CN101523307B - 故障检测装置以及故障检测方法 - Google Patents

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Abstract

比较部(3)对冗余化的多个输入信号(X0、X1)的极性是否一致进行比较，比较结果存储部(4)每隔在采样周期设定部(12)中设定的采样周期而对比较部(3)的比较结果进行保存，判定部(5)在从最新的比较结果开始按时序顺序与采样数设定部(11)中设定的采样数相应的比较结果中，对表示输入信号(X0、X1)的极性不一致这一情况的不一致比较结果的数量进行计数，在计数值大于或等于判定阈值设定部(13)中设定的判定阈值的情况下，判定为输入信号(X0、X1)异常，在计数值小于判定阈值的情况下，判定为正常。

Description

故障检测装置以及故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种对冗余化的多个输入信号进行判定的故障检测装置、故障检测方法以及故障检测程序，涉及一种故障检测装置、故障检测方法以及故障检测程序，其将对冗余化的多个输入信号进行比较而得到的表示一致或者不一致的比较结果进行过滤，从而判定多个输入信号的正常/异常。 
背景技术
在生产现场构成有下述网络，即，将远程主控站点与多个定序器(远程I/O站点)通过传输电缆等进行连接，在远程主控站点与各远程I/O站点之间进行通信，从而控制与远程I/O站点连接的电磁阀、电动机及传感器等各种设备。即，远程主控站点经由各远程I/O站点对与该远程I/O站点连接的设备进行控制·监视。 
另外，远程I/O站点具有输入检测电路，其检测由用户对按钮、操作杆或开关等输入单元进行了操作这一情况。该输入检测电路对应于一个输入单元(例如按钮)，通过按下按钮使多个开关接通，输出与开关数相应的输入检测信号。即，输入检测电路将对一个输入单元进行了操作这一情况冗余化为多个输入检测信号并进行输出。 
在按钮以及输入检测电路(开关及配线等)正常的情况下，上述冗余化的输入检测信号全部为相同极性，但是，例如在异物进入至输入检测电路的1个开关中、或者与电源或接地线之间的配线发生断线等情况下，冗余化的输入检测信号的至少一个的极性会与其他的输入检测信号不同。作为对上述状态、即冗余化的输入检测信号的异常进行检测的现有技术，具有例如专利文献1。 
在专利文献1中公开了一种与自动化设备的具有冗余性的信号发送器的错误检测识别方法相关的技术，为了对自动化设备的具有双 重冗余性的两个信号发送器的错误进行识别以及位置检测，不仅对导线故障，而且对发送器的错误也高概率地进行自动识别，并检测其位置。 
具体地说，由异或(XOR)元件即差异检测器检测来自两个信号发送器的信号是否一致，在不一致的情况下，启动计时元件而开始测量等待时间T，在等待时间T的测量结束的时刻，判断来自两个信号发送器的信号是否正常。 
专利文献1：特开平5-225481号公报 
发明内容
但是，在上述专利文献1记载的现有技术中，由于在每次检测出输入信号(来自两个发送器的信号)不一致时，都要重新启动计时元件而开始测量等待时间T，所以在由噪声等的影响而频繁出现输入信号不一致的情况下(在测量等待时间T的过程中，再次产生输入信号不一致的情况下)，会重新开始测量等待时间T，存在无法检测故障，或者故障的检测定时延迟的问题。 
为了避免这样的问题，考虑并不在每次检测出不一致时都开始测量等待时间T，而是继续测量等待时间T，在经过等待时间T后，判断输入信号是否正常。但是，在此情况下，产生无法顾及等待时间T期间的输入信号的变化的问题。 
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到一种故障检测装置、故障检测方法以及故障检测程序，其可以与预定时间内的冗余化的输入信号的变化相对应而准确地检测故障。 
为了解决上述课题并实现目的，本发明的特征在于，具有：比较单元，其对冗余化的多个输入信号的极性是否一致进行比较；比较结果存储单元，其每隔预定的采样周期而对比较单元的比较结果进行保存；以及判定单元，其在前述比较结果存储单元所存储的多个比较结果中，使用从最新的比较结果开始按时序顺序与预定的采样数相应的比较结果，对前述冗余化的多个输入信号是否正常进行判断冗余化冗余化。 
发明的效果 
根据本发明，比较单元对冗余化的多个输入信号的极性是否一致进行比较，比较结果存储单元每隔预定的采样周期而对比较单元的比较结果进行保存，判定单元在比较结果存储单元所存储的多个比较结果中，使用从最新的比较结果开始按时序顺序与预定的采样数相应的比较结果，对冗余化的多个输入信号是否正常进行判断冗余化，因此可以对应于从最新的比较结果开始与采样数相应的比较结果的一致、不一致而判断正常/异常。即，具有可以得到如下故障检测装置的效果，该故障检测装置可以对应于与预定的「采样周期×采样数」的时间相应的冗余化的多个输入信号的变化而判断正常/异常。 
附图说明
图1是表示应用本发明所涉及的故障检测装置的网络系统的结构的一个例子的框图。 
图2是表示本发明的故障检测装置的实施方式1的结构的框图。 
图3是用于说明本发明的故障检测装置的实施方式1的动作的时序图。 
图4是用于说明本发明的故障检测装置的实施方式1的动作的时序图。 
图5是表示在进行加权的情况下的故障检测装置的结构的框图。 
图6是用于说明本发明的故障检测装置的实施方式2的动作的时序图。 
图7是表示本发明的故障检测装置的实施方式2的结构的框图。 
图8是表示由用户选择根据判定阈值而判定还是根据判定样式而判定的情况下的故障检测装置的结构的框图。 
图9是表示在图8所示的故障检测装置的判定模式设定部中设定的判定条件以及有无加权的一览的图。 
图10是表示本发明的故障检测装置的实施方式3的结构的框图。 
图11是表示图10所示的第二比较结果存储部的结构的一个例子的图。 
图12是用于说明本发明的故障检测装置的实施方式3的动作的时序图。 
图13是用于说明本发明的实施方式3的故障检测装置检测的事件的图。 
图14是表示本发明的故障检测装置的实施方式4的结构的框图。 
图15是用于说明本发明的故障检测装置的实施方式4的动作的时序图。 
标号的说明 
1设定部 
2时钟生成部 
3比较部 
4比较结果存储部 
5、5a判定部 
6第一比较结果存储部 
7第二比较结果存储部 
8比较结果控制部 
9、9a重置信号生成部 
11采样数设定部 
12采样周期设定部 
13判定阈值设定部 
14判定模式设定部 
15加权设定部 
16样式设定部 
18重置条件设定部 
41-1、41-2、41-3、41-4、41-5、41-n锁存器 
71-1、71-2、71-3、71-m缓冲器 
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明所涉及的故障检测装置、故障检测方法以及故障检测程序的实施方式。另外，本发明并不限定于该实施方式。 
实施方式1 
使用图1～图4说明本发明的实施方式1。图1是表示应用本发明所涉及的故障检测装置的网络系统的结构的一个例子的框图。在图1中，在网络系统中，与作为控制·监视对象的设备81(例如电磁阀或电动机、传感器等)连接的远程I/O站点80和远程主控站点90通过网络91进行连接，远程主控站点90经由远程I/O站点80对设备81进行控制·监视。 
此外，远程I/O站点80具有输入检测电路，其检测由用户对按钮、操纵杆或开关等输入单元进行了操作这一情况，故障检测装置对输入检测电路的异常进行检测。输入检测电路具备多个开关。输入检测电路与一个输入单元(例如按钮)相对应，通过按压按钮而使多个开关接通，输出与开关数相应的输入检测信号。即，输入检测电路将对一个输入单元进行了操作这一情况冗余化为多个输入检测信号并进行输出。因此，在输入单元及输入检测电路正常动作的情况下，多个输入检测信号为相同极性，在输入单元及输入检测电路发生故障的情况下，或者在受到噪声影响的情况下，多个输入检测信号的极性变得不相同。本发明的故障检测装置将如上述所示冗余化的信号作为输入而进行正常/异常的判定。 
图2是表示本发明的故障检测装置的实施方式1的结构的框图。在图2中，故障检测装置具有：比较部3；设定部1，其具有采样数设定部11、采样周期设定部12以及判定阈值设定部13；时钟生成部2；比较结果存储部4，其具有n(1＜n，n为自然数)个锁存器41(表示为41-1～41-n)；以及判定部5。 
比较部3将冗余化的k(1＜k，k为自然数)个输入信号X0～Xk进行比较，判断输入信号X0～Xk是否全部一致。比较部3将比 较结果CMP输出至比较结果存储部4。 
设定部1中设定与故障检测装置的动作相关的各种设定值。设定部1所保存的各种设定值，与连接在远程I/O站点80上的设备81的控制参数相同地，是从远程主控站点90通过通信而进行设定的。即，可以由用户任意地设定。 
采样周期设定部12中设定将来自比较部3的比较结果存储至比较结果存储部4的时钟周期，即比较结果的采样周期。采样数设定部11中设定由判定部5进行正常/异常判定所使用的比较结果的数量，即比较结果的采样数。判定阈值设定部13中设定由判定部5进行正常/异常判定所使用的判定阈值。 
时钟生成部2使用在发送器或远程I/O站点80中所使用的时钟，生成在采样周期设定部12中设定的采样周期的采样时钟，将生成的采样时钟向比较结果存储部4的锁存器41供给。 
