CN1463393A - 从动设备、网络系统、从动设备的处理方法及设备信息收集方法 - Google Patents

Abstract

作为主机的安全PLC和安全从动设备(2)经安全网络(3)连接起来构成网络系统。安全从动设备具有存储所连接的安全设备的独特信息或状态信息的设备信息存储部(25)。独特信息被预先取得并存储保持起来，状态信息监视运行中的安全设备的状态，并根据监视结果更新存储内容。相关处理由MPU(23)进行，接受来自安全PLC的要求，发送所存储的设备的信息，由此，安全PLC不仅能够收集管理从动设备常态而且能够收集管理设备的状态。

Description

从动设备、网络系统、从动设备的处理方法及设备信息收集方法

技术领域

本发明涉及从动设备、网络系统、从动设备的处理方法以及设备信息收集方法。

背景技术

在工厂自动化(以下称为「FA」)中使用的可编程控制器(以下称为「PLC」)按如下方式进行控制：从开关或传感器等输入设备输入ON/OFF信息；按照用指针语言等编写的顺序程序(也称为用户程序)执行逻辑运算；根据所求出的运算结果，向继电器、阀门、致动器等输出设备输出ON/OFF信息信号。

可是，PLC与输入设备及输出设备的连接形态，有直接连接在PLC上的情况和经网络连接的情况。在构筑用相关的网络所连接的网络系统的情况下，经网络来进行上述ON/OFF信息的发送接收。此时，通常以PLC侧为主机，设备侧为从动设备的主从方式来进行信息的传送。

另一方面，最近，在PLC所进行的控制中，导入了无故障(安全)系统。即，PLC或各个设备本身当然还有网络也装入安全功能。在此，所谓安全功能是确认处于安全状态，再进行输出的功能。而且，安全系统是这样的系统，即：在紧急停止开关被按下或者光屏障之类的传感器检测到人(身体的一部分)的进入时的网络系统成为危险状态的情况下，安全设备启动，系统达到安全状态，动作停止。换句话说，是这样的一种系统：上述的安全功能仅在存储了“安全”时才输出，开动机械。这样，在不能确认安全的情况下，机械停止。

可是，从动设备的状态，例如，接受到来自PLC(主机)的要求的从动设备能够作为应答而发回，由此，PLC能够取得连接在网络上的从动设备的状态。

但是，在现有的网络系统中，PLC(主机)能够识别所连接的从动设备的信息，PLC就不能识别例如连接在从动设备上的输入设备或输出设备的信息等。这样，由于在从动设备侧知道发生了异常·故障的情况，在异常发生时，必须到设置现场去确定其原因。而且，在需要进行部件更换的情况下，订购部件，携带获得的相应部件，再次访问设置现场，进行更换。因此，相关的维修烦杂，难于进行迅速的解决。而且，不能从PLC侧监视连接在从动设备上的输入设备、输出设备的寿命，实际上经常在故障等发生后才进行解决。

另外，即使故障等发生后到了从动设备或与其连接的设备的设置现场，在设备较小或者设置在其他装置的深处或者内侧等的情况下，状态的确认作业也很烦杂。这样，不能正确地把握这些输入输出设备的状态，故障等发生的原因的分析不能充分进行。

而且，在采取了安全对策的网络系统的情况下，安全设备的可靠性·冗长性较高，但与现有的构筑通常的网络系统的设备相比，存在寿命变短的倾向。由于相应的安全设备的异常涉及系统整体的停止，一旦异常发生，会给系统整体产生很大的影响。其结果，与现有的系统相比，连接在从动设备上的设备的监视功能就很重要。

本发明的目的是提供能够经网络来收集与连接在从动设备上的各个设备相关的信息的从动设备、网络系统、从动设备的处理方法以及设备信息收集方法。

发明的公开

为了实现上述目的，本发明的从动设备是能够连接在网络上的从动设备，包括：收集所连接的设备的信息的信息收集装置、存储由上述信息收集装置收集的上述设备的信息的设备信息存储装置、经网络输出存储在该设备信息存储装置中的信息的装置。信息收集装置在实施例中对应于MPU 23。

