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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. ERFINDUNGSGEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft programmierbare Steuervorrichtungen, und betrifft insbesondere ein Herabsetzen (engl. Derating) von Eingangs- und Ausgangs-Spezifikationen, wobei es sich um Einschränkungen der Verwendung einer Eingabeschaltung und einer Ausgabeschaltung handelt.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Eine programmierbare Steuervorrichtung enthält einen Mikroprozessor und kann ein Ansteuern elektrischer Lasten durchführen, wie zum Beispiel verschiedene Arten von Aktuatoren und Anzeigevorrichtungen, die ansprechend auf einen Betriebszustand von Eingangssignalen eines Betriebsschalters arbeitet, und verschiedene Arten von Sensoren und ein in einem Programmspeicher gespeichertes Sequenzprogramm.
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Eine derartige programmierbare Steuervorrichtung setzt sich aus einer großen Anzahl elektrischer Komponenten und elektronischer Komponenten zusammen; und die Lebensdauer der jeweiligen Komponenten ändert sich in Abhängigkeit von der verwendet Temperatur. Aus diesem Grund ändert sich auch die Lebenszeit der programmierbaren Steuervorrichtung, die aus diesen Komponenten zusammengesetzt ist, in Abhängigkeit von der internen Temperatur eines Gehäuses.
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Wenn ferner ein Eingangssignal an der programmierbaren Steuervorrichtung angewendet wird, und ein Kontakt einer Eingangsschaltung in einem AN-Zustand ist, oder wenn eine Ausgangsschaltung in einem AN-Zustand ist, um eine externe Last anzusteuern, erzeugen die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung eine Wärme, die zum Anstieg der inneren Temperatur des Gehäuses der programmierbaren Steuervorrichtung führt. Das heißt, dass in dem Fall, wenn die Anzahl von Komponenten, in denen die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung simultan AN sind, eine Wärmeerzeugung außerordentlich wird.
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Es wird daher wichtig, dass in dem Fall des Betriebs der programmierbaren Steuervorrichtung das Verhältnis der Anzahl von Komponenten von Eingangsschaltungen und Ausgangsschaltungen, wobei jede Schaltung in einem AN-Zustand ist, bezüglich der Anzahl aller Komponenten der Eingangsschaltungen und Ausgangsschaltungen, mit anderen Worten, das Verhältnis eines simultanen AN berechnet wird; und eine AN- und AUS-Steuerung der Eingangs- und Ausgangsschaltungen durch ein Sequenzprogramm durchgeführt wird, so dass das Verhältnis eines simultanen AN zu einem Anstieg der internen Temperatur derart führt, dass die erwartete Lebensdauer der programmierbaren Steuervorrichtung nicht beeinflusst wird.
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Vor dem Hintergrund der obigen Umstände schlägt zum Beispiel das Patentdokument 1 vor, dass das momentäre Verhältnis eines simultanen AN einer Ausgangsschaltung einer programmierbaren Steuervorrichtung gefunden wird, um die Ausgabe einer Kühlvorrichtung der programmierbaren Steuervorrichtung ansprechend auf den gefundenen Wert zu ändern.
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[Dokumente im Stand der Technik]
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DE 10 2007 022 631 B3 lehrt eine Steuereinheit der industriellen Automatisierungstechnik, die Ausgabevorrichtungen mit einer Vielzahl von Ausgabekanälen bereitstellt. Dabei wird die interne Verlustleistung der Ausgabekanäle ermittelt und mit einem Grenzwert verglichen, wobei bei Überschreitung eine Unterbindung des Ausgangssignals stattfinden und eine Warnung ausgegeben werden kann.
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[Patentdokument]
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- Patentdokument 1: Japanisches ungeprüftes Patent mit der Veröffentlichungsnummer JP H01-234 911 A
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[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
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Da das Patentdokument 1 auf die Änderung der Ausgabe der Kühlvorrichtung der programmierbaren Steuervorrichtung abzielt, ist es ausreichend, nur das momentäre Verhältnis simultaner AN zu finden.
