CN107250934B - 控制装置和电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术课题在于，对系统的电源再接通后故障检测信息被清除，当存在控制部无法起动的情况时，为了发现故障必须等待至再次诊断的时刻，有可能在故障发现之前需要耗费时间。为了解决这一技术课题，本发明是一种控制对控制对象供电的控制装置的故障诊断方法，在控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入切断状态同等的状态下启动，将切断状态保持预先确定的时间。由此，控制装置的电源一接通就能发现故障，所以能够提供及早唤起注意的方法。

Description

控制装置和电力转换装置

技术领域

本发明涉及故障诊断方法，特别是涉及使用其的控制装置和电力转换装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术有日本特开2013-104347号公报(专利文献1)。专利文献1中记载了“电子控制装置包括：控制对辅助电动机的供电和动作的控制部；在控制部起动时和动作中诊断故障的故障诊断部；和CAN通信部。控制部在由故障诊断部诊断故障而检测出故障时，停止对辅助电动机的供电，之后通过CAN通信部从其他装置接收到表示解除怠速停止状态的信号时，利用故障诊断部再次诊断故障。在该诊断的结果为检测出故障的情况下，继续停止对辅助电动机的供电，在没有检测出故障的情况下，进行对辅助电动机的供电”(参照说明书摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-104347号公报

发明内容

发明要解决的课题

上述专利文献1表示了如下方法：具有诊断起动时和动作中的故障的故障诊断部，当由故障诊断部检测出故障时，停止对控制对象的供电，之后，当由接收部接收到表示解除怠速停止状态的信号时，由故障诊断部再次诊断故障，在该诊断的结果为检测出故障的情况下继续停止对控制对象的供电，在没有检测出故障的情况下，对控制对象供电。但是，没有考虑在对系统再次接通电源后，故障检测信息被清除的情况。另外，该方法中，故障诊断部再次诊断故障，在没有检测出故障的情况下，对上述控制对象供电，但是难以给予用户发现了故障这样的认识。

本发明的目的在于提供一种立即发现电源接通后的故障，且能够让用户容易明白，更加确保故障安全的方案。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，例如采用要求的权利范围所记载的结构。本发明包括多个解决上述课题的技术方案，举出一例，是控制对控制对象供电的控制装置的故障诊断方法，

在控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入为切断状态同等的状态下启动，将切断状态保持预先确定的时间。

发明的效果

根据本发明，控制装置的电源一接通就能发现故障，所以能够提供及早唤起注意的方案。

上述的以外的课题、结构和效果通过以下的实施方式的说明被明确。

附图说明

图1是实施例1和2的系统结构图的例子。

图2是实施例1的控制装置的结构图的例子。

图3是表示实施例1和2的故障诊断部的动作的流程图。

图4是表示实施例1的控制装置正常时的动作的时序图。

图5是表示实施例1的控制装置异常时的动作的时序图。

图6是实施例2的控制装置的结构图的例子。

图7是表示实施例2的相互监视部的动作的流程图。

图8是表示实施例2的控制装置正常时的动作的时序图。

图9是表示实施例2的控制装置异常时的动作的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施例进行说明。

实施例1

本实施例中，在具备安全功能的电力转换装置和控制装置中，对具有一套系统的安全路径的系统的例子进行说明。

本实施例中，要解决的技术课题在于，在切断系统的电源之后再次启动的电源再接通后，当存在失去内部故障的信息而控制部无法起动的情况时，为了发现故障必须等待至再次诊断的时刻，有可能在故障发现之前需要耗费时间。另外，故障诊断部再次诊断故障，在没有检测出故障的情况下，对上述控制对象供电时，则难以给予用户发现了故障这样的认识。由此，本实施例提供一种立即发现电源接通后的故障，且能够让用户容易明白，更加确保故障安全的方案。

