CN102129229B

CN102129229B - 控制系统

Info

Publication number: CN102129229B
Application number: CN201010583275.4A
Authority: CN
Inventors: 松本强; 饭田龙也
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: US8860258B2; JP2011145877A; CN102129229A; US20110169345A1; DE102011002481A1; JP5407882B2

Abstract

提供通过更加简单的结构而可适合安全标准的控制系统。负载驱动系统(100)包括作为输入设备的门开关(11)、电力供给部(12)以及PLC(13)。电力供给部(12)构成为，基于来自门开关(11)的信号，对电动机(2)进行交流电力的供给和对电动机(2)进行交流电力的供给的切断。PLC(13)监视门开关(11)和电力供给部(12)(接触器21)，并且将其监视结果输出到接触器(22)。PLC(13)具有监视设备的功能和输出该监视结果的功能，但不具有执行与安全相关的控制的功能。在由PLC(13)检测出门开关(11)和接触器(21)中的任一个异常的情况下，接触器(22)根据该PLC(13)的监视结果而被切断。

Description

控制系统

技术领域

本发明涉及用于控制负载的驱动的控制系统，特别涉及用于确保机械设备的安全性的控制系统。

背景技术

从以往开始，构筑了为确立生产现场的劳动安全，在确保安全的状态下，对作为机械设备的动力源的负载(例如，电动机等)提供电力的安全电路。一般，以往的安全电路例如包括继电器单元或者控制器等的安全设备而构成。

例如，在特开2005-157665号公报(专利文献1)中，说明了作为安全设备的继电器单元和安全控制器。根据专利文献1，上述继电器单元如下动作。即，继电器单元具有基于来自非常停止开关等的安全开关或者安全门开关等的安全区域传感器的输入信号，监视安全电路的状态的功能，且具有在发生了不正常的情况时用于可靠地切断机械设备的电源的功能。此外，继电器单元具有只要该不正常的原因不消除，就不会再启动机械设备的功能。

此外，在专利文献1中公开的安全控制器如下构成。即，安全控制器包括第1和第2CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)，该第1和第2CPU基于来自安全门开关等的输入设备的安全输入，控制对于磁性接触器(magnetcontactor)等的安全输出控制对象的安全输出。安全控制器作为上述安全输出而提供半导体输出。进而，安全控制器可连接将对应于安全输出的继电器输出输出到安全输出控制对象的增设单元，并且可检测增设单元的异常。

图12是表示以往的安全电路的结构例子的图。参照图12，控制系统200从三相交流电源(交流电源101)对作为负载的电动机102进行驱动电力的供给和驱动电力的供给的切断。电动机102例如用于工厂内的各种机械装置的驱动。

控制系统200包括作为输入装置的门开关111、继电器单元116、接触器121、122。

门开关111是用于检测机械性的外壳(guard)或罩(cover)关闭的情况的开关。安装在门114的操作键115可插拔门开关111。由此，门开关111检测门14的打开关闭。

接触器121、122在作为交流电源101和电动机102之间的供电路径的电源线103中插入连接。继电器单元116基于来自门开关111的信号，使接触器121接通和断开。

继电器单元116还具有监视接触器121、122的功能。例如，在由继电器单元116检测出接触器121的异常的情况下，继电器单元116断开接触器122。由此，对于电动机102的电力的供给被切断，所以电动机102停止。

【专利文献1】(日本)特开2005-157665号公报

在上述的专利文献1中公开的安全设备具有用于检验输入设备和输出设备正常的功能。其理由是为了构筑适合ISO13849-1的类别2的安全电路。

从以往开始，在降低机械的危险的方案中考虑安全防范时，关于危险的大小估计和与其对应的安全系统的性能基准，一般由欧洲标准EN954-1或者以该标准作为基础的国际标准ISO13849-1的“类别(category)”表现。“类别”是指安全控制系统的体系(architecture)(结构)，是立足于以目前开发出的开关和继电器的接点技术为代表的电机构部件的比如确定性的技术的结构。

图13是说明在ISO13849-1中定义的类别的图。参照图13，在ISO13849-1中，规定了“B”、“1”、“2”、“3”、“4”的5阶段的类别。随着类别从“B”进至“4”，性能基准的达成等级变高。