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Es gibt jedoch ein Problem, das darin besteht, dass in dem Fall des Schätzens eines Anstiegs der internen Temperatur der programmierbaren Steuervorrichtung unter Verwendung des Verhältnisses des simultanen AN die interne Temperatur der programmierbaren Steuervorrichtung sich allmählich bzw. graduell ändert; und daher die interne Temperatur eine geringe Variation aufweist, obwohl das momentäre Verhältnis eines simultanen AN hoch ist und folglich dieses einen Einfluss auf das Herabsetzen bzw. Derating aufweist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER Erfindung
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Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung des obenstehenden Problems und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer programmierbaren Steuervorrichtung, die das Verhältnis eines simultanen AN unter Berücksichtigung eines Anstiegs der internen Temperatur auswerten kann.
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[Mittel zum Lösen der Probleme]
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Eine programmierbare Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst alle Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den entsprechenden Unteransprüchen.
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[Vorteilhafter Effekt der Erfindung]
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis eines simultanen AN der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung, wobei sich jede Schaltung in einem AN-Zustand befindet, zu jeder konstanten Periode gefunden und die Verhältnisse eines simultanen AN in einer bestimmten Zeitperiode werden akkumuliert, um einen mittleren Wert bzw. Durchschnittswert davon zu berechnen, wobei das Verhältnis eines simultanen AN unter Berücksichtigung eines Anstiegs der internen Temperatur der programmierbaren Steuervorrichtung evaluiert werden kann, und es wird somit möglich, zu einem Erhöhen der Zuverlässigkeit der programmierbaren Steuervorrichtung beizutragen.
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Die obenstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung noch deutlicher werden, wenn diese im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der Konfiguration einer programmierbaren Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Arbeitsablaufdiagramm zur Darstellung eines Arbeitsverfahrens, das das Verhältnis eines simultanen AN in Ausführungsform 1 findet;
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3 ist ein Arbeitsablaufdiagramm zur Darstellung eines Arbeitsverfahrens, das das Durchschnittsverhältnis eines simultanen AN in Ausführungsform 1 findet;
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4 ist ein Kennliniendiagramm, das einen Gewichtskoeffizienten in Ausführungsform 1 erläutert;
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5 ist ein Arbeitsablaufdiagramm, das ein Arbeitsverfahren einer programmierbaren Steuervorrichtung in Ausführungsform 2 zeigt;
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6 ist ein Arbeitsablaufdiagramm zur Darstellung eines Arbeitsverfahrens, das das Maximalverhältnis eines simultanen AN der programmierbaren Steuervorrichtung in Ausführungsform 2 findet;
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7 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Herabsetzungskurve in Ausführungsform 2 erläutert;
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8 ist ein Diagramm, in dem die Herabsetzungskurve in 7 quantifiziert ist; und
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9 ist ein Arbeitsablaufdiagramm zur Darstellung eines Arbeitsverfahrens, das eine Anomalie des Verhältnisses eines simultanen AN in Ausführungsform 2 mitteilt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER Erfindung
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Ausführungsform 1
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Im Folgenden wird eine programmierbare Steuervorrichtung der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der allgemeinen Übersichtskonfiguration der programmierbaren Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1. Gemäß der Zeichnung enthält eine programmierbare Steuervorrichtung 1 eine Eingangsschaltung 2, die ein Eingangssignal von außen erhält, eine Ausgangsschaltung 3, die ein Ausgabesignal zum Ansteuern einer externen Last erzeugt, einen Speicher 4 zum Speichern von Sequenzprogrammen und verschiedener Arten von Einstellungswerten, die durch einen Nutzer vorgegeben werden, einen Mikroprozessor (im Folgenden als eine ”CPU” bezeichnet) 5, der das Eingangssignal von der Eingangsschaltung 2 und ein Ausgangssignal von einem Berechnungsresultat des Sequenzprogramms steuert, einen Temperatursensor 6 zum Erhalten einer Umgebungstemperatur, und einen externen Erweiterungsbus 7 zum Verbinden einer Erweiterungs-Eingangs- und Ausgangseinheit und des Temperatursensors.