上述设备的信息最好至少包含确定设备的独特信息和表示设备的状态的状态信息之一。独特信息是设备的型号名、制造厂名称、种类、规格等用于确定设备的信息。这样，相应的设备信息预先登录在从动设备中，根据需要输出该登录的信息。状态信息是用于确定ON/OFF状态、通电时间或动作次数等寿命信息、自诊断结果等设备状态的信息。这样，能够在系统运行中监视设备来取得。即，设备信息收集装置具有实时地监视设备的状态的功能和在动作开始之前预先取得独特信息的功能。

本发明所涉及的网络系统是经过网络把控制器和上述从动设备连接起来构成的网络系统，从上述从动设备所输出的上述设备信息被发送给上述控制器。

根据本发明，连接在从动设备上的设备的信息被存储保持在从动设备内，因此，能够经过网络向其他装置(控制器或工具等)传送该存储保持的信息。因此，不必到设置从动设备和与其相连接的设备的现场去，就能知道设备的信息。这样，一旦知道在从动设备的某个接点上存在异常，根据连接在该接点上的设备的信息，就能知道例如存在异常的设备名等。这样，预先准备好与相应的存在异常的设备相同种类的正常设备到现场去，就能进行迅速的维修。而且，由于知道状态信息，由异常停止原因的明确化或寿命信息的通知就能够对因设备寿命引起的故障等防范于未然。

另外，本发明所涉及的从动设备的处理方法是连接在网络上的从动设备的处理方法，执行如下处理步骤：收集与自己相连接的设备的信息的收集处理；把执行上述收集处理而得到的上述设备的信息存储到设备信息存储装置中的处理；经上述网络输出存储在该设备信息存储装置中的信息的处理。

本发明所涉及的设备信息收集方法是经网络把控制器和从动设备连接起来而构成的网络系统中的设备信息收集方法，上述从动设备进行执行如下处理步骤的处理：收集与自己相连接的设备的信息的收集处理；把执行上述收集处理而得到的上述设备的信息存储到设备信息存储装置中的处理；经上述网络输出存储在该设备信息存储装置中的信息的处理。而且，上述控制器取得并同时存储从上述从动设备所输出的上述设备的信息。

作为另一个解决方案，是经网络把控制器和从动设备连接起来而构成的网络系统中的设备信息收集方法，在上述网络系统上连接监视装置，上述控制器和上述从动设备发送I/O信息等控制信息来进行控制，上述从动设备进行执行如下处理步骤的处理：收集与自己相连接的设备的信息的收集处理；把执行上述收集处理而得到的上述设备的信息存储到设备信息存储装置中的处理；经上述网络输出存储在该设备信息存储装置中的信息的处理；上述监视装置取得并同时存储从上述从动设备所输出的上述设备的信息。

在此，监视装置连接在控制器上，能够经由该控制器间接地取得设备信息。而且，把监视装置连接在网络上，监视在网络上所传送的帧，监视装置还接收控制器等向其他节点所发送的设备信息，由此，监视装置也能够直接地收集设备信息。当然，在把监视装置连接在网络上的情况下，从动设备向监视装置发送设备信息，由此，监视装置也能够直接取得相应的设备信息。监视装置在实施例中对应于监视工具5或配置工具31或监视装置33等。

附图简要说明

图1是按照本发明的网络系统的一个实施例的示图；

图2是按照本发明的从动设备的一个实施例的示图；

图3是设备信息存储部的数据结构图；

图4是MPU的功能流程图；

图5是MPU的功能流程图；

图6是用于进行对从动设备的初始登录的系统构成的一例的示图；

图7是数据库的内部数据结构的一例的示图；

图8是初始登录处理的具体处理功能的流程图；

图9是在设备信息存储部25中所存储的数据结构的一例的示图；

图10是按照本发明的网络系统的另一个实施例的示图。

实施发明的最佳方式

下面根据附图来对本发明进行更详细的说明。

图1表示使用本发明的安全网络系统的一例。如图所示，安全PLC 1(主机)和多个安全从动设备2经安全网络3相连接。安全PLC 1和安全从动设备2以主从方式进行信息的发送接收。而且，在各个安全从动设备2上连接安全门开关、安全限制开关和紧急停止开关等以及各种输入设备及输出设备等安全设备4。安全PLC 1是例如把CPU单元、主机单元(通信单元)、I/O单元等多个单元连接起来而构成。在此情况下，主机单元连接在安全网络3上。