图1是组装了本实施例的控制装置140的系统。图1中，本系统具有：电力转换装置100、电源110、交流电动机120、指令装置130、控制装置140。

电力转换装置100输入来自电源110的电力和来自控制装置140 的切断指令，对交流电动机120供给电力。电力转换装置100具有：直流转换部101、平滑部102、交流转换部103、切断操作部104、运算部105和显示操作部106。

电源110以从电力公司或发电机供给的三相交流电力、或从蓄电池电源供给的直流电源为输入，对电力转换装置100供给电力。电源 110如果为交流电源则与电力转换装置100的直流转换部101连接，如果为直流电源则可以直接与平滑部102连接。

交流电动机120是用从电力转换装置100供给的电力驱动的电动机，例如由同步电动机或感应电动机构成。

指令装置130如果为例如按钮开关、继电器、PLC、或特别是与功能安全相关的系统，则由安全开关、安全继电器、安全PLC、光幕等安全模块构成，通过用户预先指定的方法将安全功能指令输出到控制装置140。指令装置130将与安全功能指令不同系统的重置信号输出到控制装置140。指令装置130进行的安全功能指令和重置指令可以分别由不同模块构成。

控制装置140将指令装置130所输出的安全指令作为输入，将切断指令输出到切断操作部104，将故障状态输出到运算部105。其中，控制装置140可以独立于电力转换装置100设置，但也可以作为电路或模块内置于电力转换装置100，其意旨是一样的。控制装置140具有显示内部故障的信息的显示部141。控制装置140在没有对自身供给电源的情况下，对电力转换装置100输出切断状态。

直流转换部101由用例如二极管构成的直流转换电路或使用IGBT 和续流二极管的直流转换电路构成，将从三相交流电源110输入的交流电压转换为直流电压并输出到平滑部102。图1表示由二极管构成的直流转换部。

平滑部102将从直流转换部101输入的直流电压例如用平滑电容器平滑化，将直流电压输出到交流转换部103。平滑部102在例如发电机的输出为直流电压的情况下，也可以不经由直流转换部101而直接从发电机输入直流电压。

交流转换部103由使用例如IGBT和续流二极管的交流转换电路构成。交流转换部103输入平滑部102的直流电压，另外将运算部105 所输出的PWM输出波形通过切断操作部104输入，将直流电压转换为交流电压并输出到交流电动机120。

切断操作部104以控制装置140的切断指令为输入，将从运算部 105输入的PWM波形通过切断指令操作，并输出到交流转换部103。实施例1中，表示了一套系统的例子，但也可以通过两套系统或三套系统的切断输入，分别接收切断指令来进行切断。

运算部105以来自显示操作部106的动态指令或预先确定的指令作为输入，进行PWM指令运算，通过切断操作部104将PWM输出指令输出到交流转换部103。运算部105以来自控制装置140的故障信息作为输入，进行故障分析，并将故障信息输出到显示操作部106。

显示操作部106，作为用户界面以频率指令或参数数据作为输入，并输出到运算部。显示操作部106以运算部105输出的故障信息作为输入，显示故障状态。

显示部141由例如LED构成，以在控制装置140内部检测出的故障状态作为输入，显示故障状态。

图2是本实施例的控制装置140的内部结构的一例。控制装置140 具有：输入部201、切断保持部202、输出部203、故障诊断部204、强制切断部205、切断解除部206和警告部207。

输入部201以来自指令装置130的指令信号(信号IN)和来自强制切断部205的指令信号(信号A)作为输入，在任一者的输入为切断指令的情况下生成切断指令，在此外的情况下生成许可指令，分别输出到切断保持部202、故障诊断部204(信号B)。

切断保持部202以来自输入部201的指令信号(信号B)和来自切断解除部206的指令信号(信号E)作为输入，判断是否要进行切断保持，将切断指令或许可指令输出到输出部203和故障诊断部204(信号C)。