此外，在ISO13849-1的修改版中，作为安全控制系统的评价的指标，定义了被称为“PL(性能等级)”的“a”至“e”的5阶段的指标。PL是在以往的“类别”的概念中加入了“可靠性”、“质量”的概念的指标，评价平均危险侧故障时间(MTTFd)、DCavg(Average Diagnostic Coverage，平均诊断覆盖范围)、公共原因故障(CCF)。根据PL，能够沿着实际的使用状况，定量地评价安全控制系统。

另外，ISO13849-1的修改版的正式名称是“ISO13849-1(Second edition2006-11-01)Safety of machinery Safety-related parts of control systems，Part 1：General principles for design：机械类的安全性-控制系统的安全相关部分-第1部分：用于设计的一般原则)”。以下，有时将ISO13849-1的修改版称为“ISO13849-1：2006”。此外，在没必要特别区分的情况下，将ISO13849-1的旧版和修改版统称为“ISO13849-1”。

在ISO13849-1：2006中，对各个类别要求的安全控制系统的要件不能与旧版的内容替代。其中，将各个安全控制系统以I(输入设备)、L(逻辑运算设备)、O(输出设备)的3部分为轴，为容易弄清各个特征而进行了图示。

图14是用于说明在ISO13849-1：2006中表示的、对各个类别要求的安全控制系统的要件的方框图。

参照图14，对类别B、类别1应用的结构可由I、L、O实现。对类别2应用的结构，例如可通过在上述I、L、O中加入TE(检查设备)而实现。另外，对类别2应用的结构，例如可通过I、O、TE而实现。OTE是用于实现基于TE的输出的动作的功能。OTE例如既可以是包含在O(输出设备)的功能，也可以是不同于上述I、L、O的装置的功能。

对类别3、4应用的结构可通过对上述I、L、O进行双重化而实现。类别4与类别3的不同点在于，类别4要求比类别3高的检测能力，但在结构方面与类别3相同。

如图14所示，在类别2的要求事项中，包括检验输入设备和输出设备正常的事项。由于上述继电器单元或者安全控制器等的安全设备具有这样的检验功能，所以是适合ISO13849-1的类别2的设备。

另外，虽然在图12中未图示，但在控制系统中的一般的控制，例如通过通用的PLC(Programmable logic controller，可编程逻辑控制器)而执行。该通用PLC与有关安全的控制无关。这是因为在由通用PLC执行了有关安全的控制的情况下，不能使控制系统满足上述安全标准(ISO13849-1的类别2)。

图15是用于说明在ISO13849-1：2006中定义的性能等级的评价方法的曲线图。参照图15，为评价PL而使用类别(在图15中用“Cat”表示)、MTTFd、DCavg以及CCF的4个参数。

如图15所示，例如可达到性能等级“c”的参数的组合有多个。换言之，根据上述4个参数的适当的组合，可达到期望的性能等级。因此，可以称为根据ISO13849-1：2006，与作为旧版的ISO13849-1：1999相比，构筑安全系统时的自由度提高。

如上所述，ISO13849-1是用于进行有关安全的控制的标准。但是在ISO13849-1中，并没有规定用于满足要求事项的具体的实现方法。因此，难以将在ISO13849-1中规定的功能区分为必须由安全设备实现的功能和也能够由一般的控制设备(例如上述的通用PLC)实现的功能。因此，如上述专利文献1和图12中说明那样，以往通过专用的安全设备实现了在ISO13849-1的类别2中规定的功能。

但是，在安全设备或者安全部件中，一般使用受到第3方认证的产品。即，由于安全专用设备是与通用产品不同的特殊产品，所以其价格倾向于高。

另一方面，如图15所示那样，认为通过ISO13849-1：2006构筑安全系统时的自由度变高。但是，根据以往的技术，通过使用专用的安全设备来构筑安全系统。因此，不仅安全系统的构筑所需的费用变高，系统的结构也受到限制。

发明内容

本发明的目的在于，提供通过更加简单的结构而可适合安全标准的控制系统。

若概述本发明，则其为遵照ISO13849-1的类别2的控制系统，其包括输入设备、电力供给部以及监视装置。输入设备产生表示负载的动作的许可和禁止的信号。电力供给部构成为，在根据来自输入设备的输入信号而许可了负载的动作时，对负载提供驱动电力，而在根据输入信号而禁止了负载的动作时，切断对于负载的驱动电力的供给。监视装置构成为，监视输入设备和电力供给部。在监视装置的监视结果表示输入设备和电力供给部中的任一个的异常的情况下，电力供给部切断对于负载的驱动电力的供给。