另外，监视工具(个人计算机等)5能够与安全PLC 1的CPU单元和主机单元相连接。该监视工具5如后述那样经过安全PLC 1来收集、管理安全从动设备2以及与其相连接的安全设备4的信息。

构成该安全网络系统的各种装置全都使用装入了安全功能的装置。该安全功能本身是公知的，因此，省略其详细说明，对安全功能中的构成本发明的主要部分的信息发送接收进行说明。

在此，安全从动设备2设有多个端子座2a，在该端子座2a上连接各种安全设备4。另一方面，安全从动设备2的内部结构为图2所示的那样。如该图所示，安全从动设备2设置有：连接在安全网络3上并在与安全PLC 1(主机)之间进行数据发送接收的通信部21、在与连接在安全从动设备2上的安全设备4之间进行数据发送接收的输入输出电路22以及读出存储在系统ROM 24中的程序并执行预定处理的MPU 23。MPU 23进行如下处理：按照经通信部21接收到的发给自己的要求，经由通信部21、安全网络3把经输入输出电路22从安全设备4取得的信息(安全信息等)发回安全PLC 1(主机)。

另外，MPU 23具备自诊断功能和安全设备4的动作状态(通电时间、ON/OFF次数等)的监视功能，执行这样的处理：把使各功能运转而得到的诊断结果或动作状态等设备信息存储在设备信息存储部25中。存储在该设备信息存储部25中的非安全信息(设备信息)按照来自安全PLC 1的要求而发回，由此，把设备信息传送给安全PLC 1。该设备信息存储部25可以由例如EEPROM构成。

而且，作为存储在设备信息存储部25中的信息，并不仅限于上述安全设备4的动作状态，还有所连接的安全设备4的种类、型号名、制造厂名称等独特信息。

作为设备信息存储部25的数据结构，例如为图3所示的那样。在此，所谓输入1，2，3，…是接点(端子座2a)的编号。在图中所示的进行登录的各个项目中，预先登录设备种类、制造厂名称、型号名、寿命设定。具体地说，例如使用连接在安全PLC 1或安全网络3上的工具，经安全网络3向安全从动设备2发送必要的信息，或者，从直接连接在安全从动设备2上的工具发送信息，安全从动设备2的MPU 23经通信部21取得相关信息，同时，与接点编号相关联来登录到设备信息存储部25中。在此，寿命设定是例如作为寿命的通电时间或动作次数或从这些值用预定的运算公式求出的值等。

状态、动作次数、通电时间、自诊断信息、通知标志等，是在实际的系统运行中，由MPU 23来收集、记录。在此，状态是识别安全设备4是(ON状态)否(OFF状态)正在动作的信息，动作次数是表示安全设备4的接点的ON/OFF次数的信息，通电时间是向安全设备4通电的累积时间。自诊断信息是实施安全从动设备2具有的自诊断功能，来进行对所连接的安全设备的诊断所得到的诊断结果，或者，在安全设备4本身具有自诊断功能的情况下，是从该安全设备4发送来的诊断结果。寿命结果存储寿命到达与否(正常)，所谓寿命到达可以是指实际上超过寿命的情况，也可以是指接近于寿命的情况。在安全从动设备2中还设置显示部26，能够显示存储在设备信息存储部25中的设备信息。

执行上述处理的具体的MPU 23的功能为图4、图5所示的流程图。即，首先进行初始登录(ST1)。该初始登录是进行这样的处理：取得有关从工具所提供的安全设备的独特信息，与接点编号相关联，登录在设备信息存储部25中。

接着，一旦开始实际的控制，就执行通常的安全功能处理(ST2)、非安全信息的确认·收集处理(ST3)以及信息更新处理(ST4)。然后判断来自网络上位的要求即来自安全PLC 1的要求的有无(ST5)。即，如所周知的那样，由于是主从方式，所以主机即安全PLC 1在一次通信循环中对连接在安全网络3上的各个安全从动设备2依次发出要求，并接收来自发出该要求的安全从动设备的应答，由此，进行数据的发送接收。因此，在发给自己的要求存在的情况下(步骤5中的“是”)，对安全PLC发送对应于要求的信息(ST6)。在该发送后，或者，在没有发给自己的要求的情况下，返回上述步骤2。以后重复执行上述处理。

