JP2008301158A - 自己診断機能付き近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】過大な出力電流から故障予知の自己診断を行うことができる近接センサを提供する。
【解決手段】検出対象の検出に対応した出力電流が流れる出力部１６に対して、その出力電流を検知する出力電流センサ部２０と、この出力電流センサ部２０のセンサ信号から近接センサの状態を自己診断し、その自己診断から出力電流が過大であるが許容値以下のときは当該近接センサの故障を予知する故障予知信号を出力すると共に、出力電流が許容値を超過したときは当該近接センサに接続している制御機器の動作を停止させる停止信号を出力する自己診断部２２とを備えた構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、自己診断機能付き近接センサに関するものである。

近接センサは、検出対象に非接触の状態で当該検出対象の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば、検出対象が金属である高周波発振型や、検出対象が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に制御機器の状態を検知入力する入力機器の１つとして用いられる（特許文献１参照）。

以上の近接センサでは検出対象の検出に応じて出力部から出力電流が流れるようになっている。この出力電流が過大になると、その出力トランジスタが損傷したりして近接センサが検出を行う上で異常を来たしたり、極端には破損することがある。また、負荷側にもこの過大な出力電流が供給される場合があって不具合である。このように異常を来たしているのに、その近接センサからあたかも正常なごとく信号の入力がＰＬＣ等のコントローラに対して継続されたのではコントローラを用いた制御システムにはきわめて不具合である。特に、工程を無人自動化するファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野でＰＬＣを用いる場合では、極力回避し、近接センサが正常に作動中にそうした過大な出力電流による不具合が事前に対処できることが要請されている。
特開２００２−０７６８７１

本発明は近接センサが過大な出力電流により正常な動作に異常を来たすおそれがある場合に、正常に動作している間に、その出力電流に対して自己診断を行い、この自己診断からそうした異常を予知することができる近接センサを提供することである。

本発明による近接センサは、検出対象に非接触で該検出対象を検出する非接触センサ部と、上記非接触センサ部のセンサ信号を出力処理する出力回路と、上記出力回路の出力電流を検知する出力電流センサ部と、上記出力電流センサ部のセンサ信号から近接センサの状態を自己診断し、その自己診断から出力電流が過大であるが許容値以下のときは当該近接センサの故障を予知する故障予知信号を出力すると共に、出力電流が許容値を超過したときは当該近接センサに接続している負荷に動作停止信号を出力する自己診断部と、を備えることを特徴とするものである。

本発明では、近接センサが正常に動作している間に、出力電流センサ部のセンサ信号から、現在は正常に動作しても故障することを予知できるので、この近接センサからＰＬＣ等のコントローラにその予知を入力することにより、当該コントローラを含む制御システムは近接センサのセンサ信号を用いた制御に関して安全にシステムを運営制御することができるようになる。

本発明の好ましい一態様は、上記出力部が、検出対象の検出に係る出力をベースに入力しコレクタエミッタ間に上記出力電流が流れるトランジスタと、上記トランジスタのエミッタに接続された抵抗とを含み、上記出力電流センサ部は、上記トランジスタのベース電圧から上記出力電流の変化を検出すると共に、上記自己診断部は、上記出力電流センサ部により検出された出力電流の変化から出力電流が過大であるか否かを自己診断することが可能なことである。

本発明の好ましい一態様は、上記出力電流センサ部に代えて、上記自己診断部が、内部に上記出力電流センサ部のセンサ動作を行う機能を有するマイクロコンピュータにより構成されていることである。