比较结果存储部4由n个锁存器41构成移位寄存器，与从时钟生成部2供给的采样时钟的上升沿或下降沿同步地，保存从当前时刻至「n×采样周期」前为止的n个比较结果。在图2中，由于以锁存器41-1、锁存器41-2…锁存器41-n的顺序连接锁存器41，所以在初段的锁存器41-1中保存当前的采样周期中的比较结果，在锁存器41-2中保存一个周期前的采样周期中的比较结果，…，在锁存器41-n中保存(n-1)个周期前的采样周期中的比较结果。锁存器41将所保存的比较结果向判定部5输出。 
判定部5具有计数功能，其在从锁存器41输入的比较结果中，对表示输入信号X0～Xk中的至少一个不一致这一情况的比较结果的数量进行计数，根据表示不一致这一情况的比较结果的计数值、在采样数设定部11中设定的采样数、以及在判定阈值设定部13中设定的判定阈值，进行对输入信号X0～Xk的正常/异常进行判断的阈值判定处理。 
具体地说，判定部5针对从保存当前的比较结果的初段锁存器41-1至与采样数的数相应的锁存器41为止、即从当前的采样周期的时间至「采样数×采样周期」的时间为止的与采样数相应的比较结果中，对表示不一致这一情况的比较结果的数量进行计数。判定部5对计数值和判定阈值进行比较，在计数值大于或等于判定阈值的情况下，判定为异常，在计数值小于判定阈值的情况下，判定为正常。判定部5将判定结果作为输出信号Y而输出。 
参照图3和图4的时序图以及图1，以输入信号的数量为「2」(k＝2)、采样周期为「T」、采样数量为「5」的情况为例，对本发明的故障检测装置的动作进行说明。 
首先，参照图3的时序图对输入信号X0和输入信号X1之间不一致以比过滤处理时间(「采样周期×采样数」的时间，在此情况下为5T)更长的时间连续出现的情况下的故障检测装置的动作进行说明。另外，假定时刻t0之前的锁存器41-1～41-5保存有表示一致的比较结果。 
在时刻t0，由于输入信号X0、X1都为“L”，所以比较部3将比较结果CMP置为表示输入信号X0和输入信号X1一致的比较结果(在此情况下为“L”)。锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP。在此情况下，锁存器41-1～41-5保存“L”。判定部5判断锁存器41-1～41-5的输出(保存值)是否为表示不一致的比较结果(在此情况下为“H”)，对表示不一致的比较结果的数量进行计数。在这里，由于锁存器41-1～41-5的输出全部为“L”，所以不一致计数值为「0」。另外，在图3中还记载有表示一致的比较结果的数量，以用于参考。由于不一致的计数值为「0」，所以在判定阈值为「1」、「3」、「5」中的任意一个的情况下，判定部5都将输出信号Y置为表示正常的“L”。 
在时刻t0至时刻t3的期间，输入信号X0、X1没有变化。因此，从时刻t0开始至每次间隔采样周期T的时刻t1～t3为止，与时刻t0相同。在时刻t3a，输入信号X0从“L”变化为“H”。由此，比较部3将比较结果CMP置为表示输入信号X0与输入信号X1不一致的比较结果(在此情况下为“H”)。 
在时刻t4，锁存器41-2～41-5保存前段锁存器41-1～41-4 的输出(“L”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(“H”)。由此，判定部5的不一致计数值为「1」。在判定阈值为「1」(通过过滤处理进行完全一致判定)的情况下，由于不一致计数值大于或等于判定阈值，所以判定部5将输出信号Y置为表示检测出异常的“H”。在判定阈值为「3」(通过过滤处理进行过半数择多判定)的情况下，以及在判定阈值为「5」(通过过滤处理进行完全不一致判定)的情况下，由于不一致计数值比判定阈值小，所以判定部5将输出信号置为“L”。 
从时刻t3a至时刻t8a，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，所以比较部3将比较信号置为“H”。从时刻t4至时刻t8，每隔采样周期T，锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP。由此，在时刻t4、t5、t6、t7、t8，判定部5使不一致计数值递增至「1」、「2」、「3」、「4」、「5」。在判定阈值为「3」的情况下，在时刻t6，不一致计数值大于或等于判定阈值。由此，判定部5将输出信号Y置为“H”。在判定阈值为「5」的情况下，在时刻t8，不一致计数值大于或等于判定阈值。由此，判定部5将输出信号Y置为“H”。 
在时刻t8a，输入信号X1从“L”变化为“H”。由于输入信号X0和输入信号X1均为“H”，所以比较部3将比较结果CMP置为“L”。锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出(“H”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(“L”)。由此，判定部5的不一致计数值成为「4」。由此，在判定阈值为「5」的情况下，不一致计数值比判定阈值小，判定部5将输出信号Y置为“L”。 
另外，考虑到本发明的故障检测装置是对输入检测电路的故障进行检测的装置，该输入检测电路输出本应是同一信号的多个输入信号X1～Xk，此外，是为了安全而进行冗余化的，所以有时期望即使在检测到异常后已恢复至正常的情况下，也保持为处于异常。由此，判定部5也可以构成为在输出了表示检测到异常的输出信号Y之后， 无论判定结果如何，都保持为输出信号Y。在此情况下，判定部5只要构成为通过从外部输入的重置信号而使输出信号Y变化为表示正常的信号即可。 
下面，参照图4的时序图对输入信号X0和输入信号X1之间不一致没有连续至达到过滤处理时间的情况下的故障检测装置的动作进行说明。另外，假定时刻t0之前的锁存器41-1～41-5保存有表示一致的比较结果。另外，对于与此前参照图3的时序图进行说明的动作相同的动作，省略其详细的说明。 
在时刻t0、t1，由于输入信号X0、X1均为“L”，所以比较部3将比较结果CMP置为“L”。锁存器41-2～41-5保存锁存器41-1～41-4的输出(在此情况下为“L”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(在此情况下为“L”)。由于锁存器41-1～41-5的输出全部为“L”，不一致计数值为「0」，无论判定阈值为「0」、「3」、「5」中的哪一个，判定部5都将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t1a，由于输入信号X0从“L”变为“H”，所以比较部3将比较结果置为“H”。在时刻t2，锁存器41-2～41-5保存锁存器41-1～41-4的输出(在此情况下为“L”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(在此情况下为“H”)。因此，判定部5的不一致计数值成为「1」，判定部5在判定阈值为「1」的情况下，将输出信号Y置为“H”并进行保持，在判定阈值为「3」或者「5」的情况下，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t1a至时刻t3的期间，输入信号X0、X1没有变化。锁存器41-2～41-5保存锁存器41-1～41-4的输出(在此情况下，锁存器41-2保存“H”，锁存器41-3～41-5保存“L”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(在此情况下为“H”)。由此，判定部5的不一致计数值成为「2」，判定部5在判定阈值为「1」的情况下，保持输出信号Y为“H”，在判定阈值为「3」或者「5」的情况下，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t3a，输入信号X1从“L”变为“H”。由此，输入信号X0和输入信号X1均成为“H”。由此比较部3将比较结果CMP置 为“L”。 
在时刻t4，锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出(在此情况下，锁存器41-2保存“H”，锁存器41-3～41-5保存“L”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(“L”)。由于锁存器41-1保存“L”，所以与此前的采样时刻t3相同地，判定部5的不一致计数值为「2」，判定部5在判定阈值为「1」的情况下，保持输出信号Y为“H”，在判定阈值为「3」或者「5」的情况下，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t4a，输入信号X1从“H”变为“L”。由此，输入信号X0和输入信号X1成为不同的值。由此，比较部3将比较结果CMP置为“H”。 
在时刻t5，锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出(在此情况下，锁存器41-2、41-5保存“L”，锁存器41-3、41-4保存“H”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(“H”)。由此，判定部5的不一致计数值变为「3」，判定部5在判定阈值为「1」或「3」的情况下，将输出信号Y保持为“H”，在判定阈值为「5」的情况下，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t5a，输入信号X1从“L”变为“H”。由此，输入信号X0和输入信号X1均成为“H”。由此，比较部3将比较结果CMP置为“L”。 