安全功能处理(ST2)、非安全信息的确认·收集处理(ST3)以及信息更新处理(ST4)的更具体的处理程序为图5所示的那样。如该图所示，MPU 23进行自诊断和安全输入监视(ST10)。即，自诊断是进行在所连接的安全设备4中是否没有发生异常的检查，该处理本身是现有技术。安全输入监视是监视来自所连接的安全设备4的输入。在有异常或有输入的情况下，确定是针对哪个安全设备4的信息。

接下来，根据步骤10所进行的自诊断·安全输入监视的结果判断异常检测或安全输入是否是OFF(不安全·危险)(ST11)；在异常被检测出的情况下，进行安全停止处理(ST12)。即，启动安全功能，停止动作，并把该异常状态记录到设备信息存储部25的相应接点编号中的自诊断结果或ON/OFF信息栏中。该诊断结果等对应于来自安全PLC 1的安全信息的要求，作为安全应答发送出去，并且把自诊断信息(发生了异常的安全设备及其内容等)输出到显示部26并显示出来。从该步骤10到步骤13的处理是步骤2的安全功能处理。

另一方面，在步骤11的分支判断为“否”即在安全状态的情况下，更新通电时间(ST14)。即，例如，用计时器计量从上次的更新处理到现在的时间(安全设备4停止期间(不通电)不进行计时而暂时停止)，把上次进行更新处理时的通电时间与从上述计量到的更新处理到现在的通电时间相加的值作为新的通电时间，把该通电时间存储在设备信息存储部25中。

接着，判断安全设备4的输入状态是否从OFF(上次)变为ON(这次)(ST15)。即，在上次OFF的情况下，经过步骤12的处理，设备信息存储部25的ON/OFF信息栏成为OFF。因此，在相关的接点编号的ON/OFF信息为OFF的情况下，该分支判断为“是”。因此，进到步骤16，使动作计数值递增1(ST16)，该动作计数值被登录在设备信息存储部25的动作次数栏中，同时，使设备信息存储部25的状态栏成为ON。由此，当动作计数值递增一次时，状态成为ON，所以，当在其下一个循环中，执行步骤15的分支判断的情况下(在中途没有变为安全输入OFF的情况下)，成为“否”，不进行动作计数。由于已经被登录为ON状态，所以即使不再写为ON状态也没有问题。

在经过上述动作计数或者输入状态没有变化(步骤15中的“否”)的情况下，进到步骤17，判断动作计数值或通电时间是否成为寿命警告所必要的值。因为对于每个安全设备都把必要的值(阈值)设定在设备信息存储部25的寿命设定栏等中，因此，把相关的必要的值与当前的动作次数或通电时间进行比较，来判断是否达到必要的值以上。

如果未到达寿命警告所必要的值，返回步骤10；在寿命倾向判断为必要的情况下，进到步骤18，把设备信息存储部25的对应于寿命终结的安全设备的设备信息存储部25的寿命结果栏从正常更新为异常，其结果也按照来自安全PLC的要求被发送出去。从上述步骤14至步骤18的处理是非安全信息的确认·收集处理(ST3)和信息更新处理(ST4)。

另外，图4的步骤1中的初始登录处理的更具体的处理步骤如下：即，如图6所示，用经安全网络3连接的配置工具31对安全从动设备2进行初始登录。即，配置工具31设置有设备数据库32a和设备关联信息数据库32b。这些数据库32a，32b可以在物理上由一个存储器来构成，也可以由其他存储器来构成。当然，该数据库也可以由配置工具31的内部、外部存储装置来实现，也可以由设置在安全网络3上的独立的存储装置来构成。

设备数据库32a存储着定义安全从动设备2的连接在其他网络上的网络设备和输入输出设备的信息以及这些设备所支持的全部信息。作为有关的信息的项目，有设备名、卖主名、形式名、可设定的独特参数、可连接的输入输出设备信息、寿命信息等。

设备关联信息数据库32b存储有从动设备等的网络设备和与其相连接的输入输出设备的关联件信息或设定信息。作为相关信息的项目，有I/O的分配信息或独特设定信息等。如图7所示，该数据结构为依次存储有关网络设备即从动设备(节点编号#00)的信息或连接在该从动设备(节点编号#00)上的输入输出设备的信息。