优选地，输入设备包括：第1信号产生部，生成作为输入到电力供给部的输入信号的第1信号；以及第2信号产生部，生成表示负载的动作的许可和禁止的第2信号。电力供给部输出表示电力供给部对于负载的驱动电力的供给和驱动电力的供给的切断的第3信号。监视装置基于第2和第3信号，监视输入设备和电力供给部。

优选地，监视装置在许可了负载的动作的情况下和禁止了负载的动作的情况下，分别监视第2信号变化的定时与第3信号变化的定时之间的时间差。

优选地，当检测出时间差在规定时间以内时，监视装置检测出输入设备和电力供给部正常。

优选地，在第3信号的状态变化为表示切断了对于负载的驱动电力的供给之后在基准时间以内，第2信号的状态未变化为表示禁止负载的动作的情况下，监视装置检测输入设备的异常。

优选地，在第2信号的状态变化为表示许可负载的动作之后在基准时间以内，第3信号的状态未变化为表示对于负载的驱动电力的供给的情况下，监视装置检测电力供给部的异常。

优选地，电力供给部包括在负载和电源之间的供电路径插入连接的第1和第2接触器。第1接触器包括：第1继电器，设置在供电路径，根据第1信号而成为打开状态和关闭状态；以及第2继电器，通过与第1继电器独立地打开关闭，从而产生第3信号。

优选地，控制系统还包括：控制装置，根据来自输入设备的输入信号，将第1继电器控制为打开状态和关闭状态。

优选地，负载是电动机。电力供给部是用于驱动电动机的伺服驱动器。

根据本发明，能够实现既能够简化控制系统的结构，又能够适合安全标准的控制系统。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的控制系统的结构图。

图2是用于连接电动机和电源线之间的电连接的图。

图3是用于说明图1所示的门开关的主要部分的结构的示意图。

图4是用于说明图1所示的接触器的主要部分的结构的示意图。

图5是用于说明在门开关和电力供给部都正常的情况下的控制系统的动作的时序图。

图6是用于说明在门开关异常的情况下的控制系统的动作的时序图。

图7是用于说明在图1所示的接触器21异常的情况下的控制系统的动作的时序图。

图8是本发明的实施方式2的控制系统的结构图。

图9是本发明的实施方式3的控制系统的结构图。

图10是本发明的实施方式4的控制系统的结构图。

图11是表示了图10所示的束传感器(beam sensor)的结构的示意图。

图12是表示了以往的安全电路的结构例子的图。

图13是说明在ISO13849-1中定义的类别的图。

图14是用于说明由ISO13849-1：2006所示的、在各个类别中要求的安全控制系统的要件的方框图。

图15是用于说明在ISO13849-1：2006中定义的性能等级的评价方法的曲线图。

标号说明

1、101交流电源；2、102电动机；3、103电源线；11、111门开关；12电力供给部；13PLC；14、114门；15、115操作键；16、116继电器单元；17伺服驱动器；18束传感器；18a投光器；18b受光器；18c光束；21、22、121、122接触器；23电路保护器；31、32开关；41～44继电器；100、100A、100B、100C、200控制系统；L1、L2、L3线

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对于图中相同或者相等的部分赋予相同的标号，不重复其说明。

【实施方式1】

图1是本发明的实施方式1的控制系统的结构图。参照图1，控制系统100进行从交流电源1对于作为负载的电动机2的驱动电力的供给和驱动电力的供给的切断。电动机2例如是AC伺服电动机。

交流电源1作为电动机2的驱动电力而输出三相交流。电动机2的用途并没有特别限定，电动机2例如用于驱动工厂内的各种机械装置。

控制系统100包括作为输入设备的门开关11、电力供给部12以及PLC13。

门开关11是检测机械性的外壳或罩关闭的情况的开关。安装在门14的操作键15可插拔门开关11。由此，门开关11检测门14的打开关闭，并且将表示该门14的打开关闭的信号输出到电力供给部12和PLC13。

另外，门开关的结构并不限定于上述，例如门开关也可以构成为通过非接触方式检测门的打开关闭。在非接触式的门开关的情况下，门开关构成为如下：例如在专用的致动器(actuator)接近门开关主体时，门开关的输出接通，而在该致动器远离门开关主体时，门开关的输出断开。

电力供给部12构成为，基于来自门开关11的信号，对电动机2进行交流电力的供给和对电动机2进行交流电力的供给的切断。在本实施方式中，电力供给部12包括在作为交流电源1和电动机2之间的供电路径的电源线3插入连接的接触器21、22。接触器21根据来自门开关11的信号而被接通断开。另一方面，接触器22根据来自PLC13的信号而被断开。“接触器接通”意味着接触器为关闭状态(导通状态)，“接触器断开”意味着接触器为打开状态(非导通状态)。