在时刻t6，锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出(在此情况下，锁存器41-2、41-4、41-5保存“H”，锁存器41-3保存“L”)，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP(“L”)。由此，判定部5的不一致计数值为「3」，判定部5在判定阈值为「1」或「3」的情况下，将输出信号Y保持为“H”，在判定阈值为「5」的情况下，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻5a以后，输入信号X0、X1没有变化。由此，在时刻t5a之后至输入信号X0、X1的一个发生变化为止的期间，比较部3的比较结果CMP保持为“L”。在时刻t6之后的采样时刻，锁存器41-2～41-5保存前段的锁存器41-1～41-4的输出，初段的锁存器41 -1保存比较结果CMP即“L”。由此，在时刻t8，判定部5的不一致计数值为「1」，在时刻t10，判定部5的不一致计数值为「0」。 
如上述所示，在本实施方式1中，由于比较部3对冗余化的多个输入信号X0～Xk的极性是否一致进行比较，比较结果存储部4每隔在采样周期设定部12中设定的采样周期而保存比较部3的比较结果，判定部5在从最新的比较结果开始按时序顺序与采样数设定部11中设定的采样数相应的比较结果中，对表示输入信号X0～Xk的极性不一致这一情况的不一致比较结果的数量进行计数，在计数值大于或等于在判定阈值设定部13中设定的判定阈值的情况下，判定为输入信号X0～Xk异常，在计数值小于判定阈值的情况下，判定为正常，因此可以对应于从最新的比较结果开始按时序顺序与采样数相应的比较结果的一致/不一致的比例而判定正常/异常。即，可以对应于与预定的「采样周期×采样数」的时间相应的输入信号X0～Xk的变化而判定正常/异常。 
另外，在本实施方式1中，由于可以将采样数、采样周期、以及判定阈值从外部设定至采样数设定部11、采样周期设定部12、以及判定阈值设定部13中，因此可以对判定中使用的比较结果的数量、保存比较结果的时间、以及用于正常/异常判定的一致/不一致数量的比例进行变更，可以与应用本装置的系统对应而变更冗余化的输入信号X0、X1的正常/异常的判定基准。 
此外，也可以在对表示输入信号X0、X1的极性不一致这一情况的不一致比较结果的数量进行计数时进行加权。权重是以下述方式设定的，例如，假定信号波形可以部分地由多项式曲线进行近似，使用对该曲线进行拟合的多项式拟合法以依赖于多项式的次数的方式对权重进行设定。 
图5是表示在进行加权的情况下的故障检测装置的结构的框图。在图5中示出的故障检测装置，在前面的图2的故障检测装置的设定部1中添加有判定模式设定部14和加权设定部15。另外，对于与图2中示出的故障检测装置具有相同功能的结构部分，标注相同的标号，省略重复说明。 
在判定模式设定部14中设定表示是否进行加权的模式。在加权设定部15中设定从当前的采样周期开始直至在时序上与采样数相应的采样周期为止的与采样数相应的权重(权重系数)。例如，在采样数为「5」的情况下，设定与锁存器41-1～41-5相关联的权重系数W1～W5。 
在判定模式设定部14中设定为表示不进行加权的「无加权模式」的情况下，判定部5如上所述，将表示输入信号X0、X1的极性不一致这一情况的不一致比较结果作为「1」进行计数，将计数值和判定阈值进行比较而进行正常/异常的判定。在判定模式设定部14中设定为表示进行加权的「加权模式」的情况下，判定部5将表示输入信号X0、X1的极性不一致这一情况的不一致比较结果作为「1」，将与保存该不一致比较结果的锁存器41-1～41-5相关联的权重系数W1～W5相乘后得到的值作为计数值进行计数。然后，将计数值与判定阈值进行比较而进行正常/异常的判定。 
这样，通过对将不一致比较结果乘以权重系数而获得的值进行计数，而按各个采样周期的比较结果的时序进行加权，与对所有比较结果同等地进行处理的情况相比，可以进行更精细的判定。 
另外，在本实施方式1中，对表示输入信号X0～Xk中的至少一个极性不一致这一情况的比较结果进行计数，并与判定阈值进行比较，但也可以对表示输入信号X0～Xk的极性全部一致这一情况的比较结果进行计数，并与判定阈值进行比较。在此情况下，只要判定部5在计数值大于或等于判定阈值的情况下，输出表示正常的输出信号Y，在计数值比判定阈值小的情况下，输出表示异常的输出信号Y即可。 
实施方式2 
参照图6及图7，说明本发明的实施方式2。输入至本发明的故障检测装置中的输入信号是通过对应的一个输入单元的操作，使输入检测电路所具有的多个开关接通而生成的冗余化的信号，该输入检测电路对按钮、操纵杆或者开关等输入单元的操作进行检测。因此，输入信号是模拟信号或者将模拟信号转换为数字信号而得到的信号。在 输入信号为模拟信号的情况下，由比较部3将各个模拟输入信号分别与预定的阈值进行比较，在模拟输入信号大于或等于阈值的情况下判定为“H”，在模拟输入信号小于阈值的情况下判定为“L”，然后判断各个输入信号是否一致。另外，在输入信号为数字信号的情况下，输入检测电路将冗余化的各个模拟信号分别与预定的阈值进行比较，在模拟信号大于或等于阈值的情况下作为“H”，在模拟信号小于阈值的情况下作为“L”，从而生成数字信号。即，无论是输入检测电路和比较部3中的哪一个将由于开关接通而生成的模拟信号转换为数字信号的情况下，都通过与阈值进行比较而决定“H”或“L”。 
在这里，如图6所示，用于将输入信号X0、X1判断为“H”或“L”的阈值为阈值Th，在与输入信号X0对应的模拟信号如点线所示，位于阈值Th和表示“H”的电压值之间的情况下，输入信号X0成为“H”，在与输入信号X1对应的模拟信号如虚线所示，位于表示“L”的电压值和阈值Th之间的情况下，输入信号X1成为“L”。由此，在图6中，在作为采样周期的时刻t0、t1、t5及t9，比较部3输出表示输入信号X0、X1不一致的比较结果，在时刻t2、t3、t4、t6、t7、t8、t10及t11，比较部3输出表示输入信号X0、X1一致的比较结果。由此，在采样数为「5」、判定阈值为「3」、「无加权模式」的条件下，在时刻t0、t6、t7、t8、t10及t11，不一致计数器的计数值为「1」，在时刻t1、t2、t3、t4、t5及t9，不一致计数器的计数值为「2」，判定部5输出表示正常的输出信号Y(在此情况下是“L”)。 
然而，对于作为输入信号X0、X1的源头的模拟信号，两个信号都处于不稳定的状态，并且该状态周期性地连续出现，考虑到上述信号用于对输入检测电路的故障进行检测，该输入检测电路输出本应是同一信号的多个输入信号X1～Xk，此外，是为了安全而进行冗余化的，因此期望可以对上述模拟信号的不稳定状态及周期性的不一致进行检测。 
例如，如果减小判定阈值，例如在对不一致比较结果进行计数的情况下，将判定阈值设定为「1」而以全部一致作为正常，则对于 图6那样的输入信号X0、X1也可以对异常进行检测。但是，在将判定阈值设为「1」的情况下，即使因为由开关特性引起的信号偏差、或者噪声等而导致的不一致仅存在一个，也会检测出异常，每次都不得不使系统停止，无法充分活用基于每个采样周期的比较结果进行的判定。 
为了改善上述问题，在本实施方式2中，利用每个采样周期的比较结果的样式而对冗余化的输入信号的正常/异常进行判定，而不是利用阈值进行判定。 
图7是表示本发明的故障检测装置的实施方式2的结构的框图。图7所示的该实施方式2的故障检测装置，从前面的图2中示出的实施方式1的故障检测装置的设定部1中去掉判定阈值设定部13，添加样式设定部16以取代判定阈值设定部13。在与前面的图2所示的实施方式1的故障检测装置具有相同功能的结构部分上标注相同标号，省略重复说明。 
在样式设定部16中设定判定样式，其表示从当前的采样周期开始直至在时序上与采样数相应的采样周期为止的与采样数相应的一致·不一致。具体地说，例如在采样数为「5」的情况下，登录与锁存器41-1～41-5相关联的判定样式。另外，判定样式也可以是多个。 
判定部5每隔采样周期，对从当前的采样周期开始直至在时序上与采样数相应的采样周期为止的比较结果的样式、和登录在样式设定部16中的判定样式进行比较，在比较结果的样式和判定样式一致的情况下判定为异常，在比较结果的样式和判定样式不一致的情况下判定为正常。另外，在登录在样式设定部16中的判定样式具有多个的情况下，只要在至少与一个判定样式一致的情况下判定为异常即可。 
下面，参照图6的时序图和图7，以输入信号的数量为「2」(k＝2)、采样周期为「T」，采样数为「5」、判定样式为「不一致·一致·一致·一致·不一致(“HLLLH”)」的情况为例，说明本实施方式2的故障检测装置的动作。另外，由于本实施方式2的故障检 测装置与前面的实施方式1的故障检测装置的不同点仅在于判定部5的判定动作，比较部3、时钟生成部2、以及比较结果存储部4的动作相同，因此对于与实施方式1相同的动作，省略其详细说明。 
在时刻t0，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，所以比较部3将比较结果CMP置为表示输入信号X0和输入信号X1不一致的比较结果(在此情况下为“H”)，锁存器41-1保存“H”，锁存器41-2～41-5保存“L”。由此，锁存器41-1～41-5的比较结果的样式按时序成为“HLLLL”。判定部5将设定在样式设定部16中的判定样式“HLLLH”与时序样式“HLLLL”进行比较。由于比较的结果是不一致，所以判定部5将输出信号Y置为表示正常的“L”。 
