JP2001014015A - 工作機械の安全制御方法およびその装置 - Google Patents
工作機械の安全制御方法およびその装置Info
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- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Abstract
っても、その特性の相違に起因した誤った異常検出の発
生を未然にしかも確実に防止する。 【解決手段】 複数の制御系統間でデータ交換により相
互監視を行なってシステムの安全対策を講じるにあた
り、各制御系統に入力される信号を相互に比較して、各
制御系統に共通の入力信号を決定し、各制御系統の入力
状態を相互に比較して、その入力状態があらかじめ決め
られた関係にあるとき、システムの入力状態が正常であ
ると判定し、各制御系統の処理サイクルの進行を相互に
比較して、その処理サイクルが一致しているとき、シス
テムの処理サイクルが正常であると判定する。
Description
に適用される工作機械の安全制御方法と、工作機械の安
全制御装置に関するものである。
ンピュータやシーケンサ(マイコン等)の制御装置を使
用して、高度な制御が行われている。
すると、その制御対象である工作機械が、本来動いては
ならないときに動いたり、これとは逆に、停止しなけれ
ばならないときに停止しないような状況が発生する場合
があり、その結果、作業者に危険を招いたり、工作機械
自体が一部破損する危険につながることがある。
の程度がそれほど高くない場合は、マイコン等による単
一の制御系統でシステムを構成し、また、制御装置の故
障時に生じる危険の程度が高い場合は、マイコン等によ
る制御系統を二重または三重以上にしてシステムを構成
している。
うな従来のものは、制御系統が単一のものは、その制御
装置が誤動作するだけで、危険が生じる可能性がある。
御系統間でデータ交換を行い、各制御系統の制御状態が
一致していることを相互に監視することでシステムの安
全対策を講じるものであるため、同一の特性をもつ制御
装置を複数用意する必要がある。
例えば入力信号による入力状態の切り換えのタイミング
が制御系統間で相違したり、また、各制御系統の動作速
度が相違したりすることで、システムは本来正常な状態
であるにもかかわらず制御系統間で不一致な状態が発生
し、誤った異常検出をしてしまう。
するため、複雑なプログラムを作成して、そのソフトウ
ェアを各系統のマイコン等の制御装置に組み込まなけれ
ばならない等の問題があった。
問題点を排除して、複数の制御系統間で特性にある程度
違いがあっても、その特性の相違に起因した誤った異常
検出の発生を、簡単な構成で未然にしかも確実に防止す
ることのできる工作機械の安全制御方法およびその装置
を提供することにある。
決するものであって、請求項1に係る発明は、複数の制
御系統間でデータ交換により相互監視を行なってシステ
ムの安全対策を講じる工作機械の安全制御方法におい
て、各制御系統に入力される信号を相互に比較して、各
制御系統に共通の入力信号を決定する工程と、各制御系
統の入力状態を相互に比較して、その入力状態があらか
じめ決められた関係にあるとき、システムの入力状態が
正常であると判定する工程と、各制御系統の処理サイク
ルの進行を相互に比較して、その処理サイクルが一致し
ているとき、システムの処理サイクルが正常であると判
定する工程とからなる工作機械の安全制御方法である。
明において、各制御系統から出力される信号を相互に比
較して、その出力信号が一致しているとき、システムの
出力状態が正常であると判定する工程を含む工作機械の
安全制御方法である。
明において、前記共通の入力信号を決定する工程は、比
較した信号が相互に一致しているとき、それを各制御系
統に共通の入力信号とし、また、一致しないとき、先行
する共通入力信号を各制御系統に共通の入力信号とする
工作機械の安全制御方法である。
明において、前記入力状態が正常であると判定する工程
は、1つの制御系統の入力状態が変動しないとき、その
期間の少なくとも一部において、残りの制御系統の入力
状態が前記1つの制御系統の入力状態に一致する関係に
あることを判定する工作機械の安全制御方法である。
明において、前記処理サイクルが正常であると判定する
工程は、1処理サイクルずつ異なる所定ビット数のデー
タを相互に交換して比較する工作機械の安全制御方法で