电力供给部12也可以代替接触器21、22，包括将接触器和进行电动机2的过负载保护的热动继电器(thermal relay)进行组合的电磁开闭器(磁性开关)。若在电动机成为过负载，且过电流流过某一时间以上，则热动继电器动作为将接触器开路。

图2是用于具体地说明电动机和电源线的电连接的图。参照图2，电源线3包括线L1、L2、L3。线L1、L2、L3例如是分别对应于三相交流的R相、S相和T相的线。电动机2经由接触器21、22和电路保护器(circuit breaker)23而连接到电源线3。另外，即使是没有设置保护器23的结构也可包含在本实施方式中。

返回到图1，PLC13监视门开关11和电力供给部12(具体地说是接触器21)，并且将其监视结果输出到接触器22。

在由PLC13检测出门开关11和接触器21中的任一个异常的情况下，接触器22根据该PLC13的监视结果(检测结果)而断开。通过接触器22断开，电力供给部12切断对于电动机2的驱动电力的供给。

PLC13是通用的PLC，通过执行基于预先准备的程序的处理，作为监视装置起作用。另外，PLC13具有监视设备的功能和输出其监视结果的功能，但不具有执行有关安全的控制的功能。其理由在于，在通过通用的PLC执行了有关安全的控制的情况下，控制系统100的结构不适合ISO13849-1的类别2。通过将PLC13的功能特定为上述的功能，控制系统100具有遵照ISO13849-1的类别2的结构。具体地说，门开关11、接触器21、PLC13以及接触器21分别实现在应用于ISO13849-1的类别2的结构中的I、TE、O、OTE的功能。

如图15所示，根据ISO13849-1：2006，类别2中可达到的PL(性能等级)成为“a”～“d”。因此，根据实施方式1，能够构筑可适合ISO13849-1：2006的性能等级“a”～“d”的系统。

另外，从门开关11至接触器21的输入信号对应于本发明中的“第1信号”。从门开关11至PLC13的输入信号对应于本发明的“第2信号”。从接触器21至PLC13的输入信号对应于本发明的“第3信号”。

图3是用于说明图1所示的门开关的主要部分的结构的示意图。参照图3，门开关11包括开关31、32。在门开关11的正常时，开关31、32互补地动作。例如，通过门14关闭而操作键15插入门开关11的情况下，开关31接通且开关32断开。另一方面，通过门14打开而操作键15从门开关11拔出的情况下，开关31断开且开关32接通。

开关31的一端被提供DC电压(例如24V)，从开关31的另一端输出作为安全输出的信号(第1信号)。该安全输出成为用于使接触器21接通断开的信号。开关32的一端被提供上述DC电压，通过开关32而产生的信号(第2信号)被提供给PLC13。

图4是用于说明图1所示的接触器的主要部分的结构的示意图。参照图4，接触器21、22分别包括作为主接点的继电器41～43、作为辅助接点的继电器44。

继电器41～43分别设置在三相的电源线3中对应于各相的电源线上。继电器44与继电器41～43连动。在本实施方式中，继电器44用于输出表示接触器的动作状态的信号而使用。

继电器44与继电器41～43互补地动作。在继电器41～43为打开状态时，继电器44为关闭状态。而在继电器41～43为关闭状态时，继电器44为打开状态。继电器44的一端被提供DC电压(例如24V)，从继电器44的另一端输出表示接触器的状态的信号。通过接触器21的继电器44而产生的信号(第3信号)输入到PLC13。接触器21的继电器41～43构成为，设置在供电路径，且根据来自门开关11的安全输出(第1信号)而成为打开状态和关闭状态。接触器21的继电器44通过与继电器41～43独立(互补)地打开关闭，产生信号(第3信号)。即，继电器41～43相当于本发明的“第1继电器”，继电器44相当于本发明的“第2继电器”。

另外，图4所示的继电器例如通过机械式继电器而实现。其中，各个继电器还可以通过半导体元件(例如，晶体管、固体继电器等)实现。

图5是用于说明在门开关和电力供给部都正常的情况下的控制系统的动作的时序图。另外，在以下说明的动作中，只要没有特别说明，接触器22是关闭状态。

参照图5，首先，说明在门开关11为打开状态的情况，即门打开的情况。从门开关11输入至接触器21的信号(第1信号)的电平是L(逻辑低)电平。即，第1信号表示电动机2的动作被禁止的情况。