在时刻t1，因为与时刻t0相同地，输入信号X0、X1不一致，所以比较部3将比较结果CMP置为“H”，锁存器41-1、41-2保存“H”，锁存器41-3～41-5保存“L”。由此，锁存器41-1～41-5的比较结果的样式按时序成为“HHLLL”，由于与判定样式“HLLLH”不一致，所以判定部5将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t2，因为输入信号X0、X1都为“L”，所以比较部3将比较结果置为表示输入信号X0、X1一致的比较结果(在此情况下为“L”)，锁存器41-1、41-4、41-5保存“L”，锁存器41-2、41-3保存“H”。由此，锁存器41-1～41-5的比较结果的样式按时序成为“LHHLL”，由于与判定样式“HLLLH”不一致，所以判定部5将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t3，因为输入信号X0、X1为“L”，所以比较部3将比较结果置为“L”，锁存器41-1、41-2、41-5保存“L”，锁存器41-3、41-4保存“H”。由此，锁存器41-1～41-5的比较结果的样式按时序成为“LLHHL”，由于与判定样式“HLLLH”不一致，所以判定部5将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t4，因为输入信号X0、X1为“L”，所以比较部3将比较结果置为“L”，锁存器41-1～41-3保存“L”，锁存器41-4、41-5保存“H”。由此，锁存器41-1～41-5的比较结果的样式按 时序成为“LLLHH”，由于与判定样式“HLLLH”不一致，所以判定部5将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t5，因为输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，所以比较部3将比较结果置为“H”，锁存器41-1、41-5保存“H”，锁存器41-2～41-4保存“L”。由此，锁存器41-1～41-5的比较结果的样式按时序成为“HLLLH”，与判定样式“HLLLH”一致。由此，判定部5将输出信号置为表示异常的“H”。 
如上述所示，在本实施方式2中，比较部3对冗余化的多个输入信号X0、X1的极性是否一致进行比较，比较结果存储部4每隔在采样周期设定部12中设定的采样周期而保存比较部3的比较结果，判定部5将一致·不一致的样式、和设定在设定部1的样式设定部16中的判定样式进行比较，在一致·不一致的样式与判定样式一致的情况下判定为异常，在一致·不一致的样式与判定样式不一致的情况下判定为正常，该一致·不一致的样式是将从当前的采样周期开始直至在时序上与采样数设定部11中设定的采样数相应的采样周期为止的与采样数相应的比较结果，从当前采样周期的比较结果开始顺次按时序排列而获得的，因此，可以对应于与预定的「采样周期×采样数」的时间相应的输入信号X0、X1的变化而判定正常/异常，同时，可以对于在阈值判定中无法检测的输入信号X0、X1的异常进行检测。 
另外，在本实施方式2中，在将锁存器41-1～41-5保存的比较结果的样式按时序排列而获得的样式与判定样式一致的情况下，判定为异常，在将锁存器41-1～41-5保存的比较结果的样式按时序排列而获得的样式与判定样式不一致的情况下，判定为正常，但也可以在将锁存器41-1～41-5保存的比较结果的样式按时序排列而获得的样式与判定样式一致的情况下，判定为正常，在将锁存器41-1～41-5保存的比较结果的样式按时序排列而获得的样式与判定样式不一致的情况下，判定为异常。另外，由于考虑到在一致时判定为正常的情况下，判定样式的数量变多，所以优选与在前面的实施方式1中说明的阈值判定组合使用。例如即使在通过阈值判定判断为异常 时，在与判定样式一致的情况下，即在特定的样式的情况下，也判定为正常。 
图8是表示由用户选择是根据判定阈值而判定还是根据判定样式而判定的情况下的故障检测装置的结构的框图。图8中示出的故障检测装置构成为，在前面的图5中示出的故障检测装置的设定部1中添加实施方式2的样式设定部16。 
图9示出在图8所示的故障检测装置的判定模式设定部14中设定的判定条件以及有无加权的一览。在判定模式设定部14中设定为进行阈值判定的模式(无加权)的情况下，如前面的实施方式1中说明所示，判定部5对锁存器41的比较结果中表示不一致的比较结果、或者表示一致的比较结果的数量进行计数，将计数值与设定在判定阈值设定部13的判定阈值进行比较，而判定正常/异常。 
在判定模式设定部14中设定为进行阈值判定的模式(有加权)的情况下，如前面的实施方式1中说明所示，判定部5将锁存器41的比较结果中的表示不一致的比较结果、或者表示一致的比较结果作为「1」，将该比较结果乘以与该锁存器41相关联的设定在加权设定部15中的权重系数，对所得到的值进行计数，将计数值与设定在判定阈值设定部13中的判定阈值进行比较，而判定正常/异常。 
在判定模式设定部14中设定为进行样式判定的模式的情况下，如该实施方式2中说明所示，判定部5对将锁存器41的比较结果按时序进行排列而获得的样式与设定在样式设定部16中的判定样式进行比较，判定正常/异常。 
在判定模式设定部14中设定为进行阈值判定(加权有/无)或样式判定的模式的情况下，判定部5根据阈值判定(加权有/无)及样式判定而进行正常/异常的判定，在其中一方的判定结果为异常的情况下，判定为异常。 
在判定模式设定部14中设定为进行阈值判定(加权有/无)及样式判定的模式的情况下，判定部5根据阈值判定(加权有/无)及样式判定而进行正常/异常的判定，在双方的判定结果均为异常的情况下，判定为异常。 
实施方式3 
使用图10～图12说明本发明的实施方式3。在前面的实施方式1中，由于将比较部3判定出的输入信号X0～Xk的比较结果按时序存储在由锁存器41构成移位寄存器的比较结果存储部4中，因此需要与采样数相应的锁存器41。因此，如果采样数增多则锁存器41的数量也变多，存在设备资源过多的问题。 
为了改善上述问题，在本实施方式3中，比较结果存储部由第一比较结果存储部和第二比较结果存储部构成，该第一比较结果存储部中按时序存储比较结果，该第二比较结果存储部中存储用于进行判定的比较结果(不一致或一致)的计数值，即使在采样数较多的情况下，也可以抑制设备资源增加。 
图10是表示本发明的故障检测装置的实施方式3的结构的框图。图10中示出的本实施方式3的故障检测装置中，取代前面的图2中示出的实施方式1的故障检测装置的判定部5而具有判定部5a，并且添加有第二比较结果存储部7、比较结果控制部8、以及重置信号生成部9。在与前面的图2中示出的实施方式1的故障检测装置具有相同功能的结构部分上标注相同的标号，省略重复说明。另外，在图10中示出的第一比较结果存储部6的结构及功能与前面的图2中示出的比较结果存储部4相同。 
第二比较结果存储部7每隔「n×采样周期」，保存从当前时刻至「n×采样周期」前为止的n个比较结果的不一致或一致的数量、即第一比较结果存储部6的锁存器41-1～41-n所保存的比较结果中表示不一致的比较结果的计数值，最多保存m(m为自然数)个。 
图11是表示图10中示出的第二比较结果存储部7的结构的一个例子的图。在图11中，第二比较结果存储部7由通过指针值对m个缓冲器71(表示为71-1～71-m)进行指定的普通的环缓冲器构成。在这里，假定指针值1表示缓冲器71-1、指针值2表示缓冲器71-2、…、指针值m表示缓冲器71-m。 
返回图10，比较结果控制部8对向第二比较结果存储部7写入比较结果计数值、以及从第二比较结果存储部7读取比较结果计数值 进行控制。 
例如在第二比较结果存储部7由前面的图11中示出的环缓冲器构成的情况下，比较结果控制部8在本装置接通电源时或者重置时而执行的初始动作中，基于在采样数设定部11中设定的采样数、在采样周期设定部12中设定的采样周期、以及第一比较结果存储部6的锁存器41的数量，求出所需的缓冲器71的数量、以及将比较结果的计数值存储至第二比较结果存储部7的写入周期。 
如果将第一比较结果存储部6的锁存器41的数量设为n，采样数设为L，则所需的缓冲器71的数量h(h≤m，h为自然数)可以通过下述算式求出。 
h＝(L-n)/n    …(式1) 
如果将第一比较结果存储部6的锁存器41的数量设为n，采样周期设为T，则写入周期Tw可以通过下述算式求出。 
Tw＝n×T    …(式2) 
比较结果控制部8基于通过上述(式1)和(式2)求得的所需的缓冲器71的数量(以下称为有效缓冲器数h)及写入周期、和由时钟生成部2生成的采样周期的采样时钟CLK，生成第二比较结果存储部7的控制信号(写入信号WT、写入指针值WP、读取信号RT、读取指针值RP等)，将生成的控制信号向第二比较结果存储部7输出。另外，将作为控制信号之一的写入信号WT向重置信号生成部9输出。 
更具体地讲，比较结果控制部8每隔写入周期Tw而输出写入信号WT以及写入指针值WP。另外，比较结果控制部8每隔与采样周期T的值相等的读取周期Tr，向第二比较结果存储部7输出读取信号RT和读取指针值RP，使缓存器71保存的值向判定部5a输出。 
判定部5a根据从锁存器41输入的比较结果以及从第二比较结果存储部7输入的值，在从当前时刻开始至「采样数×采样周期」前为止的时间内的比较结果中，求出表示不一致的比较结果的数量，基于求出的数量、采样数设定部11中设定的采样数以及在判定阈值设定部13中设定的判定阈值，进行判断输入信号X0～Xk正常/异常 的阈值判定处理。 
