次设定“1”～“4”的信道号码。另外，在图1中，相对于与右侧连接的扩展单元41、42，从接近控制单元10的单元依次设定“5”、“6”。此外，在3台扩展单元与右侧连接的情况下，依次设定“5”～“7”的信道号码。

而且，cpu21根据设定的时钟定时，依次执行步骤s4～步骤s11的处理。首先，cpu21执行信道号码为“0”(图中示出为“ch0”。下面，关于信道号码同样示出)的自单元的处理(步骤s4)。自单元的处理是对于图4所示的输入部25和输出部26的处理。接下来，cpu21依次执行对于信道号码“1”～“7”的处理(步骤s5～步骤s11)。此外，在本实施方式中，在扩展单元51、52设定信道号码“1”、“2”，在扩展单元41、42设定信道号码“5”、“6”。所以，cpu21在步骤s5中，对于扩展单元51执行处理，在步骤s6中，对于扩展单元52执行处理。进一步，cpu21在步骤s9中，对于扩展单元41执行处理，在步骤s10中，对于扩展单元42执行处理。此外，关于未设定的信道号码，例如也可以进行跳过处理、或者连接确认的处理。另外，关于上述设定的信道号码的扩展单元，可以在各个处理中进行连接确认。而且，在通过连接确认发现连接状态变化了的情况下，也可以适当实施在未图示的显示部显示错误，使错误灯点亮，向上位装置通知错误等处理。

(作用)

接下来，说明上述可编程控制器的作用。

如图6(a)所示，可编程控制器包含控制单元10；与控制单元10的右侧连接的扩展单元41、42。控制单元10和扩展单元41、42构成图4所示的第1总线bu1。控制单元10的cpu21(参照图4)设定第1时钟定时。利用该第1时钟定时，高速访问扩展单元41、42。

如图6(b)所示，可编程控制器包含控制单元10、与控制单元10的左侧连接的扩展单元51、52。控制单元10和扩展单元51、52构成图4所示的第2总线bu2。控制单元10的cpu21(参照图4)设定第2时钟定时。利用该第2时钟定时，可靠访问扩展单元51、52。

如图6(c)所示，可编程控制器包含控制单元10；与控制单元10的右侧连接的扩展单元41、42；与控制单元10的左侧连接的扩展单元51、52。控制单元10和扩展单元41、42构成图4所示的第1总线bu1。控制单元10和扩展单元51、52构成图4所示的第2总线bu2。在该情况下，控制单元10的cpu21(参照图4)设定第2时钟定时。利用该第2时钟定时，在通信速度不同的扩展单元41、42与扩展单元51、52并存而连接的可编程控制器中，可靠地访问扩展单元41、42、51、52。

如以上所述，根据本实施方式，取得以下的效果。

(1)控制单元10的cpu21具有时钟生成部21b。时钟生成部21b生成成为cpu21的动作基准的基准时钟信号。cpu21基于由时钟生成部21b生成的基准时钟，生成第1时钟定时和第2时钟定时。cpu21判定与控制单元10连接的扩展单元。cpu21在仅有扩展单元41、42连接的情况下切换至第1时钟定时，在仅有扩展单元51、52或者扩展单元41、42、51、52连接的情况下切换至第2时钟定时。

所以，在连接构成第1总线bu1的扩展单元41、42的情况下，由于以第1时钟定时进行动作，因此，能够进行高速的处理。另外，在连接构成第2总线bu2的扩展单元51、52或者扩展单元41、42、51、52的情况下，由于以比第1时钟定时慢的第2时钟定时动作，因此，能够可靠地处理连接的扩展单元。

(2)第1总线bu1是进行串行通信的串行总线，第2总线bu2是进行并行通信的并行总线。所以，能够将通信形态不同的扩展单元41、42、51、52并存地与控制单元10连接并进行处理。

(3)控制单元10具有：内部总线22；在内部总线22连接器14与之间连接的if部24；与内部总线22连接的存储器部23。cpu21经由内部总线22访问存储器部23，并且控制经由内部总线22和if部24与连接器14连接的扩展单元51；与该扩展单元51连接的扩展单元52。cpu21根据if部24和存储器部23，设定第2时钟定时。所以，在具有与内部总线22连接的存储器部23的控制单元10中，能够进行对存储器部23的访问和与控制单元10连接的扩展单元51、52的处理。

(4)cpu21使基准时钟成为1/2m倍(m＝0、1、2……)，生成第1时钟定时。另外，cpu21使第1时钟定时为1/2n倍(n＝0、1、2……)，生成第2时钟定时。例如，cpu21生成与基准时钟相同定时(与基准时钟相同的频率：m＝0)的第1时钟定时。另外，cpu21基于基准时钟，以将第1时钟定时分频(例如2分频：n＝1)的定时生成第2时钟定时。

例如，在与基准时钟不同定时的情况下，有的情况下需要生成第1时钟定时的附加电路。另外，在不将第1时钟定时分频的情况下，有的情况下为了生成第2时钟定时而需要附加电路。因此，在本实施方式中，能够在不需要附加电路的情况下，容易地生成第1时钟定时和第2时钟定时。

另外，上述各实施方式也可以由以下的形态实施。

对于上述实施方式，也可以适当设定第1时钟定时和第2时钟定时。例如，将基准时钟2分频来设定第1时钟定时，并且将基准时钟3分频来设定第2时钟定时。这样设定，也能得到与上述实施方式同样的效果。

在上述实施方式中，在内部总线22连接有存储器部23和if部24，但构成也可以是存储器部23和if部24与互不相同的内部总线连接。这样设定，也能得到与上述实施方式同样的效果。

对于上述实施方式，也可以适当变更与控制单元10的左侧连接的扩展单元的最大台数。另外，也可以适当变更与控制单元10的右侧连接的扩展单元的最大台数。

对于上述实施方式，也可以省略图4所示的输入部25和输出部26的至少一个。

对于上述实施方式，也可以在图4所示的控制单元10适当附加例如网络连接、存储卡等其他功能。

对于上述实施方式，也可以适当变更相对于扩展单元的信道号码。例如，在图4中，可以对于与控制单元10的右侧连接的扩展单元41、42设定信道号码“1”、“2”，在与控制单元10的左侧连接的扩展单元51、52设定信道号码“4”、“5”。另外，可以在扩展单元41、42、51、52设定信道号码“1”、“2”、“3”、“4”(或者在扩展单元51、52、41、42设定信道号码“1”、“2”、“3”、“4”)。

对于上述实施方式，可以将基准时钟分频(2分频以上)并生成第1时钟定时。另外，也可以将基准时钟分频为3分频以上并生成第2时钟定时。

对于上述实施方式，可以将基准时钟倍增(使频率为2n倍(n＝0、1、2……)以上)并生成第1时钟定时。另外，也可以将基准时钟倍增并生成第2时钟定时。

对于上述实施方式，可以将基准时钟倍增并生成第1时钟定时，并且将基准时钟分频并生成第2时钟定时。另外，可以将基准时钟分频并生成第1时钟定时，并且使基准时钟倍增并生成第2时钟定时。

对于上述实施方式，也可以将第1总线和第2总线均作为进行串行通信的串行总线。另外，也可以将第1总线和第2总线均作为进行并行通信的并行总线。