因此，接触器21(作为主接点的继电器41～43的状态)为打开状态且从交流电源1至电动机2的驱动电力的供给被切断。因此，从电动机2的动力输出被停止。

从门开关11输入至PLC13的信号(第2信号)也表示电动机2的动作被禁止的情况。其中，由于第2信号的电平与第1信号的电平相反，所以成为H(逻辑高)。

由于接触器21的主接点为打开状态，所以接触器21的辅助接点为关闭状态。因此，从接触器21输入至PLC的信号(第3信号)的电平为H电平。此时，第3信号表示对于电动机2的驱动电力的供给被切断的情况。

在时刻t1，门14关闭。由此，从门开关11输入至接触器21的信号的电平从L电平变换为H电平。即，第1信号表示电动机2的动作的许可，由于根据第1信号，接触器21成为关闭状态，所以从交流电源1对电动机2提供电力。因此，电动机2输出动力。

此时，从门开关11输入至PLC13的第2信号电平以及从接触器21输入至PLC13的第3信号的电平都从H电平变化为L电平。即，第2信号表示电动机2的动作的许可，且第3信号表示对于电动机2的驱动电力的供给。

PLC13检测在来自门开关11的第2信号的电平从H电平变化为L电平的定时开始的规定时间以内，来自接触器21的第3信号的电平从H电平变化为L电平的情况。此时，PLC检测门开关11和电力供给部12(接触器21)都正常的情况，并且将对于接触器22(实现OTE功能的设备)的输出信号的电平保持为L电平。由于从PLC13至接触器22的输出信号为L电平，所以接触器22保持关闭状态。即，从PLC13至接触器22的输出信号表示门开关11和接触器21正常的情况。

接着，在时刻t2，门14打开。此时，从门开关11输入至接触器21的信号的电平从H电平变化为L电平。即，来自门开关11的第1信号表示电动机2的动作的禁止。由于接触器21根据第1信号而成为打开状态，所以对于电动机2的驱动电力的供给被切断。因此，电动机2停止。

从门开关11输入至PLC13的第2信号的电平以及从接触器21输入至PLC13的第3信号的电平都从L电平变化为H电平。与在时刻t1中的监视同样地，PLC13检测在来自门开关11的第1信号从L电平变化为H电平的定时开始的规定时间以内，来自接触器21的第3信号的电平从L电平变化为H电平的情况。此时，PLC检测门开关11和电力供给部12(接触器21)都正常的情况，并且将对于接触器22的输出信号的电平保持为L电平。

这样，PLC13基于来自门开关11的第2信号以及来自接触器21的第3信号，监视门开关11和接触器21的双方。具体地说，PLC13在许可了电动机2的动作的情况(时刻t1)和禁止了电动机2的动作的情况(时刻t2)下，分别监视第2信号变化的定时与第3信号变化的定时之间的时间差。通过检测该时间差在规定时间以内的情况，PLC13检测门开关11和接触器21的双方正常的情况。

接触器21根据来自门开关11的信号而动作。因此，接触器21比门开关11的动作稍微延迟而动作。上述“规定时间”被设定为可忽略这样的稍微延迟的时间(例如数十毫秒左右)的大小的值(例如数百毫秒左右)。

图6是用于说明在门开关异常的情况下的控制系统的动作的时序图。参照图6，由于在时刻ta以前的控制系统的动作与上述的动作相同，所以在这里不重复详细的说明。在时刻ta，门14打开，所以从门开关11输入至接触器21的第1信号的电平从H电平变化为L电平。即，第1信号表示电动机2的动作的禁止。由于接触器21根据第1信号而成为打开状态，所以电动机2停止。

在时刻ta，从接触器21输入至PLC13的第3信号的电平从L电平变化为H电平。即，第3信号的状态变化为表示切断了对于电动机2的驱动电力的供给的状态。但是，从门开关11输入至PLC13的第2信号的电平在时刻ta之后也一直是L电平。即，第2信号的状态不会变化为电动机2的动作被禁止的状态(H状态)。

PLC13监视在来自接触器21的输入信号的电平变化的时刻(时刻ta)开始的规定时间T1期间，来自门开关11的输入信号的电平是否从L电平变化为H电平。由于门开关11的异常，所以即使从时刻ta经过了规定时间T1，来自门开关11的第2信号的电平也一直是L电平而不会变化。因此，PLC13将输出信号的电平从L电平变化为H电平。