ある。
でデータ交換により相互監視を行なってシステムの安全
対策を講じる工作機械の安全制御方法において、各制御
系統に入力される信号を相互に比較して、その信号が一
致しているとき、それを各制御系統に共通の入力信号と
し、また、一致しないとき、先行する共通入力信号を各
制御系統に共通の入力信号とする工程と、各制御系統の
入力状態を相互に比較して、1つの制御系統の入力状態
が2回変動しないとき、そのうちの少なくとも1回にお
いて、残りの制御系統の入力状態が前記1つの制御系統
の入力状態に一致する関係にあるとき、システムの入力
状態が正常であると判定する工程と、各制御系統から出
力される信号を相互に比較して、その出力信号が一致し
ているとき、システムの出力状態が正常であると判定す
る工程と、各制御系統の処理サイクルの進行を、1処理
サイクルずつ異なる所定ビット数のデータを相互に交換
することで相互に比較して、その処理サイクルが一致し
ているとき、システムの処理サイクルが正常であると判
定する工程とからなる工作機械の安全制御方法である。
でデータ交換により相互監視を行なってシステムの安全
対策を講じる工作機械の安全制御装置において、各制御
系統に入力される信号を相互に比較して、各制御系統に
共通の入力信号を決定する手段と、各制御系統の入力状
態を相互に比較して、その入力状態があらかじめ決めら
れた関係にあるとき、システムの入力状態が正常である
と判定する手段と、各制御系統の処理サイクルの進行を
相互に比較して、その処理サイクルが一致していると
き、システムの処理サイクルが正常であると判定する手
段とを備えている工作機械の安全制御装置である。
明において、各制御系統から出力される信号を相互に比
較して、その出力信号が一致しているとき、システムの
出力状態が正常であると判定する手段を備えている工作
機械の安全制御装置である。
明において、前記共通の入力信号を決定する手段は、比
較した信号が相互に一致しているとき、それを各制御系
統に共通の入力信号とし、また、一致しないとき、先行
する共通入力信号を各制御系統に共通の入力信号とする
工作機械の安全制御装置である。
発明において、前記入力状態が正常であると判定する手
段は、1つの制御系統の入力状態が変動しないとき、そ
の期間の少なくとも一部において、残りの制御系統の入
力状態が前記1つの制御系統の入力状態に一致する関係
にあることを判定する工作機械の安全制御装置である。
発明において、前記処理サイクルが正常であると判定す
る手段は、1処理サイクルずつ異なる所定ビット数のデ
ータを相互に交換して比較する工作機械の安全制御装置
である。
間でデータ交換により相互監視を行なってシステムの安
全対策を講じる工作機械の安全制御装置において、各制
御系統に入力される信号を相互に比較して、その信号が
一致しているとき、それを各制御系統に共通の入力信号
とし、また、一致しないとき、先行する共通入力信号を
各制御系統に共通の入力信号とする手段と、各制御系統
の入力状態を相互に比較して、1つの制御系統の入力状
態が2回変動しないとき、そのうちの少なくとも1回に
おいて、残りの制御系統の入力状態が前記1つの制御系
統の入力状態に一致する関係にあるとき、システムの入
力状態が正常であると判定する手段と、各制御系統から
出力される信号を相互に比較して、その出力信号が一致
しているとき、システムの出力状態が正常であると判定
する手段と、各制御系統の処理サイクルの進行を、1処
理サイクルずつ異なる所定ビット数のデータを相互に交
換することで相互に比較して、その処理サイクルが一致
しているとき、システムの処理サイクルが正常であると
判定する手段とを備えている工作機械の安全制御装置で
ある。
参照して説明する。図1は、この発明による工作機械の
安全制御装置の一実施の形態を示す概略的ブロック図、
図2はその詳細なブロック図であり、この工作機械の安
全制御装置1は、A系統10aおよびB系統10bの2
つの制御系統で構成され、例えば、バックゲージや通常
のヒューマンインタフェース等の比較的危険度の低い制
御については、A系統10aだけで処理を行う一方、フ
ェールセーフが必要な制御については、B系統10bを
追加してAB両系統10a,10bで処理するものであ
る。
御装置1は、CPU(中央処理装置)11a,11b、
プログラムを格納したROM12a,12b、データ格