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Der externe Erweiterungsbus 7 ist mit externen Einheiten verbunden, wie zum Beispiel einer Erweiterungs-Eingangs- und Ausgangseinheit 8 und einer Erweiterungs-Temperatursensor-Einheit 9.
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Die Erweiterungs-Eingangs- und Ausgangseinheit 8 weist eine Eingangsschaltung 8a, einen Steuer-IC 8b, eine Ausgangsschaltung 8c und dergleichen auf. Die Erweiterungs-Eingangs- und Ausgangseinheit 8 überträgt eine Eingangsinformation an die programmierbare Steuervorrichtung 1 über den externen Erweiterungsbus 7 und erzeugt ein Ausgangssignal durch die Ausgangsschaltung 8c bei Empfang eines Steuersignals von der programmierbaren Steuervorrichtung 1.
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Ferner weist die Erweiterungs-Temperatursensoreinheit 9 einen Steuer-IC 9a und einen Temperatursensor 9b auf. Die Erweiterungs-Temperatursensoreinheit 9 empfängt eine Anforderung zum Erhalten der gegenwärtigen Temperatur von der programmierbaren Steuervorrichtung 1 über den externen Erweiterungsbus 7, liest eine Temperaturinformation von dem Temperatursensor 9b zum Zeitpunkt der Anforderung aus, und überträgt die ausgelesene Temperaturinformation über den externen Erweiterungsbus 7 an die programmierbare Steuervorrichtung 1.
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Die CPU 5 in der programmierbaren Steuervorrichtung 1, die ausgebildet ist zum Erhalten einer Information eines Eingangskontakts der Eingangsschaltung 2, und zum Senden an die Ausgangsschaltung 3, kann andererseits die Anzahl von Komponenten der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung erfassen, wobei jede Schaltung zum Zeitpunkt in einem AN-Zustand ist. Da ferner die CPU 5 ein Universalmikroprozessor ist, kann die CPU 5 nicht nur das Sequenzprogramm berechnen und das Ausgangssignal steuern, sondern kann auch das Verhältnis eines simultanen AN berechnen.
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2 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Berechnungsprozesses des Verhältnisses eines simultanen AN in einer derartigen CPU 5.
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Gemäß der Zeichnung wird im Schritt S1 zuerst die Anzahl von Komponenten aller Eingangsschaltungen und Ausgangsschaltungen erhalten, einschließlich der Erweiterungs-Eingangs- und Ausgangsschaltung 8 und der Erweiterungs-Temperatursensoreinheit 9.
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Als Nächstes wird im Schritt S2 die Anzahl von Komponenten der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung erhalten, wobei jede Schaltung zum vorliegenden Zeitpunkt in einem AN-Zustand ist.
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Danach wird im Schritt S3 und im Schritt S4 die Anzahl von Komponenten der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung, wobei jede Schaltung in einem AN-Zustand ist, durch die Anzahl von Komponenten aller Eingangsschaltungen bzw. der Anzahl von Komponenten aller Ausgangsschaltungen dividiert; und entsprechend kann das momentäre Verhältnis des simultanen AN der Eingangsschaltung und das momentäre Verhältnis eines simultanen AN der Ausgangsschaltung erhalten werden.
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Im Übrigen enthält die programmierbare Steuervorrichtung 1 eine Unterbrechungsverarbeitung für vorbestimmte Zeiten (zum Beispiel 1 Sekunde), wobei das momentäre Verhältnis eines simultanen AN in 2 zu jeder vorbestimmten Zeit gefunden werden kann, das momentäre Verhältnis eines simultanen AN in einer vorbestimmten Zeitperiode für eine Mittelung integriert wird; und entsprechend kann das gemittelte Verhältnis bzw. Durchschnittsverhältnis eines simultanen AN gefunden werden. 3 zeigt ein Flussdiagramm, in dem das mittlere Verhältnis eines simultanen AN gefunden wird.