通过从PLC13输出的信号的电平变化为H电平，接触器22成为打开状态。由于接触器22成为打开状态，即使接触器21为关闭状态，也不会对电动机2提供电力。因此，在时刻ta以后，电动机2一直停止。

这样，在由PLC13检测出在作为输入设备的门开关11存在异常的情况下，接触器22基于PLC13的监视结果，切断从交流电源1至电动机2的电力的供给。因此，在输入设备的异常时，电动机2停止。

图7是用于说明在图1所示的接触器21异常的情况下的控制系统的动作的时序图。参照图7，时刻tb以前的控制系统的动作与图5所示的动作相同，所以在这里不重复详细的说明。由于在时刻tb，门14关闭，所以从门开关11输入至接触器21的第1信号的电平从L电平变化为H电平。即，第1信号表示电动机2的动作的许可。由于接触器21根据第1信号而成为关闭状态，所以对电动机2提供驱动电力。因此，电动机2输出动力。

在时刻tb，从门开关11输入至PLC13的第2信号的电平从H电平变化为L电平。即，第2信号的状态变化为表示许可了电动机2的动作的状态。但是，从接触器21输入至PLC13的第3信号的电平在时刻tb之后也一直是H电平。即，第3信号的状态不会变化为对电动机2提供驱动电力的状态(L电平)。

PLC13监视在来自门开关11的输入信号的电平变化的时刻(时刻tb)开始的规定时间T2期间，来自接触器21的输入信号的电平是否从H电平变化为L电平。但是，由于接触器21的异常，所以即使从时刻tb经过了规定时间T2，来自接触器21的第3信号的电平也一直是H电平而不会变化。因此，PLC13将输出信号的电平从L电平变化为H电平。

与图6所示的动作相同地，由于从PLC13输出的信号的电平为H电平，所以接触器22成为打开状态。由此，电动机2停止。电动机2在时刻tb开始的规定时间T2期间输出动力，但在此以后停止。

这样，在由PLC13检测出在接触器21中存在异常的情况下，接触器22基于PLC13的监视结果，切断从交流电源1至电动机2的电力的供给。因此，在电力供给部12(接触器21)的异常时，电动机2也会停止。

如已经说明的那样，应用于ISO13849-1的类别2的结构可通过I(输入设备)、O(输出设备)以及监视它们的TE(检查设备)实现。根据实施方式1，控制系统包括作为输入设备的门开关11、作为输出设备的接触器21以及作为检查设备的通用PLC13。因此，根据实施方式1，能够构筑遵照ISO13849-1的类别2的控制系统。

进而，根据实施方式1，通用PLC具有输入设备和输出设备的检查(监视功能)。因此，即使不使用安全控制器这样的专用的安全控制设备，也能够实现遵照ISO13849-1的类别2的控制系统。因此，根据实施方式1，能够通过简单的结构，构筑可适合安全标准的控制系统。

进而，根据实施方式1，由于能够降低高价的安全控制设备，所以能够降低控制系统的成本。

【实施方式2】

图8是本发明的实施方式2的控制系统的结构图。参照图8和图1，控制系统100A与控制系统100的不同点在于，还包括继电器单元16。控制系统100A的其他部分的结构与控制系统100的对应的部分的结构相同，所以之后的说明不再重复。另外，在实施方式2中，PLC13不仅监视门开关11和接触器21，还监视继电器单元16。

继电器单元16既是用于将接触器21接通和断开的控制装置，也是安全设备。在实施方式2中，受到来自门开关11的信号的继电器单元16对接触器21进行接通和断开。即，与实施方式1相同地，在实施方式2中，接触器21也根据来自门开关11的第1信号而打开关闭。

控制系统100A的动作基本上与实施方式1的控制系统100的动作相同，具体地说，与图5～图7所示的动作相同。其中，如上所述那样，接触器21根据继电器单元16而接通断开。

在通过关闭门14而设置在门14上的操作键15插入门开关11的情况下，继电器单元16将输出到接触器21的信号的电平设定为H电平。另一方面，在通过打开门14而操作键15从门开关11拔出的情况下，继电器单元16将输出到接触器21的信号的电平设定为L电平。即，继电器单元16输出与从门开关11输入的第1信号的电平相同电平的信号。