納用のRAM13a,13b、I/O(入出力装置)1
4a,14bを備えるとともに、AB両系統のデータ交
換のためのデュアルポートメモリ(DPM)15を備
え、それにより、安全のためにAB両系統10a,10
bを使って入出力を2重にする場合は、デュアルポート
メモリ(DPM)15を介して、AB相互に正常動作を
監視するようになっている。
むリレー16a,16bの出力が正常であることを確認
するため、リレー16a,16bの接点を入力信号とし
てそれをチェックするようになっている。
御装置1は、一般処理部20a,20b、A,B系統入
出力準備完了データ出力部21a,21b、B,A系統
入出力準備完了データ検出部22a,22b、入力ポー
ト23a,23b、入力バッファ24a,24b、入出
力状態判定部25、AB共通入出力バッファ26、異常
制御部27a,27b、安全の必要な処理部28a,2
8b、出力ポート29a,29bを備えている。図2に
おいて、ENは「実行」を表わし、また、Resは「リ
セット」を表わす。
よびB系統10bに入力される信号を相互に比較して、
その信号が一致しているとき、それをAB両系統10
a,10bに共通の入力信号とし、また、一致しないと
き、先行する共通入力信号をAB両系統10a,10b
に共通の入力信号とする共通入力信号決定部を備えてい
る。
0aおよびB系統10bの入力状態を相互に比較して、
いずれか一方(例えばA系統10a)の入力状態が2回
変動しないとき、そのうちの少なくとも1回において、
他方(例えばB系統10b)の入力状態が、一方(例え
ばA系統10a)の入力状態に一致する関係にあると
き、システムの入力状態が正常であると判定する入力状
態判定部を備えている。
0aおよびB系統10bから出力される信号を相互に比
較して、その出力信号が一致しているとき、システムの
出力状態が正常であると判定する出力状態判定部を備え
ている。
10aおよびB系統10bの処理サイクルの進行を、1
処理サイクルずつ異なる所定ビット数のデータを相互に
交換することで相互に比較して、その処理サイクルが一
致しているとき、システムの処理サイクルが正常である
と判定する処理サイクル判定部を備えている。
図3に示すフローチャートを用いて説明する。
スタートさせると、まず、A系統、B系統がそれぞれ初
期設定を行う(ステップS1A,S1B)。
処理を行う(ステップS2A,S2B)。
準備完了データをセットし、それをデュアルポートメモ
リ(DPM)15を介して相互に転送する(ステップS
3A,S3B)。
方から転送された入出力準備完了データを読み込む(ス
テップS4A,S4B)。
ことを確認すると(ステップS5A)、入力信号を受け
付けてその内容を入力バッファに格納する一方、出力バ
ッファの内容を出力する(ステップS6A)。
場合(ステップS5A)、あらかじめ決められた時間が
経過するまで(ステップS7A)、B系統から転送され
た入出力準備完了データの読み込み(ステップS4A)
を続けるが、その時間が経過したら(ステップS7
A)、異常検出制御を行なって(ステップS8A)終了
する。
了したことを確認すると(ステップS5B)、入力信号
を受け付けてその内容を入力バッファに格納する一方、
出力バッファの内容を出力する(ステップS6B)。
場合(ステップS5B)、あらかじめ決められた時間が
経過するまで(ステップS7B)、A系統から転送され
た入出力準備完了データの読み込み(ステップS4B)
を続けるが、その時間が経過したら(ステップS7
B)、異常検出制御を行なって(ステップS8B)終了
する。
完了データをセットし、それをデュアルポートメモリ
(DPM)15を介して相互に転送する(ステップS9
A,S9B)。
方から転送された入出力完了データを読み込み(ステッ
プS10A,S10B)、A系統、B系統がそれぞれ入
出力状態判定を行う(ステップS11A,S11B)。
力状態判定を同時にスタートさせると、まず、A系統、
B系統がそれぞれ今回入力データで前回入力データを更
新し(ステップS21A,S21B)、また、入力バッ
ファのデータで今回入力データを更新する(ステップS
22A,S22B)。
定処理を行なって(ステップS23A,S23B)、A
B共通の入力信号を格納する(ステップS24A,S2
4B)。
23B)のアルゴリズムについて、図5を参照して説明
する。
ると、図5に示すように、A系統の前回入力データをA
1、今回入力データをA0、入力バッファのデータをAi