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In 3 wird das momentäre Verhältnis eines simultanen AN der Eingangsschaltung und das momentäre Verhältnis eines simultanen AN der Ausgangsschaltung im Schritt S11 gefunden (entsprechend zu Schritt S3 und Schritt S4 in 2); und das momentäre Verhältnis eines simultanen AN für die vorhergehenden 1800 Male (für 30 Minuten) wird im Schritt S12 aktualisiert.
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Diese Verarbeitung ersetzt das letzte Verhältnis eines simultanen AN, gefunden im Schritt S11, mit dem ältesten Verhältnis eines simultanen AN, um das momentäre Verhältnis eines simultanen AN für die letzten 1800 Male zu finden.
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Als Nächstes wird im Schritt S13 das mittlere Verhältnis eines simultanen AN durch das aktualisierte Verhältnis eines simultanen AN für die letzten 1800 Male gefunden. Das mittlere Verhältnis eines simultanen AN wird durch Multiplizieren des Verhältnisses eines simultanen AN für die letzten 1800 Male mit einem Gewichtskoeffizienten gefunden, der mit jedem Verhältnis eines simultanen AN zusammenhängt, und durch Dividieren durch 1800 bezüglich der Summierung.
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Der Gewichtskoeffizient weist eine Kennlinie wie in
4 gezeigt auf, wobei dann, wenn zum Beispiel das gemittelte Verhältnis eines simultanen AN für die letzten 30 Minuten (1800 Sekunden) gefunden wird, auf der Basis von vor 15 Minuten, ist das neueste Verhältnis eines simultanen AN gleich 1,5 und das Verhältnis eines simultanen AN vor 30 Minuten ist 0,5; und in diesem Fall kann das gemittelte Verhältnis eines simultanen AN durch Gleichung 1 gefunden werden. [Gleichung 1]
wobei
- A:
- Verhältnis eines simultanen AN zu jedem Zeitpunkt
- B:
- Gewichtsfaktor zu jedem Zeitpunkt ist.
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Der Gewichtsfaktor wird wie oben beschrieben multipliziert; und entsprechend kann berücksichtigt werden, dass der Einfluss an der bevorstehenden internen Temperatur des neu erhaltenen Verhältnisses des simultanen AN größer ist als der des vergangenen Verhältnisses eines simultanen AN.
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Das mittlere Verhältnis eines simultanen AN, berechnet durch die obige Gleichung, wird in dem Speicher 4 gespeichert, der in der programmierbaren Steuervorrichtung 1 bereitgestellt ist, und es kann auf dieses verwiesen werden, indem aus dem Speicher 4 ausgelesen wird, unter Verwendung eines Programmierhilfsmittels oder durch Anzeigen über eine Anzeige (nicht in der Zeichnung gezeigt), die an der programmierbaren Steuervorrichtung 1 bereitgestellt ist.
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Ein Benutzer führt eine Evaluierung durch, mit Bezug auf das mittlere Verhältnis eines simultanen AN, und führt eine geeignete AN- und AUS-Steuerung von Eingangs- und Ausgangs-Schaltungen durch, um die interne Temperatur der programmierbaren Steuervorrichtung 1 nicht zu erhöhen.
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Da wie oben beschrieben, gemäß Ausführungsform 1 ein gemittelter Wert des Verhältnisses eines simultanen AN während einer vorbestimmten Zeitperiode aus dem Verhältnis eines simultanen AN für die Vergangenheit, das für eine Vielzahl von Malen akkumuliert wird, berechnet wird, kann der Benutzer das Verhältnis simultaner AN-Zustände unter Berücksichtigung eines Anstiegs der internen Temperatur der programmierbaren Steuervorrichtung 1 evaluieren, und kann die Ausgestaltung mit einer sichergestellten Zuverlässigkeit durchführen.