具体地讲，判定部5a具有：计数功能，其在从锁存器41输入的比较结果中，对表示输入信号X0～Xk中的至少一个不一致这一情况的比较结果的数量进行计数；以及求和功能，其将通过该计数功能进行计数而得到的计数值和从第二比较结果存储部7输入的值相加，该判定部5a基于通过该求和功能而得到的值、采样数设定部11中设定的采样数、以及判定阈值设定部13中设定的判定阈值，进行判断输入信号X0～Xk正常/异常的阈值判定处理。 
更具体地说，判定部5a利用计数功能在从保存有当前的比较结果的初段锁存器41-1至最终段的锁存器41-n为止、即从当前的采样周期的时间至「锁存器41的数量n×采样周期」的时间为止的n个比较结果中，对表示不一致的比较结果的数量进行计数，将该计数值作为第一比较结果存储部6的不一致计数值。 
判定部5a利用求和功能将通过计数功能进行计数而得到的第一比较结果存储部6的不一致计数值，和由第二比较结果存储部7保存的不一致计数值、即从写入有最新值的缓冲器71向前算起直至有效缓冲器数h为止的缓冲器7 1中写入的值相加，求出与采样数相应的比较结果中表示不一致的比较结果的计数值(不一致总计数值)。 
判定部5a将通过求和功能而求出的不一致总计数值与判定阈值进行比较，在不一致总计数值大于或等于判定阈值的情况下判定为异常，在不一致总计数值小于判定阈值的情况下判定为正常。判定部5a将判定结果作为输出信号Y进行输出。另外，判定部5a将通过求和功能求出的第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT输出至第二比较结果存储部7。 
重置信号生成部9在由比较结果控制部8将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT保存在第二比较结果存储部7之后，将重置信号RES1输出至锁存器41，使锁存器41的值重置。在此情况下，锁存器41保存的值成为比较结果的表示一致的值。 
参照图12的时序图、图10以及图11，以输入信号数为「2」(k＝2)、锁存器41的数量为「3」(n＝3)、采样周期为「T」、采 样数为「12」的情况为例，针对本发明的故障检测装置的动作进行说明。 
在图12中，由于锁存器数量为「3」、采样数为「12」，所以根据上述(式1)以及(式2)，有效缓冲器数h为「3」，写入周期Tw为「3T」。另外，读取周期Tr为「T」。 
在时刻t0，比较部3将输入信号X0和输入信号X1的比较结果CMP进行输出。在这里，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为表示输入信号X0与输入信号X1不一致的比较结果(在此情况下为“H”)。锁存器41-2、41-3保存前段的锁存器41-1、41-2的输出，初段的锁存器41-1保存比较结果CMP。在此情况下，锁存器41-1保存“H”，锁存器41-2～41-3保存“L”。 
另一方面，比较结果控制部8将读取信号RT设为有效(在此情况下为“H”)，将读取指针值置为「1」、「2」、「3」而使缓冲器71-1～71-3保存的值(在此情况下均为「0」)输出至判定部5a，随后将读取信号RT设为无效(在此情况下为“L”)。 
判定部5a判断锁存器41-1～锁存器41-3的输出是否是表示不一致的比较结果(在此情况下为“H”)，对表示不一致的比较结果的数量进行计数。在这里，锁存器41-1的输出为“H”，锁存器41-2、41-3的输出为“L”，因此表示不一致的比较结果的数量(第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT)成为「1」。 
判定部5a将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT与从缓冲器71-1～71-3输入的值相加，求出不一致总计数值。在这里，由于第一比较结果存储部6的不一致计数值为「1」，从缓冲器71-1～71-3输入的值全部为「0」，所以不一致总计数值成为「1」。另外，在这里，由于判定阈值为「7」，所以判定部5a将输出信号Y置为表示正常的“L”。 
以下，有时将上述时刻t0的一系列动作统称为写入周期内处理动作，上述一系列动作包括：第一比较结果存储处理动作，其使锁存器41-2、41-3保存前段锁存器41-1、41-2的输出，锁存器41 -1保存比较结果COM；第二比较结果输出动作，其使比较结果控制部8控制缓冲器71-1～71-3，而将缓冲器71-1～71-3保存的值向判定部5a输出；以及判定处理动作，其使判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值，并将求出的第一比较结果存储部6的不一致计数值和从缓冲器71-1～71-3输入的值相加而求出不一致总计数值，将该不一致总计数值与判定阈值进行比较而对输出信号Y进行输出。该写入周期内处理动作在每个采样时刻执行。 
在时刻t1，由于不是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，所以与t0相同地，只进行写入周期内处理动作。在这里，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1、41-2保存“H”，锁存器41-3保存“L”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8使缓冲器71-1～71-3保存的值(在此情况下全部为「0」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「2」)和不一致总计数值(在此情况下为「2」)，并对输出信号Y(在此情况下为“L”)进行输出。 
在时刻t2，由于是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，因此在进行写入周期内处理动作之后，进行向第二比较结果存储部7即缓冲器7的写入处理。首先，在时刻t2，与时刻t0、t1相同地进行写入周期内处理动作。 
在这里，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1～41-3保存“H”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8使缓冲器71-1～71-3保存的值(在此情况下全部为「0」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)和不一致总计数值(在此情况下为「3」)，并将输出信号Y(在此情况下为“L”)进行输出。另外，判定部5a将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT值(在此情况下为「3」)向第二比较结果存储部7输出。
在从时刻t2开始的采样时刻中的写入周期内处理动作完成后，在时刻t2a，比较结果控制部8控制写入信号WT以及写入指针值WP，向第二比较结果存储部7的缓冲器71中保存第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT。 
在这里，比较结果控制部8将写入信号WT设为有效(在此情况下为“H”)，将写入指针值设为「1」，从而在缓冲器71-1中保存不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)。在缓冲器71-1保存第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT后，在时刻t2b，比较结果控制部8将写入信号WT设为无效(在此情况下为“L”)。 
在时刻t2b，通过写入信号WT变为无效，而识别出向缓冲器71-1中保存了第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT后，重置信号生成部9将重置信号RES1置为有效(在此情况下为“H”)。由此，将锁存器41-1～41-3的输出重置为比较结果的表示一致的值(在此情况下为“L”)。重置信号生成部9在锁存器41-1～41-3的输出变为“L”后，将重置信号RES1设为无效(在此情况下为“L”)。 
以下，有时将从时刻t2a至时刻t2b的一系列动作统称为写入周期处理动作，上述一系列动作包括：第二比较结果存储处理动作，其使比较结果控制部8控制写入信号WT以及写入指针值WP，使第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT保存在由写入指针值WP示出的缓冲器71中；以及第一比较结果重置处理动作，其使重置信号生成部9将锁存器41-1～41-3的值重置。 
在时刻t3、t4，由于与时刻t0相同地，不是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，因此与时刻t0相同地，只进行写入周期内处理动作。 
在时刻t3，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1保存“H”，锁存器41-2、锁存器41-3保存“L”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2、71-3为「0」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「1」)和不一致总计数值(在此情况下为「4」)，并对输出信号Y(在此情况下为“L”)进行输出。 