如以上说明那样，在实施方式2中与实施方式1相同地，由通用的PLC监视输入设备和输出设备。因此，根据实施方式2，与实施方式1相同地，能够获得可通过简单的结构，实现可适合安全标准的控制系统的效果。

【实施方式3】

图9是本发明的实施方式3的控制系统的结构图。参照图9和图1，控制系统100B与控制系统100的不同点在于，包括伺服驱动器17来代替由接触器21和接触器22构成的电力供给部12。控制系统100A的其他部分的结构与控制系统100的对应的部分的结构相同，所以之后的说明不再重复。

另外，在实施方式3中，伺服驱动器17实现对电动机2提供驱动电力的功能和切断对于电动机2的驱动电力的供给的功能。此外，伺服驱动器17实现在ISO13849-1的类别2的结构中的至少O、OTE的功能。

PLC13监视门开关11和伺服驱动器17，并且将其监视结果输出到伺服驱动器17。

伺服驱动器17基于来自门开关11的第1信号，进行对于电动机2的驱动电力的供给和驱动电力的切断。在来自门开关11的第1信号表示门14关闭(即，许可了电动机2的动作)的情况下，伺服驱动器17将来自交流电源1的电力提供给电动机2。另一方面，在来自门开关11的第1信号表示门14打开(即，禁止了电动机2的动作)的情况下，伺服驱动器17切断从交流电源1至电动机2的电力的供给。伺服驱动器17将表示对于电动机2的电力的供给和电力的供给的切断的信号(第3信号)输出到PLC13。

PLC13根据来自门开关11的第2信号和来自伺服驱动器17的第3信号，监视门开关11和伺服驱动器17。PLC13在检测出门开关11的异常或者伺服驱动器17的异常的情况下，将表示其检测结果的信号发送到伺服驱动器17。伺服驱动器17根据来自PLC13的信号，切断从交流电源1至电动机2的电力的供给。

控制系统100B的动作与实施方式1的控制系统100的动作相同，具体地说，与图5～图7所示的动作相同。如图5～图7所示的“接触器21的关闭状态”在实施方式3中对应于通过伺服驱动器17对电动机2提供电力的状态。此外，如图5～图7所示的“接触器21的打开状态”在实施方式3中对应于通过伺服驱动器17切断了从交流电源1至电动机2的电力的供给的状态。此外，如图5～图7所示的“PLC输入(来自接触器21的第3信号)”在实施方式3中对应于从伺服驱动器17输入至PLC13的信号。

在PLC13检测出门开关11的异常或者伺服驱动器17的异常的情况下，PLC13将对于伺服驱动器17的输出信号的电平从L电平变更为H电平。由此，伺服驱动器17切断从交流电源1至电动机2的电力的供给。

如以上说明那样，在实施方式3中，与实施方式1相同地，由通用的PLC监视输入设备和输出设备(在实施方式3中伺服驱动器)。因此，根据实施方式3，与实施方式1相同地，能够获得可通过简单的结构，实现可适合安全标准的控制系统的效果。

【实施方式4】

图10是本发明的实施方式4的控制系统的结构图。参照图10和图8，控制系统100C与控制系统100A的不同点在于，包括束传感器18来代替门开关11。控制系统100C的其他部分的结构与控制系统100A的对应的部分的结构相同，所以之后的说明不再重复。

图11是表示图10所示的束传感器的结构的示意图。参照图11，束传感器18包括投光器18a和受光器18b。投光器18a发出光束18c。受光器18b接受该光束18c。在受光器18b接受到光束18c时，受光器18b将H电平的信号输出到继电器单元16。另一方面，在人通过投光器18a和受光器18b之间的情况下，由于光束18c被遮挡，所以受光器18b不能接受光束18c。此时，受光器18b将L电平的信号输出到继电器单元16。

另外，在图11中，作为束传感器，例示了从投光器沿着一个光轴射出光束的单束传感器，但束传感器也可以是如安全光帘(safety light curtain)这样的多光轴光电传感器。

返回到图10，在实施方式4中，通过接受到来自束传感器18的信号的继电器单元16，接触器21被接通和断开。进而，PLC13基于来自继电器单元16的信号，检测束传感器18的异常。在这些点上，实施方式4与实施方式2不同。

在继电器单元16从束传感器18接受到L电平的信号的情况下(人遮挡了光束的情况下)，继电器单元16将L电平的信号输出到接触器21，并且将H电平的信号输出到PLC13。另一方面，在继电器单元16从束传感器18接受到H电平的信号的情况下(由于在投光器和受光器之间没有人，所以受光器接受到光束的情况下)，继电器单元16将H电平的信号输出到接触器21，并且将L电平的信号输出到PLC13。即，控制系统100C的动作与实施方式1的控制系统100的动作相同，具体地说，与图5～图7所示的动作相同。