本発明の近接センサによれば、出力電流が過大で正常な動作に異常を来たすおそれがある場合、正常に動作している間に、その異常を予知することができる。したがって、この近接センサを用いた制御システムをより適確安全に対処可能とすることができるようになる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサを説明する。図１に同近接センサ全体のブロック構成を示す。図１を参照して、１０は実施の形態の近接センサ全体を示す。１２は検出対象に非接触で該検出対象を検出する非接触センサ部である。この非接触センサ部１２は、誘導型であれば、検出コイルを含む検出回路である。また、静電容量型であれば例えば電極やその他の回路等を含む。１４は、非接触センサ部１２のセンサ信号から検出対象の検出処理をするセンサ処理部である。例えば上記検出回路出力を検波する検波回路等を含む。１６は、センサ処理部１４の処理結果を出力信号として図示略のコントローラに出力する出力部である。１８はセンサ処理部１４の出力を表示する表示部である。この表示部１８は例えば発光ダイオードで構成され、センサ処理部１４の出力で発光して動作表示することができるようになっている。この表示部１８の配置位置は特に限定するものではなく、センサ処理部１４と出力部１６との間でもよい。出力部１６は例えばオープコレクタのトランジスタで構成することができる。

２０は出力電流を検知する出力電流センサ部である。図２で示すように出力部１６はベースがセンサ処理部１４に接続されたトランジスタで構成することができる。このトランジスタ１６ａのエミッタに抵抗１６ｂが接続されている。出力部１６内のトランジスタ１６ａのコレクタにセンサ処理部１４の処理出力に応答して出力電流Ｉｏが流れる。この場合、出力電流Ｉｏが上昇すると、トランジスタ１６ａのエミッタ電圧Ｖｅが上昇し、このエミッタ電圧Ｖｅの上昇によりトランジスタ１６ａのベース電圧Ｖｂが上昇する。このベース電圧Ｖｂの上昇は出力電流センサ部２０で検出される。この場合、出力電流センサ部２０は後述する自己診断部２２内部の機能で代替することができる。

２２は上記自己診断部である。この自己診断部２２はマイクロコンピュータにより構成されている。自己診断部２２は、出力電流センサ部２０のセンサ信号から近接センサの状態を自己診断し、その自己診断から出力電流Ｉｏが過大であるが許容値以下のときは当該近接センサの故障を予知する故障予知信号を出力すると共に、出力電流が許容値を超過したときは当該近接センサに接続している制御機器の動作を停止させる停止信号を出力する。

２３は自己診断モード選択部である。この自己診断モード選択部２３は、当該近接センサを自己診断モードにするか否かを選択することができるようになっている。自己診断部２２は、自己診断モード選択部２３からの自己診断モード選択により自動的に自己診断モードとなる。また、自己診断部２２は、その自己診断モードで無い場合は、自己診断しない。

ただし、自己診断モード選択部２３は安全のため、電源立ち上げでは自動的に自己診断モードとなり、近接センサは常時、自己診断モードとなる。

２４は設定部である。設定部２４は自己診断の設定を入力することができるようになっている。設定部２４では、出力電流をどの程度で過大であるとか、故障予知信号をどの出力電流の態様で生成するか、あるいは、制御機器の動作を停止させる停止信号をどの出力電流の態様で生成して出力する等の設定を行うものである。

自己診断部２２からの自己診断結果は、出力部２６に出力されると共に、この出力部２６から図示略のコントローラに与えられるようになっている。この出力部２６は例えばトランジスタで構成することができる。

２８は自己診断結果を表示することができる液晶表示部である。この液晶表示部２８は、自己診断結果を表示することによりユーザに早期の対応を可能とするものである。自己診断結果の表示は液晶表示に限定しない。この液晶表示部２８で自己診断結果が表示される場合、例えば、近接センサの配置位置とコントローラとの配置位置とが遠隔でも、ユーザが近接センサの配置位置近傍にいる場合では、コントローラは自動的に停止等が行われる一方で、ユーザは近接センサ１０の異常等に早期対応することができる。

以上説明した実施の形態では、近接センサ１０が正常に動作している間に、出力電流センサ部２０のセンサ信号から出力電流が過大であると自己診断した場合、現在は正常に動作してもその出力電流が継続して流れると、故障することを予知できるので、この近接センサ１０からＰＬＣ等のコントローラにその予知を入力することにより、当該コントローラを含む制御システムは近接センサのセンサ信号を用いた制御に関して安全にシステムを運営制御することができるようになる。