で表すことができ、また、B系統の前回入力データをB
1、今回入力データをB0、入力バッファのデータをBi
で表すことができる。
B系統の今回入力データB0とを比較して、A0=B0=
1の場合は、AB共通の入力信号Cを1とし、また、A
0=B0=0の場合は、AB共通の入力信号Cを0とし、
さらに、A0≠B0の場合は、AB共通の入力信号Cを1
つ前のCの値のままとする。
判定処理(ステップS23A,S23B)を行い、得ら
れたAB共通の入力信号Cを、A系統、B系統がそれぞ
れ入力信号として格納する(ステップS24A,S24
B)こととなる。
常の有無を検出し(ステップS25A,S25B)、ま
た、出力異常の有無を検出する(ステップS26A,S
26B)。
プS25A,S25B)アルゴリズムについて説明す
る。
前回入力データA1とを比較して、A0=A1=1の場
合、さらにB系統の今回入力データB0および前回入力
データB1と比較して、少なくとも一方が1であれば正
常と判定し、両方とも0の場合に異常と判定する。
入力データA1とを比較して、A0=A1=0の場合、さ
らにB系統の今回入力データB0および前回入力データ
B1と比較して、少なくとも一方が0であれば正常と判
定し、両方とも1の場合に異常と判定する。
入力データB1とを比較して、B0=B1=1の場合、さ
らにA系統の今回入力データA0および前回入力データ
A1と比較して、少なくとも一方が1であれば正常と判
定し、両方とも0の場合に異常と判定する。
回入力データB1とを比較して、B0=B1=0の場合、
さらにA系統の今回入力データA0および前回入力デー
タA1と比較して、少なくとも一方が0であれば正常と
判定し、両方とも1の場合に異常と判定する。
方の入力状態が2回の処理サイクルで一致したとき、他
方の入力状態がその2回の処理サイクルの少なくとも1
回で一致すれば、正常であると判定する理由は、A系
統、B系統の入力タイミングが、ソフトウェア的に必ず
しも完全には一致しない可能性があることと、たまたま
一致できた場合でも、入力の瞬間付近で信号が切り換わ
ると、ハードウェアの遅延要因が微妙に相違することで
生じる不一致状態を、誤って異常であると判定しないた
めである。
プS26A,S26B)アルゴリズムについては、特別
のものを必要としない。なぜなら、A系統、B系統は、
共通の入力信号Cを用いて、同一の処理サイクルを実行
しているのであるから、その結果としての出力には、格
別の不一致要因はないものと考えることができるからで
あり、したがって、ただ単に、A系統、B系統が一致す
ることを確認するだけでよい。
ム正常チェックを行なって(ステップS27A,S27
B)、異常がなければ(ステップS28A,S28B)
入出力状態判定を終了し、異常があれば(ステップS2
8A,S28B)、異常制御を行なって(ステップS2
9A,S29B)、終了する。
27A,S27B)アルゴリズムについて説明する。
ルの進行を相互に比較して、処理サイクルの経過の同一
性を判定すればよいから、1サイクルごとに異なるデー
タを相互に交換してチェックすればよい。
キャリを無視してインクリメントする1バイトのインク
リメントデータ用いて、相互に交換して比較し、それが
一致しているかぎり経過の同一性を満たしていると判定
することができる。
ると、図3に示すように、A系統、B系統がそれぞれ安
全の必要な処理を行なったうえ(ステップS12A,S
12B)、一般の処理(ステップS2A,S2B)に戻
って繰り返すこととなる。
て、A系統10aおよびB系統10bがそれぞれ一般の
処理(ステップS2A,S2B)を行うように構成した
が、これに限定するものでなく、例えば、A系統10a
またはB系統10bのいずれか一方による一般の処理
(ステップS2AまたはS2B)を省略することが可能
であり、また、AB両系統10b,10bともに一般の
処理(ステップS2A,S2B)を省略することも可能
である。
10b,10bのデータ交換のためにデュアルポートメ
モリ(DPM)15を使用したが、これに限定するもの
でなく、適宜のデータ交換手段を使用することが可能で
ある。
A系統およびB系統の2系統で構成したが、これに限定
するものでなく、例えば3系統以上にも適用することが
可能である。
正常であると判定するのに、今回入力データと前回入力
データの2回の処理サイクルを用いたが、これに限定す