而且，当用户使用配置工具6来对连接在安全网络3上的安全从动设备等进行初始登录时，从数据库32a，32b收集与登录的从动设备相关的信息，把收集的信息作为配置信息经安全网络3发送给相应的安全从动设备。因此，如图8所示的流程图那样，各个安全从动设备2等待配置信息的接收(ST21)；如果接收到配置信息，则在自己的设备信息存储部25中登录所接收到的配置信息(ST22)，如果完成了相关的登录，则结束各个登录(ST23)。随着该登录结束，设备信息存储部25作为例如图9所示的数据构造来进行保存。即，保有从动设备自己的信息(登录在M区以后)和有关与自己相连接的输入输出设备的信息(登录在N区以后)。上述步骤21至23的处理对应于图4中的步骤1的初始登录处理。

作为在该初始登录处理中登录的从动设备和连接在该从动设备上的各个输入输出设备的信息，除了图3所示的之外，作为从动设备的每个I/O端子具有的信息，有以下所示的各种信息，例如，首先，作为信息的种类，有表示端子的ID的信息。该信息有：端子No.、端子属性(输入、输出、AC、DC、半导体、接点等)、螺栓直径、信号名等。还有表示连接在各个I/O端子上的设备的ID的信息。具体地说，有设备名、制造厂名、形式、制造编号、地址、子地址等。而且，作为登录为注释的信息，例如，有布线电缆的直径、布线电缆的颜色、设备的控制区域、设备的控制对象、控制对象具有的危险的大小等；作为设定为动作条件的信息，例如，有阈值(通电时间、开闭次数、泄漏电流、光量等)；作为能够计数的数值信息，有设备的ON/OFF次数、设备的通电时间、设备的使用频度等；作为随时问变化的数值信息，例如，有设备的漏电流、设备的光量、机械的响应时间、设备的恢复电压等；作为当前的状态信息，有ON或OFF、模拟值、自诊断(短路、断线、故障等)的结果等。

根据本实施例，安全PLC 1作出非安全信息(设备信息4)的要求，由此，能够收集在安全从动设备2的设备信息存储部25中所存储的设备信息，所以，能够向监视工具5输出并显示该收集的信息。这样，即使在远处，也能监视所连接的安全设备的独特信息(类型·规格)及状态，并能够明确异常停止原因。即，不到现场就能知道发生故障的安全设备，因此，携带该发生故障的部件到现场去，就能够迅速地进行更换发生故障的安全设备的复原处理。而且，寿命信息的通知能够对由设备寿命所引起的故障等防范于未然。

另外，网络信息(通信错误时的重试次数、输入输出应答时间等)的通知能够实现网络环境的改善方面的明确化或应答时间(在采取了安全措施的系统中的安全停止时间)的优化。即，存在频繁发生异常·故障的安全设备的情况下，能够预测存在什么问题，因此，能够实现更换使用的设备本身等的系统更换。

特别是在安全从动设备中，灵活使用在现有技术中未曾作为监视信息而使用过的自诊断功能，最好能够单独地掌握·通知停止时的安全输入OFF动作所产生的停止的原因、输入输出电路故障所引起的停止的原因以及因主从间通信的异常所引起的停止的原因。

在上述实施例中，表示了用于安全网络系统的例子，但是，对于没有相关的安全功能的普通的安全网络系统，当然也能使用。

另外，连接在一个从动设备上的设备可以为一个，也可以为多个。但是，像上述实施例那样，在具有多个设备并能够分别有区别地知道连接在各个接点上的设备的信息的情况下，本发明的效果会更加明显。即，即使能够检测从动设备是否存在异常，进而检测出从动设备的哪个接点上出现了异常，在设备的信息不明的情况下，来到现场不确认也不知道哪个设备处于哪种状态，但是，即使在具有多个设备的情况下，也能够经网络来取得各设备的状态。