另外，在时刻t4，由于输入信号X0、X1都为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“L”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1、41-3保存“L”，锁存器41-2保存“H”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2、71-3为「0」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「1」)和不一致总计数值(在此情况下为「4」)，并对输出信号Y(在此情况下为“L”)进行输出。 
在时刻t5，由于是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，因此与时刻t2相同地，在进行写入周期内处理动作之后，进行向第二比较结果存储部7即缓冲器7的写入处理。首先，在时刻t5，与时刻t0相同地，进行写入周期内处理动作。 
在这里，由于输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1、41-3保存“H”，锁存器41-2保存“L”。另外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2、71-3为「0」))向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「2」)和不一致总计数值(在此情况下为「5」)，并将输出信号Y(在此情况下为“L”)进行输出。另外，判定部5a将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「2」) 向第二比较结果存储部7输出。 
在从时刻t5开始的采样时刻中的写入周期内处理动作完成之后，从时刻t5a开始，进行写入周期处理动作。首先，在时刻t5a，通过第二比较结果存储处理动作，使第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT保存在第二比较结果存储部7的缓冲器71中。在这里，比较结果控制部8将写入指针值WP设为递增1后的值(在此情况下为「2」)，向缓冲器71-2中保存第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「2」)。在向缓冲器71-2保存了第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT之后，在时刻t5b，比较结果控制部8将写入信号WT置为“L”。 
在时刻t5b，通过第一比较结果重置处理动作，重置信号生成部9将重置信号RES1置为“H”，将锁存器41-1～41-3的输出重置为“L”，在锁存器41-1～41-3的输出成为“L”后，将重置信号RES1置为“L”。 
在时刻t6、t7，与时刻t0相同地，只进行写入周期内处理动作。在时刻t6，输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1保存“H”，锁存器41-2、41-3保存“L”。另外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2为「2」，71-3为「0」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「1」)和不一致总计数值(在此情况下为「6」)，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t7，输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1、41-2保存“H”，锁存器41-3保存“L”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2为「2」，71-3为「0」)向判定部5a输出。然后，通 过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「2」)和不一致总计数值(在此情况下为「7」)。在这里，由于判定阈值为「7」，所以判定部5a将输出信号Y置为表示异常的值(这里为“H”)。 
在时刻t8，由于是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，因此与时刻t2相同地，在进行写入周期内处理动作之后，进行向第二比较结果存储部7即缓冲器7的写入处理。首先，在时刻t8，与时刻t0相同地，进行写入周期内处理动作。 
在这里，输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1～41-3保存“H”。另外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2为「2」，71-3为「0」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)和不一致总计数值(在此情况下为「8」)，并将输出信号Y置为“H”。此外，判定部5a将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)向第二比较结果存储部7输出。 
在从时刻t8开始的采样时刻中的写入周期内处理动作完成之后，从时刻t8a开始，进行写入周期处理动作。首先，在时刻t8a，通过第二比较结果存储处理动作，将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT保存在第二比较结果存储部7的缓冲器71中。在这里，比较结果控制部8将写入指针值WP设为递增1后的值(在此情况下为「3」)，向缓冲器71-3中保存第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)。在向缓冲器71-3中保存了第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT之后，在时刻t8b，比较结果控制部8将写入信号WT置为“L”。 
在时刻t8b，通过第一比较结果重置处理动作，重置信号生成部9将重置信号RES1置为“H”，将锁存器41-1～41-3的输出重置为“L”，在锁存器41-1～41-3的输出成为“L”后，将重置信号RES1置为“L”。 
在时刻t9、t1 0，与时刻t0相同地只进行写入周期内处理动作。在时刻t10，输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1保存“H”，锁存器41-2、41-3保存“L”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2为「2」，71-3为「3」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「1」)和不一致总计数值(在此情况下为「9」)，将输出信号Y置为“L”。 
在时刻t10，输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1、41-2保存“H”，锁存器41-3保存“L”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2为「2」，71-3为「3」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值(在此情况下为「2」)和不一致总计数值(在此情况下为「10」)。将输出信号Y置为“H”。 
在时刻t11，由于是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，因此与时刻t2相同地，在进行写入周期内处理动作之后，进行向第二比较结果存储部7即缓冲器71的写入处理。首先，在时刻t11，与时刻t0相同地进行写入周期内处理动作。 
在这里，输入信号X0为“H”，输入信号X1为“L”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”，通过第一比较结果存储处理动作而使锁存器41-1～41-3保存“H”。此外，通过第二比较结果输出处理动作，比较结果控制部8将缓冲器71-1～71-3所保存的值(在此情况下，缓冲器71-1为「3」，缓冲器71-2为「2」，缓冲器71-3为「3」)向判定部5a输出。然后，通过判定处理动作，判定部5a求出第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)和不一致总计数值(在此情况下为「8」)，将输出信号Y置为“H”。另外，判定部5a将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「11」)向第二比较结果存储部7输出。 