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Ausführungsform 2
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Wenn eine Umgebungstemperatur an einem Ort, an dem eine programmierbare Steuervorrichtung 1 verwendet wird, hoch ist, kann eine interne Temperatur aufgrund einer Temperatur anwachsen, die nachteilige Effekte auf Komponenten der programmierbaren Steuereinheit 1 aufweist, selbst dann, wenn das Verhältnis eines simultanen AN niedrig ist. Wenn andererseits die Umgebungstemperatur gering ist, kann die interne Temperatur nicht so anwachsen, selbst dann, wenn das Verhältnis eines simultanen AN hoch ist. In diesem Fall ist es nicht nur notwendig, das Verhältnis eines simultanen AN zu berechnen, sondern auch das maximale Verhältnis eines simultanen AN, das mit der Umgebungstemperatur zusammenhängt, zu berechnen.
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Aus diesem Grund berechnet die programmierbare Steuervorrichtung 1, wie in 5 gezeigt, das mittlere Verhältnis eines simultanen AN durch eine Unterbrechung in einer Periode von einer Sekunde im Schritt S10, und berechnet auch das maximale Verhältnis des simultanen AN im Schritt S20.
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Als Nächstes wird ein Vergleich durchgeführt zwischen dem mittleren Verhältnis eines simultanen AN und dem maximalen Verhältnis eines simultanen AN im Schritt S30; und wenn das gefundene mittlere Verhältnis des simultanen AN das gefundene maximale Verhältnis des simultanen AN übersteigt, wird eine Anomalitätsbenachrichtigungsverarbeitung des Verhältnisses des simultanen AN im Schritt S40 ausgeführt (das später erläutert wird)
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Bei der Berechnungsverarbeitung des maximalen Verhältnisses des simultanen AN wird im Schritt S21 zuerst die gegenwärtige Umgebungstemperaturinformation erhalten, wie in 6 gezeigt. Werte, die vorab in der programmierbaren Steuervorrichtung 1 eingestellt sind, und Werte, die durch einen Benutzer von einem Programmierungsmittel oder dergleichen angewendet werden, können im Übrigen für die Umgebungstemperaturinformation unter Berücksichtigung der Benutzerumgebung verwendet werden. In dem Fall, wenn ein Temperatursensor 6 in der programmierbaren Steuervorrichtung 1 enthalten ist, und in dem Fall, wenn eine Erweiterungs-Temperatursensoreinheit 9 mit einem externen Erweiterungsbus 7 verbunden ist, können darüber hinaus Werte eines Temperatursensors 6, 9b für die Umgebungstemperaturinformation verwendet werden.
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Als Nächstes wird eine Herabsetzungs- bzw. Derating-Kurve im Schritt S22 ausgelesen. Die Herabsetzungskurve zeigt die Beziehung zwischen einer Umgebungstemperatur und dem maximalen Verhältnis eines simultanen AN bei der Umgebungstemperatur. In dem Fall eines Diagramms, das in 7 durch eine Hauptlinie gezeigt ist, wird zum Beispiel ein Punkt zum Ändern des Anstiegs der Herabsetzungskurve quantifiziert, wie in 8 gezeigt, die in einem internen Speicher 4 als eine Datentabelle gehalten wird. Werte der Datentabelle werden im Schritt S22 ausgelesen.
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Als Nächstes wird im Schritt S23 ein Maximalwert des Verhältnisses eines simultanen AN bei der Umgebungstemperatur gefunden, aus der erhaltenen Umgebungstemperatur und den ausgelesenen Werten der Datentabelle, in dem Fall, wenn es keine Temperatur gibt, die mit der Umgebungstemperatur in der Datentabelle zusammenhängt, kann ein Wert auf der Linie, die zwei Punkte der Herabsetzungsdaten in der Nähe der Umgebungstemperatur verbinden, als das maximale Verhältnis eines simultanen AN angesehen werden.
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Im Übrigen weist die Herabsetzungskurve eine Herabsetzungskurve auf, die an einer Eingangsschaltung angewendet wird, und eine Herabsetzungskurve, die an einer Ausgangsschaltung angewendet wird; und die programmierbare Steuervorrichtung 1 kann die Werte der vorab eingestellten Herabsetzungskurve und die Werte der Herabsetzungskurve, die durch den Benutzer eingestellt wird, unter Verwendung des Programmierungsmittels oder dergleichen, verwenden.