由于实施方式4的控制系统100C具有上述的结构，所以与实施方式1的控制系统100相同地动作。即，实施方式4也与实施方式1相同地，由通用的PLC来监视输入设备(在实施方式4中束传感器和继电器单元)和输出设备。因此，根据实施方式4，与实施方式1相同地，能够获得可通过简单的结构，实现可适合安全标准的控制系统的效果。

另外，在束传感器18能够与门开关11相同地输出两个信号(在一个信号的电平为H电平时，另一个信号的电平成为L电平)的情况下，也可以与实施方式1相同地，该两个信号中的一个输入到接触器21，而另一个信号输入到PLC13。由此，能够从控制系统100C省略继电器单元16，所以能够实现控制系统的成本的进一步降低。

此外，在上述的各个实施方式中，作为负载，表示了根据来自交流电源的交流电力来动作的电动机。但是，负载也可以根据来自直流电源的直流电力来动作。进而，负载的种类也并不限定于电动机。例如，负载也可以是加热器。

应认为本次公开的实施方式在全部方面只是例示，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书的范围表示，而不是上述的说明，试图包含与权利要求书的范围等同的含义和范围内的全部变更。

Claims

1.一种控制系统，遵照ISO13849-1的类别2，其包括：

输入设备，产生表示负载的动作的许可和禁止的信号；

电力供给部，构成为在根据来自所述输入设备的输入信号而许可了所述负载的动作时，对所述负载提供驱动电力，而在根据所述输入信号而禁止了所述负载的动作时，切断对于所述负载的所述驱动电力的供给；以及

监视装置，构成为监视所述输入设备和所述电力供给部，

所述电力供给部包括第1接触器和第2接触器，所述第1接触器构成为在根据所述输入信号而禁止了所述负载的动作时，切断所述驱动电力的供给，所述第2接触器构成为在所述监视装置的监视结果表示所述输入设备和所述第1接触器中的任一个的异常的情况下，切断对于所述负载的所述驱动电力的供给。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，

所述监视装置能够不遵照ISO13849-1的类别2。

3.如权利要求2所述的控制系统，

所述输入设备包括：

第1信号产生部，生成作为输入到所述电力供给部的所述输入信号的第1信号；以及

第2信号产生部，生成表示所述负载的动作的许可和禁止的第2信号，

在所述电力供给部中，由所述第1接触器输出表示所述电力供给部对于所述负载的所述驱动电力的供给和所述驱动电力的供给的切断的第3信号，

所述监视装置基于所述第2和第3信号，监视所述输入设备和所述第1接触器。

4.如权利要求3所述的控制系统，

所述监视装置在许可了所述负载的动作的情况下和禁止了所述负载的动作的情况下，分别监视所述第2信号变化的定时与所述第3信号变化的定时之间的时间差。

5.如权利要求4所述的控制系统，

当检测出所述时间差在规定时间以内时，所述监视装置检测出所述输入设备和所述第1接触器正常。

6.如权利要求4所述的控制系统，

在所述第3信号的状态变化为表示切断了对于所述负载的所述驱动电力的供给之后在基准时间以内，所述第2信号的状态未变化为表示禁止所述负载的动作的情况下，所述监视装置检测所述输入设备的异常。

7.如权利要求4所述的控制系统，

在所述第2信号的状态变化为表示许可所述负载的动作之后在基准时间以内，所述第3信号的状态未变化为表示对于所述负载的所述驱动电力的供给的情况下，所述监视装置检测所述第1接触器的异常。

8.如权利要求3至7的任一项所述的控制系统，

所述第1接触器和所述第2接触器被插入连接到在所述负载和电源之间的供电路径，

所述第1接触器包括：

第1继电器，设置在所述供电路径，根据所述第1信号而成为打开状态和关闭状态；以及

第2继电器，通过与所述第1继电器独立地打开关闭，从而产生所述第3信号。

9.如权利要求8所述的控制系统，

所述控制系统还包括：

控制装置，根据来自所述输入设备的所述输入信号，将所述第1继电器控制为所述打开状态和所述关闭状态。

10.如权利要求1至7的任一项所述的控制系统，

所述负载是电动机，

所述电力供给部是用于驱动所述电动机的伺服驱动器。