输出部203以切断保持部202和故障诊断部204的指令信号(信号C或信号D)作为输入，判断是否要进行切断，将切断指令或许可指令输出到切断操作部104。

故障诊断部204以输入部201的指令信号(信号B)和切断保持部202的指令信号(信号C)作为输入，例如在信号B为切断指令而信号C为许可指令的情况下，判断为故障，将切断信号输出到输出部 203、警告部207。故障诊断部204例如在信号B为切断指令而信号C 为许可指令的情况以外，判断为正常，将许可信号输出到输出部203、警告部207。另外，在预先确定的时间内判断为故障的情况下，在经过该预先确定的时间后也不管输入到控制装置的是什么都在控制装置的电源被切断之前将控制装置的输出保持为切断状态。

强制切断部205在对控制装置140接通电源时，在例如控制装置 140被从电力转换装置100供给电力，从电源开启起预先确定的时间，例如在对指令进行反应的设计时间T规定为10ms时为10ms以上，将切断指令输出到输入部201。强制切断部205也能够例如与电力转换装置100的输出状态连动，在对交流电动机120的输出停止的状态下通过设置要输出强制切断指令的区间，定期地检查控制装置140的电路内部。

切断解除部206以从指令装置130输入的重置信号作为输入，生成切断解除指令，并输出到切断保持部202(信号E)。切断解除部206 在切断保持部202不保持切断状态也可以的用途、例如上级的PLC或继电器保持切断指令状态的情况下，也能够例如通过用开关等进行切换，来设定成总是持续发送解除信号。

警告部207以来自故障诊断部204的指令信号作为输入，如果被输入了切断信号，则判断为故障对显示部141和运算部105输出故障信号。

图3是表示强制切断部205在电源接通时进行切断指令的情况的流程图。

强制切断部205确认已对控制装置140接通了电源(S301)，将强制切断信号输出到输入部201(S302)。强制切断部205等待经过预先设定的时间(S303)，在经过设定时间后，将强制切断信号切换为许可信号(S304)。

图4表示故障诊断部204没有检测到故障的正常时的各信号的时序图。

控制装置140当被供给电源时，与输入信号IN无关地，强制切断部205在信号A输出切断信号，所以在正常的电路的情况下，在信号 B和C输出切断指令，控制装置140的输出OUT为切断指令。强制切断部205在经过故障检测时间T后，使信号A变为许可信号。控制装置140在经过故障检测时间后，在输入信号IN输入切断信号时，切断保持部202保持切断状态，当在信号RESET输入解除信号时，切断保持部202解除切断状态。控制装置140的输出OUT基于切断保持部202 的输出，切换许可信号、切断信号。控制装置140只要故障诊断部204 没有检测到故障，就从警告部207显示正常信号并输出到COM。

图5表示故障诊断部204检测到故障的异常时的各信号的时序图。

控制装置140在被供给电源时，与输入信号IN无关地，强制切断部205在信号A输出切断信号。由此，在信号B为切断状态而信号C 为输出许可(允许输出)的异常的电路状态的情况下，故障判断部204 判断为异常状态，输出切断信号作为信号D。控制装置140由于在内部发现了异常状态，所以输出切断信号作为信号OUT。强制切断部205 在经过故障检测时间T后，使信号A变为许可信号。控制装置140在经过故障检测时间后，与输入信号IN和信号RESET的状态无关地，控制装置140的输出OUT基于故障诊断部204的输出输出切断信号。控制装置140在故障诊断部204检测到故障的情况下，从警告部207 显示异常信号并输出到COM。

由此，本实施例在切断电源后再次启动的情况下，由内部电路从切断状态开始电位，所以从切断状态即安全的状态启动，产生向许可运转一侧的变化。由此，即使失去内部故障的信息，也有状态的变化，所以即使电源接通时电路损坏也能够识别，因此能够立即识别故障。由此，能够从电源接通时检查故障。

如上所述，本实施例是一种控制对控制对象供电的控制装置的故障诊断方法，其中，在控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入为切断状态同等的状态下启动，将切断状态保持预先确定的时间。