在从时刻t11开始的采样时刻中的写入周期内处理动作完成之后，从时刻t11a开始，进行写入周期处理动作。首先，在时刻t11a，通过第二比较结果存储处理动作，将第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT保存在第二比较结果存储部7的缓冲器71中。在这里，比较结果控制部8将写入指针值WP设为递增1后的值(在此情况下为「1」)，向缓冲器71-1中保存第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT(在此情况下为「3」)。在向缓冲器71-1中保存了第一比较结果存储部6的不一致计数值CNT之后，在时刻t11b，比较结果控制部8将写入信号WT置为“L”。 
在时刻t11b，通过第一比较结果重置处理动作，重置信号生成部9将重置信号RES1置为“H”，将锁存器41-1～41-3的输出重置为“L”，在锁存器41-1～41-3的输出成为“L”后，将重置信号RES1置为“L”。 
如上述说明所示，在本实施方式3中，由于比较部3对冗余化的多个输入信号X0～Xk的极性是否一致进行比较，第一比较结果存储部6每隔预定的采样周期，对比较部3的从最新的比较结果开始按时序顺序的n个比较结果进行保存，第二比较结果存储部7按时序顺次对计数值进行保存，该计数值是在第一比较结果存储部6中保存有n个比较结果时，n个比较结果中表示冗余化的多个输入信号X0～Xk中的至少一个极性不一致这一情况的比较结果的数量的计数值，判定部5a将在第一比较结果存储部6中保存的n个比较结果中表示冗余化的多个输入信号X0～Xk中的至少一个极性不一致这一情况的比较结果的计数值，和在第二比较结果存储部7中保存的计数值中 从最新的计数值开始直至与预定的采样数相应为止的计数值相加，而求出比较结果的合计值，在求出的合计值大于或等于预定的阈值的情况下判断为异常，在求出的合计值小于预定的判定阈值的情况下判断为正常，从而即使在采样数很多的情况下，也可以一边抑制设备资源的增加，一边对应于与预定的「采样周期×采样数」的时间相应的输入信号X0～Xk的变化而判定正常/异常。 
另外，在本实施方式3中，以第二比较结果存储部7由环缓冲器构成的情况为例进行了说明，但第二比较结果存储部7并不限于环缓冲器，只要是可以将第一比较结果存储部6即锁存器41保存的表示不一致的值的数量进行保存的存储单元即可，并不限定于环缓冲器。 
另外，在本实施方式3中，对表示输入信号X0～Xk中的至少一个极性不一致这一情况的比较结果进行计数，并与判定阈值进行比较，但也可以对表示输入信号X0～Xk的极性全部一致这一情况的比较结果进行计数，并与判定阈值进行比较。在此情况下，在第二保存结果存储部7中，对第一比较结果存储部6所保存的n个比较结果中表示输入信号X0～Xk的极性全部一致这一情况的比较结果的计数值进行保存，判定部5在计数值大于或等于判定阈值的情况下，输出表示正常的输出信号Y，在计数值小于判定阈值的情况下，输出表示异常的输出信号Y即可。 
实施方式4 
使用图13～图15对本发明的实施方式4进行说明。在前面的实施方式3中，通过第二比较结果存储部7针对由第一比较结果存储部6的锁存器41在每个采样时刻保存的比较结果，将其中表示不一致或者一致的比较结果的计数值进行保存，从而即使在采样数很多的情况下，也可以限制设备资源的增加，对应于与从最新的比较结果开始直至与采样数相应为止的比较结果的一致、不一致的比例，即对应于与预定的「采样周期×采样数」的时间相应的输入信号X0、X1的变化而判定正常/异常。 
但是，在前面的实施方式3中，由于第二比较结果存储部7保存表示不一致或一致的比较结果的计数值，因此失去了比较结果的时序。由于与「采样周期×采样数」相应的时间变长，所以如果失去了比较结果的时序，则产生将因不同事件导致的输入信号的不一致视为同一事件这一问题。
例如在使锁存器41的数量为「50」(n＝50)、采样周期为「20ms 」、有效缓冲器数为「20」(h＝120)的情况下，在第二比较结果存储部7的缓冲器71中保存1s期间的不一致或一致的计数值。在这里，如图13所示，输入信号X0在时刻t0至时刻t2的期间为“H”，在时刻t2至时刻t3的期间为“L”，输入信号X1在时刻t0至时刻t1的期间为“L”，在时刻t1至时刻t3的期间为“H”。在此情况下，从时刻t0至时刻t1和从时刻t2至时刻t3，比较结果均为表示不一致的值，从时刻t1至时刻t2，比较结果为表示一致的值。由此，在第二比较结果存储部7中，在保存从时刻t0至时刻t1和从时刻t2至时刻t3的比较结果的缓冲器中保存「50」，在保存从时刻t1至时刻t2的比较结果的缓冲器中保存「0」。 
在这里，从时刻t0至时刻t1是输入信号X0为“H”而输入信号X1为“L”导致的比较结果为不一致、即事件A，从时刻t2至时刻t3是输入信号X0为“L”而输入信号X1为“H”导致的比较结果为不一致、即事件B，两个事件A、B的不一致是不同的。但是，由于在第二比较结果存储部7中丢失了比较结果的时序，所以无论在事件A和事件B之间是否存在输入信号X0和输入信号X1一致的期间，都将事件A和事件B视为相同事件。 
为了改善上述问题，在本实施方式4中，在事件A和事件B之间的比较结果为一致的期间中，将第一比较结果存储部6以及第二比较结果存储部7的值进行重置，从而区分不同的两个事件而准确地检测不一致事件。 
图14是表示本发明的故障检测装置的实施方式4的结构的框图。图14中示出的本实施方式4的故障检测装置，在前面的图10中示出的实施方式3的故障检测装置的设定部1中添加重置条件设定部18，取代重置信号生成部9而设置有重置信号生成部9a。在与前面的图10中示出的实施方式3的故障检测装置具有相同功能的结构部分上标注相同标号，省略重复说明。 
在重置条件设定部18中设定将第一比较结果存储部6及第二比较结果存储部7所保存的值进行重置的重置条件。重置条件可以为下述三个条件中的任意一个： 
(条件1)比较结果为一致的情况 
(条件2)从当前的采样时刻向前算起直至「y(2≤y，y为自然数)×采样周期」时间前为止的期间，比较结果连续为一致的情况 
(条件3)从当前的采样时刻向前算起直至「y×采样周期」时间前为止的期间，表示一致的比较结果大于或等于重置阈值的情况 
在重置条件设定部18中设定表示不根据上述(条件1)～(条件3)进行重置的设定值、表示根据上述(条件1)进行重置的设定值、表示根据上述(条件2)进行重置的设定值、或者表示根据上述(条件3)进行重置的设定值中的某一个。另外，在设定为表示根据上述(条件2)进行重置的设定值的情况下，还设置表示进行判定的比较结果数量的值y以及重置阈值。另外，在此情况下，将表示进行判定的比较结果数量的值y和充值阈值设定为相等的值。另外，在设定为表示根据上述(条件3)进行重置的设定值的情况下，还设置表示进行判定的比较结果数量的值y以及重置阈值。另外，在重置条件设定部18中设定的设定值，与连接在远程I/O站点80上的设备81的控制参数相同地，从远程主控站点90通过通信而进行设定。即，可以由用户任意设定。 
在前面的图10中示出的实施方式3的重置信号生成部9的功能的基础上，重置信号生成部9a根据在重置条件设定部18中设定的设定值以及从比较部3输入的比较结果CMP，使重置信号RES1成为有效而将第一比较结果存储部6的锁存器41重置，同时，将重置信号RES2以规定期间设为有效，经由比较结果控制部8将第二比较结果存储部7的缓冲器71重置。 
具体地讲，在重置条件设定部18中设定为表示根据上述(条件1)进行重置的设定值的情况下，重置信号生成部9a监视比较部3 输出的比较结果CMP，在比较结果CMP从表示不一致的值变为表示一致的值的情况下，将重置信号RES1、RES2设为有效。 
在重置条件设定部18中设定为表示根据上述(条件2)进行重置的设定值的情况下，重置信号生成部9a具有计数功能，在通过该计数功能进行计数而得到的计数值大于或等于重置阈值的情况下，将重置信号RES1、RES2设为有效，该计数功能是在比较部3输出的比较结果CMP为表示一致的值的情况下使计数值递增，在比较结果CMP表示不一致的情况下将重置值重置。 
另外，在重置条件设定部18中设定为表示根据上述(条件3)进行重置的设定值的情况下，重置信号生成部9a具有计数功能，在通过该计数功能进行计数而得到的计数值与重置阈值一致的情况下，将重置信号RES1、RES2设为有效，该计数功能是针对从当前的采样时刻向前算起直至「y×采样周期」时间前为止的期间，在比较部3输出的比较结果CMP为表示一致的值的情况下使计数值递增。 
另外，将重置信号RES1、RES2设为无效的定时既可以是在重置条件设定部18中设定的设定值所示的条件不成立时，也可以是从将重置信号RES1、RES2设为有效开始经过规定的时间之后。在这里，所谓规定时间是指将锁存器41以及缓冲器71的值进行重置所需的时间。 
另外，在从将重置信号RES1、RES2设为有效开始经过规定的时间后设为无效的情况下，下一次将重置信号RES1、RES2设为有效的定时，也可以是从将重置信号RES1、RES2设为无效开始至比较结果至少一次为不一致之后，重置条件设定部18中设定的设定值所示的条件成立时。 
另外，在这里，对于上述(条件2)以及(条件3)，由重置信号生成部9a对比较结果CMP进行计数，但也可以由判定部5a在对锁存器41保存的不一致或一致的数量进行计数时，根据在重置条件设定部18中设定的设定值，对从当前的采样时刻向前算起直至「y(2≤y，y是自然数)×采样周期」时间前为止的期间中的一致的数量进行计数，并向重置条件设定部18输出。 
另外，在重置条件设定部18中设定为表示不根据上述(条件1)～(条件3)进行重置的值的情况下，重置信号生成部9a只进行前面的重置信号生成部9a的动作。 