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Die programmierbare Steuervorrichtung 1 enthält den Speicher 4, in dem der Benutzer schreiben kann, um diese Umgebungstemperatur verwenden zu können, sowie Werte der Herabsetzungskurve, die durch den Benutzer bestimmt werden; folglich kann ein eingestellter Wert von dem Programmierungsmittel oder dergleichen in den Speicher 4 geschrieben werden und die Umgebungstemperatur und die Werte der Herabsetzungskurve können frei geändert werden.
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Das maximale Verhältnis eines simultanen AN, das hier gefunden wird, wird mit dem mittleren Verhältnis eines simultanen AN verglichen; und wenn das mittlere Verhältnis des simultanen AN das maximale Verhältnis des simultanen AN übersteigt, wird eine Anomaliebenachrichtigungsverarbeitung des Verhältnisses der simultanen AN im Schritt S40 der 5 ausgeführt, und ein Beispiel dieser Verarbeitung ist in 9 gezeigt.
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Gemäß 9 wird im Schritt S41 zuerst eine Anomaliebenachrichtigung des Verhältnisses der simultanen AN in den Speicher 4 geschrieben, und dann wird das Vorhandensein oder Fehlen einer Fehlerbenachrichtigungsanforderung durch eine LED-Illumination bestätigt; und wenn dies erforderlich ist, wird Schritt S43 ausgeführt, um eine LED-Illumination bereitzustellen. Vergleichbar wird das Vorhandensein oder Fehlen einer Fehlerbenachrichtigungsanforderung durch ein Warngeräusch im Schritt S44 bestätigt; und wenn dies erforderlich ist, wird Schritt S45 ausgeführt, um ein Warngeräusch zu erzeugen. Das Vorliegen oder Fehlen einer Fehlerbenachrichtigungsanforderung per Mail wird im Schritt S46 bestätigt; und wenn dies erforderlich ist, wird Schritt S47 ausgeführt.
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Wie oben beschrieben gibt es eine Vielzahl von Warnmitteln, die den Benutzer benachrichtigen, dass das mittlere Verhältnis eines simultanen AN hoch ist, und der Benutzer kann ein oder eine Vielzahl von Warnmitteln unter diesen Fehlermitteilungsmitteln von dem Programmiermittel oder dergleichen auswählen und einstellen.
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Daher kann der Benutzer gemäß Ausführungsform 2 leicht bestimmen, ob das mittlere Verhältnis eines simultanen AN der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung der programmierbaren Steuervorrichtung 1 in einem Bereich verwendet werden kann, der durch die Herabsetzungskurve bestimmt ist.
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Ferner ist es möglich, leicht die Situation zu erfassen, in der eine interne Temperatur auf eine Temperatur ansteigt, die nachteilige Effekte auf Komponenten der programmierbaren Steuervorrichtung 1 aufweist, um eine Warnung zu erzeugen, wenn das mittlere Verhältnis eines simultanen AN das maximale Verhältnis eines simultanen AN übersteigt.
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Im Übrigen ist in den obigen Ausführungsformen eine vorbestimmte Periode zum Auffinden des Verhältnisses eines simultanen AN auf 1 Sekunde eingestellt und eine vorbestimmte Periode zur Zeitmittelung ist auf 30 Minuten eingestellt.
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Eine Konfiguration kann jedoch durch geeignete Auswahl durchgeführt werden, bei der das Verhältnis eines simultanen AN einer Periode von 0,5 Sekunden gefunden wird und das mittlere Verhältnis eines simultanen AN in 15 Minuten gefunden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Programmierbare Steuervorrichtung
- 2
- Eingangsschaltung
- 3
- Ausgangsschaltung
- 4
- Speicher
- 5
- Mikroprozessor (CPU)
- 6
- Temperatursensor
- 8
- Erweiterungs-Eingabe- und Ausgabeeinheit
- 9
- Erweiterungs-Temperatursensoreinheit