另外，是一种包括控制对控制对象供电的切断保持部和诊断切断保持部的故障的故障诊断部的控制装置，其中，还包括强制切断部，其在控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入为切断状态同等的状态下启动，将切断状态保持预先确定的时间。

另外，是一种包括控制装置的电力转换装置，其中，控制装置具有：控制对电力转换装置供电的切断保持部；诊断切断保持部的故障的故障诊断部；和强制切断部，其在控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入为切断状态同等的状态下启动，将切断状态保持预先确定的时间。

由此，控制装置的电源一接通就能发现故障，所以能够提供及早唤起注意的方法。

实施例2

本实施例中，在具备安全功能的电力转换装置和控制装置中，对具有两套系统的安全路径的系统的例子进行说明。

本实施例中对于与实施例1共用的部分，用同样的标记进行说明，对不同的部分进行详细说明。组装了本实施例的控制装置140的系统结构，与实施例1中说明的图1相同。但是，实施例1中是一套系统的结构例，本实施例是两套系统，所以本实施例的指令装置130、控制装置140和切断操作部104通过两个不同路径，利用切断操作部104 切断来自运算部105的输出。另外，切断操作部104能够在各个路径的任一个处于切断状态时，使对交流转换器103的输出处于切断状态。

图6是本实施例的控制装置140的内部结构的一例。控制装置140 具有：输入部611和621、切断保持部612和622、输出部613和623、故障诊断部614和624、强制切断部615和625、相互监视部616和626、警告部630。

控制装置140的内部的两重路径，各个路径进行同样的动作，所以对单侧的动作进行详细说明。另外，控制装置140的内部的两重的路径，只要按模块要素进行同样的动作，则即使作为构成模块内部的电路分别使用不同的元件、不同的方法，其意图也不会改变。

作为一例，进行输入到控制装置140的信号IN1侧的路径的说明。

输入部611以来自指令装置130的指令信号(信号IN1)和来自强制切断部615的指令信号(信号A1)作为输入，在任一者的输入为切断指令的情况下生成切断指令，在此外的情况下生成许可指令，分别输出到切断保持部612、故障诊断部614(信号B1)。

切断保持部612以来自输入部611的指令信号(信号B1)和来自指令装置130的重置信号(信号RESET)作为输入，判断是否要进行切断保持，将切断指令或许可指令输出到输出部613和故障诊断部614 (信号C1)。

输出部613以来自切断保持部612的(信号C1)作为输入，判断是否要进行切断，将切断指令或许可指令输出到切断操作部104。

故障诊断部614以输入部611的指令信号(信号B1)和切断保持部612的指令信号(信号C1)作为输入，例如在信号B1为切断指令而信号C1为许可指令的情况下，判断为故障，将切断信号输出到相互监视部616。故障诊断部614例如在信号B1为切断指令而信号C1为许可指令的情况以外，判断为正常，将许可信号输出到相互监视部616。另外，在预先确定的时间内判断为故障的情况下，在经过该预先确定的时间后也不管输入到控制装置的是什么都在控制装置的电源被切断之前将控制装置的输出保持为切断状态。

强制切断部615在对控制装置140接通电源时，在例如控制装置 140被从电力转换装置100供给电力，从电源开启起预先确定的时间，例如对指令进行反应的设计时间T规定为10ms时为10ms以上，将切断指令输出到输入部611。强制切断部615也能够例如与电力转换装置 100的输出状态连动，在对交流电动机120的输出停止的状态下通过设置要输出强制切断指令的区间，定期地检查控制装置140的电路内部。强制切断部615和625的动作，是按照实施例1的图3中说明过的流程图进行的动作。

相互监视部616，以作为IN1信号的路线的诊断结果由故障诊断部 614输出的指令信号(D1)和作为IN2信号的路线的诊断结果由故障诊断部624输出的指令信号(D2)作为输入，在任一者为切断指令信号的情况下，对相对侧的切断保持部622输出切断信号(E1)。相互监视部616和626监视彼此的故障状态，所以即使在路径的某一方发现了故障的情况下也能够至少切断1个路径。