下面，参照图15的时序图以及图14，对本实施方式4的故障检测装置的动作进行说明。另外，由于本实施方式4的故障检测装置和前面的实施方式3的故障检测装置的不同点仅在于重置信号生成部9a根据上述(条件1)～(条件3)中的某一个而将重置信号RES1、RES2设为有效的情况下的动作，所以在这里，仅对于不同点的动作，以根据上述(条件1)而将重置信号RES1、RES2设为有效的情况为例进行说明。 
在时刻t1，输入信号X0从“H”变为“L”。因此输入信号X0、X1均成为“L”，比较部3将比较结果CMP置为表示输入信号X0和输入信号X1一致的值(在此情况下为“L”)。 
在重置条件设定部18中，设定为在已设定的上述(条件1)即比较结果CMP表示一致的情况下进行重置。因此，重置信号生成部9a根据比较结果CMP成为“L”而识别出重置条件成立，将重置信号RES1、RES2设为有效(在此情况下为“H”)。 
在重置信号RES1成为“H”后，将锁存器41的输出置为比较结果为一致的值(在此情况下为“L”)。另一方面，在重置信号RES2成为“H”后，比较结果控制部8将写入信号WT设为有效(在此情况下为“H”)，将写入指针值WP设为「1」、「2」、「3」，而向第二比较结果存储部7的所有缓冲器71中写入「0」，从而将缓冲器71重置。 
在时刻t2，输入信号X1从“L”变为“H”。由此输入信号X0和输入信号X1变为不一致，比较部3将比较结果CMP设为表示输入信号X0和输入信号X1不一致的值(在此情况下为“H”)。在比较部3的比较结果CMP成为“H”后，重置信号生成部9a将重置信号RES1、RES2设为无效(在此情况下为“L”)。在重置信号RES2成为“L”后，比较结果控制部8从下一个采样时刻(在这里为时刻t3)开始写入周期Tw的测量。 
在时刻t3，输入信号X0为“L”，输入信号X1为“H”，因此比较部3将比较结果CMP置为“H”。比较结果控制部8由于从时刻t3开始写入周期Tw的测量，所以从该时刻t3至时刻t4，只进行前面的实施方式3中说明的写入周期内处理动作。 
在时刻t4，由于是与向第二比较结果存储部7的缓冲器71进行写入的写入周期一致的采样期间，因此在进行写入周期内处理动作后，进行在前面的实施方式3中说明的写入周期处理动作。 
如上述说明所示，在本实施方式4中，由于在比较部3的比较结果表示冗余化的输入信号X0～Xk的极性全部一致的情况下，在比较部3的比较结果以预定的数量连续表示冗余化的输入信号X0～Xk的极性全部一致的情况下，或者表示冗余化的输入信号X0～Xk的极性全部一致这一情况的比较结果的数量在规定的期间内大于或等于预定数量的情况下，重置信号生成部9a将第一比较结果存储部6以及第二比较结果存储部7进行重置，从而可以区分不同的事件而准确地检测不一致事件。 
具体地说，对于前面的图13中示出的时刻t0至t1的事件A、即输入信号X0为“H”而输入信号X1为“L”时的不一致事件，通过根据时刻t1～t2之间的输入信号X0和输入信号X1的一致而进行重置，从而可以将时刻t2至t3的事件B、即输入信号X0为“L”而输入信号X1为“H”时的不一致事件B和事件A进行区分，可以准确地检测不一致事件。 
另外，在本实施方式4中，由于可以从外部向重置条件设定部18中设定重置条件，所以可以与应用本装置的系统对应而变更用以对事件进行区分的重置条件。 
另外，在实施方式1～4中，以应用在前面的图1所示的远程I/O站点80中的情况为例进行了说明，但本发明的故障检测装置并不限定于远程I/O站点。 
另外，通常在远程I/O站点80中大多搭载有对设备81进行控制·监视的CPU。对于由实施方式1或实施方式2的时钟生成部2、比较部3以及判定部5实现的前述各个功能，由实施方式3的时钟生 成部2、比较部3、判定部5a、比较结果控制部8、以及重置信号生成部9实现的前述各个功能，或者由实施方式4的时钟生成部2、比较部3、判定部5a、比较结果控制部8、以及重置信号生成部9a实现的前述各个功能，也可以通过软件实现，并由远程I/O站点80内的CPU、或者专用的CPU执行。 
工业实用性 
如上所述，本发明所涉及的故障检测装置在对生成冗余化的多个输入信号的电路进行的故障检测中有效，特别适用于对生产现场的远程I/O站点中的冗余化的输入信号进行异常检测。 

Claims (7)

1.一种故障检测装置，其特征在于，具有：
比较单元，其对冗余化的多个输入信号的极性是否一致进行比较；
比较结果存储单元，其每隔预定的采样周期而对比较单元的比较结果进行保存；以及
判定单元，其在前述比较结果存储单元所存储的多个比较结果中，使用从最新的比较结果开始按时序顺序与预定的采样数相应的比较结果，对前述冗余化的多个输入信号是否正常进行判定，
前述判定单元针对与前述采样数相应的比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号的极性全部一致这一情况的比较结果的数量，每隔预定的采样周期进行计数，在计数值大于或等于预定的判定阈值的情况下判定为正常，在计数值小于预定的判定阈值的情况下判定为异常。
2.一种故障检测装置，其特征在于，具有：
比较单元，其对冗余化的多个输入信号的极性是否一致进行比较；
比较结果存储单元，其每隔预定的采样周期而对比较单元的比较结果进行保存；以及
判定单元，其在前述比较结果存储单元所存储的多个比较结果中，使用从最新的比较结果开始按时序顺序与预定的采样数相应的比较结果，对前述冗余化的多个输入信号是否正常进行判定，
前述判定单元针对与前述采样数相应的比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号中的至少一个极性不同这一情况的比较结果的数量，每隔预定的采样周期进行计数，在计数值大于或等于预定的判定阈值的情况下判定为异常，在计数值小于预定的判定阈值的情况下判定为正常。
3.如权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征在于，
前述判定单元对与前述采样数相应的比较结果进行加权后进行计数。
4.如权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征在于，
前述判定单元对比较结果的一致/不一致的样式、和预定的判定样式进行比较，而对正常/异常进行判定，该比较结果的一致/不一致的样式是将存储在前述比较结果存储单元中的与采样数相应的比较结果从最新的比较结果开始按时序顺序排列而获得的。
5.一种故障检测装置，其特征在于，具有：
比较单元，其对冗余化的多个输入信号的极性是否一致进行比较；
第一比较结果存储单元，其每隔预定的采样周期，对前述比较单元的从最新的比较结果开始按时序顺序的n个比较结果进行保存，其中，n是自然数；
第二比较结果存储单元，其按时序顺序对计数值进行保存，该计数值是在前述第一比较结果存储单元保存有n个比较结果时，n个比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号的极性全部一致这一情况的比较结果的计数值；以及
判定单元，其每隔预定的采样周期，将前述第一比较结果存储单元所保存的n个比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号的极性全部一致这一情况的比较结果的计数值，和前述第二比较结果存储单元所保存的计数值中从最新的计数值开始直至与预定的采样数相应为止的计数值相加，求出与前述采样数相应的比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号的极性全部一致这一情况的比较结果的合计值，在求得的合计值大于或等于预定的判定阈值的情况下判定为正常，在求得的合计值小于预定的判定阈值的情况下判定为异常。
6.一种故障检测装置，其特征在于，具有：
比较单元，其对冗余化的多个输入信号的极性是否一致进行比较；
第一比较结果存储单元，其每隔预定的采样周期，对前述比较单元的从最新的比较结果开始按时序顺序的n个比较结果进行保存，其中，n是自然数；
第二比较结果存储单元，其按时序顺序对计数值进行保存，该计数值是在前述第一比较结果存储单元保存有n个比较结果时，n个比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号中的至少一个极性不同这一情况的比较结果的计数值；以及
判定单元，其每隔预定的采样周期，将前述第一比较结果存储单元所保存的n个比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号中的至少一个极性不同这一情况的比较结果的计数值，和前述第二比较结果存储单元中保存的计数值中从最新的计数值开始直至与预定的采样数相应为止的计数值相加，求出与前述采样数相应的比较结果中表示前述冗余化的多个输入信号中的至少一个极性不同这一情况的比较结果的合计值，在求得的合计值大于或等于预定的判定阈值的情况下判定为异常，在求得的合计值小于预定的判定阈值的情况下判定为正常。
7.如权利要求5或6所述的故障检测装置，其特征在于，
还具有重置单元，其在规定的条件成立的情况下，对前述第一以及第二比较结果存储单元中保存的值进行重置，
前述规定的条件为：在前述比较单元的比较结果表示前述冗余化的输入信号的极性全部一致时；在以预定的次数连续成为前述比较单元的比较结果表示前述冗余化的输入信号的极性全部一致时；或者在规定的期间内，表示前述冗余化的输入信号的极性全部一致这一情况的比较结果的数量大于或等于预定数量时。
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