而且，在上述实施例中说明的从动设备在与主机单元之间发送接收I/O信息，经由该主机单元与控制器(PLC)进行相关的I/O信息的发送接收，来进行系统控制，说明了在主机单元与从动设备之间对于来自主机的要求所希望的从动设备发回应答时进行的主从方式。但是，本发明中所谓的从动设备并不仅限于进行主机-从动设备之间通信。即，所谓从动设备的通信方式可以利用任意形式。在这点上，包严谨地说，包含与一般定义的从动设备不同的概念。即，本发明所说的从动设备是：如果具有与控制器发送接收在控制中所必须的I/O信息的功能，则实际上进行发送接收时的通信协议是任意的。特别是，本发明中作为发送对象的非I/O信息的发送对方并不仅限于主机单元或控制器，也可以如图10所示的那样，作成连接在网络上的配置器(配置工具)31或监视装置33或其他从动设备等各种节点。而且，通信方式也可以根据通信对方而适当选择。当然，用于进行发送的触发并不仅限于根据来自外部的要求(外部触发)来进行，也可以根据内部触发(当符合一定条件时，内部计时器发生的事件等)来进行发送。

在此，所谓「内部触发」是根据从动设备自身的预定的处理执行的结果的触发，是在从动设备内部所生成的。而且，当表示内部触发的一例时，有如下的例子：即，由从动设备取得的输入输出设备的状态信息到达阈值，而判断是否超过阈值时，就产生该判断结果。利用该判断结果作为触发信号。而且，在接通从动设备的电源来进行初始处理的情况下，在该初始处理中，把在非易失性存储器中所存储的信息输出到线路中，或者，在初始处理中生成触发。另外，在从动设备内具有计时器，每当经过预定的时间时，计时器周期性地生成触发信号，或者，在预定时刻生成触发信号。根据与主机的通信传输量的状态，在通信处理中存在裕量时，生成触发信号，或者，当成为电压异常等异常时，生成触发信号。

另一方面，所谓「外部触发」是指：根据从动设备经网络接受的指令，在从动设备外所生成的触发。当表示外部触发的一例时，具有：从主机向从动设备的信息要求指令、从监视装置向从动设备的信息要求指令、来自配置器的信息要求指令、由工具发送并经由PLC或经由主机发送来的指令。

产业上的利用可能性

按照本发明，能够达到以下效果。即，如上所述，在本发明中，在从动设备中设置设备信息存储装置，因为存储保持连接在从动设备上的设备的信息，因此，控制器或工具能够经网络收集该存储保持的有关连接到从动设备的各个设备的信息。

Claims (6)

1.一种能够连接在网络上的从动设备，包括：收集所连接的设备的信息的信息收集装置、存储由所述信息收集装置收集到的所述设备信息的设备信息存储装置以及经网络来输出存储在该设备信息存储装置中的信息的装置。

2.根据权利要求1所述的从动设备，其特征在于所述设备信息至少包含确定设备的独特信息和表示设备的状态的状态信息之一。

3.一种经网络把控制器和权利要求1或2所述的从动设备连接起来构成的网络系统，其特征在于从所述从动设备输出的所述设备信息被发送给所述控制器。

4.一种连接在网络上的从动设备的处理方法，执行如下处理：

收集与自己相连接的设备的信息的收集处理；

把执行所述收集处理而得到的所述设备的信息存储到设备信息存储装置中的处理；以及

经所述网络输出存储在该设备信息存储装置中的信息的处理。

5.一种经网络把控制器和所述从动设备连接起来构成的网络系统中的设备信息收集方法，所述从动设备进行执行如下处理的处理：

收集与自己相连接的设备的信息的收集处理；

把执行所述收集处理而得到的所述设备的信息存储到设备信息存储装置中的处理；以及

经所述网络输出存储在该设备信息存储装置中的信息的处理；

所述控制器取得并存储从所述从动设备输出的所述设备的信息。

6.一种经网络把控制器和所述从动设备连接起来构成的网络系统中的设备信息收集方法，其特征在于在所述网络系统上连接监视装置；

所述控制器和所述从动设备发送接收I/O信息等控制信息来进行控制；

所述从动设备执行如下处理的处理：收集与自己相连接的设备的信息的收集处理；把执行所述收集处理而得到的所述设备的信息存储到设备信息存储装置中的处理；经所述网络来输出存储在该设备信息存储装置中的信息的处理；

所述监视装置取得并同时存储从所述从动设备输出的所述设备的信息。

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