警告部630以来自故障诊断部614和624的指令信号作为输入，如果被输入了切断信号，则判断为故障，将某个路径发生了故障的情况作为故障信号输出到显示部141和运算部105。

图7是表示相互监视部616在电源接通时进行切断保持指令的样子的流程图。

相互监视部616确认已对控制装置140接通了电源(S701)，根据强制切断部615输出的切断信号，由故障诊断部614输入诊断出的结果(S702)。相互监视部616对2个路径中是否至少一个检测出故障进行判断(S703)，如果2个路径都正常，则将输出许可信号输出到切断保持部622(S704)，如果至少一个检测出故障，则将强制切断信号输出到切断保持部622(S705)。

图8表示在故障诊断部614没有检测出故障的正常时确定两个路径中的相对侧的输出部623的输出的各信号的时序图。

控制装置140当被供给电源时，与输入信号IN1无关地，强制切断部615在信号A1输出切断信号，所以在正常的电路的情况下，在信号B1和C1输出切断指令，故障检测部614判断为没有故障，作为信号D1输出正常信号。相互监视部616以作为正常信号的D1和D2作为输入，判断为正常，作为输出许可将信号E1输出到切断保持部622。输出部623根据作为输出许可信号的信号C2，将输出许可信号输出到 OUT2。控制装置140只要故障诊断部614或624没有检测到故障，就从警告部630显示正常信号并输出到COM。警告部630根据故障诊断部614和624的结果，能够判断哪个路径发生了故障，所以可以分别输出路径故障的状态。控制装置140在不想进行正常时的内部保持的情况下，通过持续输入RESET信号的状态，在故障诊断部614或624 没有检测出故障的情况下，能够基于输入信号IN1或IN2使输出信号 OUT1或OUT2动作。

图9表示在故障诊断部614检测出故障的异常时确定两个路径中的相对侧的输出部623的输出的各信号的时序图。

控制装置140当被供给电源时，与输入信号IN1无关地，强制切断部615输出切断信号A1。由此，在信号B1为切断状态，而信号C1 为输出许可的异常的电路状态的情况下，故障判断部614判断为异常状态，作为信号D1输出切断信号到相互监视部616。相互监视部616在输入了作为异常的信号D1和作为正常的信号D2的情况下，作为发现了异常状态，将保持与异常相对侧的路线的切断保持部622的切断的指令作为信号E1输出。切断保持部622不解除切断状态，所以输出部623根据作为输出切断信号的信号C2，将输出切断信号输出到OUT2。控制装置140在故障诊断部614或624检测到故障的情况下，从警告部630显示异常信号并输出到COM。警告部630根据故障诊断部614和624的结果，能够判断哪个路径发生了故障，所以可以分别输出路径故障的状态。控制装置140在内部存在异常的情况下，与输入信号IN1、IN2、信号RESET信号无关地能够使输出信号OUT1和 OUT2的至少一者以切断状态输出。

如上所述，本实施例是一种控制对控制对象供电的控制装置的故障诊断方法，其中，在对控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入为切断状态同等的状态下启动，将切断状态保持预先确定的时间，而且，控制装置是两套系统的结构，在两套系统中的一套系统在预先确定的时间内判断为故障的情况下，在经过预先确定的时间后也与对控制装置的输入无关地在控制装置的电源被切断之前保持控制装置的输出为切断状态的状态。

另外，是一种包括控制对控制对象供电的切断保持部和诊断切断保持部的故障的故障诊断部的控制装置，其中，还包括强制切断部，其在控制装置接通电源时，与对控制装置的输入无关地，在与输入为切断状态同等的状态下启动，并将切断状态保持预先确定的时间，控制装置在两个路径分别具有切断保持部、强制切断部和故障诊断部，还包括监视两个路径彼此的相互监视部，相互监视部在两个路径中的他方路径一侧的或两个路径的任一个的故障诊断部在预先确定的时间内判断为故障的情况下，在经过预先确定的时间后也与对控制装置的输入无关地在控制装置的电源被切断之前保持控制装置的输出为切断状态的状态。