るものでなく、例えば前回より前まで遡って数回の処理
サイクルを用いることが可能である。
クルが正常であると判定するために相互に交換するデー
タとして、キャリを無視してインクリメントする1バイ
トのインクリメントデータを利用したが、これに限定す
るものでなく、例えば適当な数列を利用することがで
き、また、一方の機能が停止した場合に他方がそれをチ
ェックすることができるものであれば、適宜の方法を利
用することが可能である。
統間でデータ交換により相互監視を行なってシステムの
安全対策を講じるにあたり、各制御系統に入力される信
号を相互に比較して、各制御系統に共通の入力信号を決
定し、各制御系統の入力状態を相互に比較して、その入
力状態があらかじめ決められた関係にあるとき、システ
ムの入力状態が正常であると判定し、各制御系統の処理
サイクルの進行を相互に比較して、その処理サイクルが
一致しているとき、システムの処理サイクルが正常であ
ると判定するように構成したので、複数の制御系統間で
特性にある程度違いがあっても、その特性の相違に起因
した誤った異常検出の発生を、簡単な構成で未然にしか
も確実に防止することができる効果がある。
概略的ブロック図である。
る。
である。
Claims (12)
- 【請求項1】 複数の制御系統間でデータ交換により相
互監視を行なってシステムの安全対策を講じる工作機械
の安全制御方法において、 各制御系統に入力される信号を相互に比較して、各制御
系統に共通の入力信号を決定する工程と、 各制御系統の入力状態を相互に比較して、その入力状態
があらかじめ決められた関係にあるとき、システムの入
力状態が正常であると判定する工程と、 各制御系統の処理サイクルの進行を相互に比較して、そ
の処理サイクルが一致しているとき、システムの処理サ
イクルが正常であると判定する工程と、からなることを
特徴とする工作機械の安全制御方法。 - 【請求項2】 各制御系統から出力される信号を相互に
比較して、その出力信号が一致しているとき、システム
の出力状態が正常であると判定する工程を含むことを特
徴とする請求項1記載の工作機械の安全制御方法。 - 【請求項3】 前記共通の入力信号を決定する工程は、
比較した信号が相互に一致しているとき、それを各制御
系統に共通の入力信号とし、また、一致しないとき、先
行する共通入力信号を各制御系統に共通の入力信号とす
ることを特徴とする請求項1記載の工作機械の安全制御
方法。 - 【請求項4】 前記入力状態が正常であると判定する工
程は、1つの制御系統の入力状態が変動しないとき、そ
の期間の少なくとも一部において、残りの制御系統の入
力状態が前記1つの制御系統の入力状態に一致する関係
にあることを判定することを特徴とする請求項1記載の
工作機械の安全制御方法。 - 【請求項5】 前記処理サイクルが正常であると判定す
る工程は、1処理サイクルずつ異なる所定ビット数のデ
ータを相互に交換して比較することを特徴とする請求項
1記載の工作機械の安全制御方法。 - 【請求項6】 複数の制御系統間でデータ交換により相
互監視を行なってシステムの安全対策を講じる工作機械
の安全制御方法において、 各制御系統に入力される信号を相互に比較して、その信
号が一致しているとき、それを各制御系統に共通の入力
信号とし、また、一致しないとき、先行する共通入力信
号を各制御系統に共通の入力信号とする工程と、 各制御系統の入力状態を相互に比較して、1つの制御系
統の入力状態が2回変動しないとき、そのうちの少なく
とも1回において、残りの制御系統の入力状態が前記1
つの制御系統の入力状態に一致する関係にあるとき、シ
ステムの入力状態が正常であると判定する工程と、 各制御系統から出力される信号を相互に比較して、その
出力信号が一致しているとき、システムの出力状態が正
常であると判定する工程と、 各制御系統の処理サイクルの進行を、1処理サイクルず
つ異なる所定ビット数のデータを相互に交換することで
相互に比較して、その処理サイクルが一致していると
き、システムの処理サイクルが正常であると判定する工
程と、からなることを特徴とする工作機械の安全制御方
法。 - 【請求項7】 複数の制御系統間でデータ交換により相
互監視を行なってシステムの安全対策を講じる工作機械
の安全制御装置において、 各制御系統に入力される信号を相互に比較して、各制御
系統に共通の入力信号を決定する手段と、 各制御系統の入力状態を相互に比較して、その入力状態
があらかじめ決められた関係にあるとき、システムの入
力状態が正常であると判定する手段と、 各制御系統の処理サイクルの進行を相互に比較して、そ
の処理サイクルが一致しているとき、システムの処理サ
イクルが正常であると判定する手段と、を備えているこ
とを特徴とする工作機械の安全制御装置。 - 【請求項8】 各制御系統から出力される信号を相互に
比較して、その出力信号が一致しているとき、システム
の出力状態が正常であると判定する手段を備えているこ
とを特徴とする請求項7記載の工作機械の安全制御装
置。 - 【請求項9】 前記共通の入力信号を決定する手段は、
比較した信号が相互に一致しているとき、それを各制御
系統に共通の入力信号とし、また、一致しないとき、先
行する共通入力信号を各制御系統に共通の入力信号とす
ることを特徴とする請求項7記載の工作機械の安全制御
装置。 - 【請求項10】 前記入力状態が正常であると判定する
手段は、1つの制御系統の入力状態が変動しないとき、
その期間の少なくとも一部において、残りの制御系統の
入力状態が前記1つの制御系統の入力状態に一致する関
係にあることを判定することを特徴とする請求項7記載
の工作機械の安全制御装置。 - 【請求項11】 前記処理サイクルが正常であると判定
する手段は、1処理サイクルずつ異なる所定ビット数の
データを相互に交換して比較することを特徴とする請求
項7記載の工作機械の安全制御装置。 - 【請求項12】 複数の制御系統間でデータ交換により
相互監視を行なってシステムの安全対策を講じる工作機
械の安全制御装置において、 各制御系統に入力される信号を相互に比較して、その信
号が一致しているとき、それを各制御系統に共通の入力
信号とし、また、一致しないとき、先行する共通入力信
号を各制御系統に共通の入力信号とする手段と、 各制御系統の入力状態を相互に比較して、1つの制御系
統の入力状態が2回変動しないとき、そのうちの少なく
とも1回において、残りの制御系統の入力状態が前記1
つの制御系統の入力状態に一致する関係にあるとき、シ
ステムの入力状態が正常であると判定する手段と、 各制御系統から出力される信号を相互に比較して、その
出力信号が一致しているとき、システムの出力状態が正
常であると判定する手段と、 各制御系統の処理サイクルの進行を、1処理サイクルず
つ異なる所定ビット数のデータを相互に交換することで
相互に比較して、その処理サイクルが一致していると
き、システムの処理サイクルが正常であると判定する手
段と、を備えていることを特徴とする工作機械の安全制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11182283A JP2001014015A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 工作機械の安全制御方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11182283A JP2001014015A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 工作機械の安全制御方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001014015A true JP2001014015A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16115576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11182283A Pending JP2001014015A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 工作機械の安全制御方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001014015A (ja) |
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- 1999-06-28 JP JP11182283A patent/JP2001014015A/ja active Pending
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