由此，本实施例的系统，能够从电源接通时检查故障。

另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须包括说明的所有结构。另外，可将某实施例的构成的一部分置换为其它的实施例的结构，另外，还能够在某实施例的结构上增加其它实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

另外，上述各结构、功能、处理部、处理单元等的一部分或全部，例如可以通过集成电路设计等而用硬件实现。另外，上述各结构、功能等，也可以通过处理器解释、执行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD (Solid State Drive：固态硬盘)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD 等记录介质中。

另外，控制线、信息线表示的是说明所需的部分，并没有一定表示产品上所有必须的控制线和信息线。实际上可以认为所有的结构都相互连接。

附图标记说明

100…电力转换装置、110…电源、120…交流电动机、130…指令装置、140…控制装置、101…直流转换部、102…平滑部、103…交流转换部、104…切断操作部、105…运算部、106…显示操作部、141…显示部、201…输入部、202…切断保持部、203…输出部、204…故障诊断部、205…强制切断部、206…切断解除部、207…警告部、611…输入部、612…切断保持部、613…输出部、614…故障诊断部、615…强制切断部、616…相互监视部、621…输入部、622…切断保持部、623…输出部、624…故障诊断部、625…强制切断部、626…相互监视部、630…警告部。

Claims (7)

1.一种控制装置，其接收来自指令装置的指令信号而控制对控制对象的供电，所述控制装置的特征在于，包括：

强制切断部，其在所述控制装置接通电源时，与对所述控制装置的输入无关地，在与所述输入为切断状态同等的状态下启动，并将切断状态保持预先确定的时间；

输入部，其以来自所述指令装置的指令信号和来自所述强制切断部的指令信号作为输入，在任一者的输入为切断指令的情况下生成切断指令，在此外的情况下生成许可指令，作为指令信号输出；

切断解除部，其以从所述指令装置输入的重置信号作为输入，生成切断解除指令，作为指令信号输出；

切断保持部，其以来自所述输入部的指令信号和来自所述切断解除部的指令信号作为输入，判断是否要进行切断保持，将切断指令或许可指令作为指令信号输出；和

故障诊断部，其以所述输入部的指令信号和所述切断保持部的指令信号作为输入，在所述输入部的指令信号为切断指令而所述切断保持部的指令信号为许可指令的情况下，判断为故障。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

所述故障诊断部，当在所述预先确定的时间内判断为故障时，在经过所述预先确定的时间后也与对所述控制装置的输入无关地在所述控制装置的电源被切断之前保持所述控制装置的输出为切断状态的状态。

3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

所述故障诊断部，当在所述预先确定的时间内没有判断为故障时，在经过所述预先确定的时间后基于对所述控制装置的输入来控制输出状态。

4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

所述控制装置在两个路径分别具有所述切断保持部、所述强制切断部和所述故障诊断部，还包括相互监视所述两个路径的相互监视部，

所述相互监视部，在两个路径中的他方路径一侧的或两个路径中的任一个的故障诊断部在所述预先确定的时间内判断为故障的情况下，在经过所述预先确定的时间后也与对所述控制装置的输入无关地在所述控制装置的电源被切断之前保持所述控制装置的输出为切断状态的状态。

5.如权利要求1～4中任一项所述的控制装置，其特征在于：

具有对外部给予警告的显示部，

该显示部在发现了内部路径上的故障时进行显示以对用户给予警告。

6.如权利要求1～4中任一项所述的控制装置，其特征在于：

具有对外部传达警告信号的警告部，

该警告部在发现了内部路径上的故障时对外部设备传达警告信号。

7.一种包括控制装置的电力转换装置，其特征在于：

所述控制装置为权利要求1～6中任一项所述的控制装置。

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