図３を参照して、自己診断部２２は、インターフェース２２ａと、ＣＰＵ２２ｂと、データメモリ２２ｃと、プログラムメモリ２２ｄと、を含むマイクロコンピュータで構成されている。インターフェース２２ａは、出力電流センサ部２０のセンサ信号、設定部２４の設定入力、出力部２６への出力、表示部２６への表示出力のためのインターフェースである。データメモリ２２ｃは、自己診断条件を書き換え可能に記憶している記憶手段を構成している。このデータメモリ２２ｃは、不揮発性メモリで構成することにより、電源ＯＦＦしても設定内容を記憶することができる。ＣＰＵ２２ｂは、プログラムメモリ２２ｄに予め格納している自己診断処理プログラムに基づき、出力電流センサ部２０からのセンサ信号と、データメモリ２２ｃの自己診断条件とから自己診断を行う。

データメモリ２２ｃには、自己診断条件として、出力電流Ｉｏが過大であるとする過大電流値と、出力電流Ｉｏが過大であるが許容値以下とするときの許容値とが記憶されている。この過大電流値と許容値との自己診断条件は上記のごとくメーカーにより書き換え可能になっている。

プログラムメモリ２２ｄには、
出力電流センサ部２０からのセンサ信号（出力電流Ｉｏ）により出力電流Ｉｏを監視する監視ステップと、
監視出力電流Ｉｏのデータ入力に応答してデータメモリ２２ｃから過大電流値を読み出し、監視出力電流Ｉｏが過大であるか否かの判定を行う判定ステップと、
出力電流Ｉｏが過大でないと判定すると過大でないとの自己診断信号をコントローラに出力する信号出力ステップと、
出力電流Ｉｏが過大であるときはデータメモリ２２ｃから許容値を読み出し、この出力電流Ｉｏが許容値以下か否かの判定を行う判定ステップと、
出力電流Ｉｏが過大であるが、許容値以下のときは負荷であるコントローラに故障予知信号を出力する信号出力ステップと、
出力電流Ｉｏが許容値を超過したか否かの判定を行う判定ステップと、
出力電流Ｉｏが許容値を超過していると判定したときはに負荷であるコントローラに動作停止信号を出力する信号出力ステップと、
を含むプログラムが格納されている。

ＣＰＵ２２ｂは、出力電流センサ部２０からの出力電流Ｉｏとデータメモリ２２ｃに記憶されている過大電流値、許容値を参照して、上記プログラムを実行し、インターフェース２２ａからコントローラに故障予知信号や動作停止信号を出力制御する。

以上説明したように本実施の形態では、近接センサが正常に動作している間に、出力電流センサ部のセンサ信号から振動態様が設定外であれば、現在は正常に動作してもその振動態様の継続で故障することを予知できるので、この近接センサからＰＬＣ等のコントローラにその予知を入力することにより、当該コントローラを含む制御システムは近接センサのセンサ信号を用いた制御に関して安全にシステムを運営制御することができるようになる。

図１は本発明の実施の形態に係る近接センサのブロック図である。 図２はセンサ処理部後段の出力部の回路構成と、出力電流センサ部とを示す図である。 図３は図１の自己診断部の内部構成を示す図である。

符号の説明

１０ 近接センサ
１２ 非接触センサ部
１４ センサ処理部
１６ 出力部
２０ 出力電流センサ部
２２ 自己診断部
２３ 自己診断モード選択部
２４ 設定部
２６ 出力部

Claims (3)

1. 出力部に流れる検出対象の検出に係る出力電流を検知する出力電流センサ部と、上記出力電流が過大であるが許容値以下のときは当該近接センサの故障を予知する故障予知信号を出力し、また、出力電流が許容値を超過したときは当該近接センサに接続している負荷に動作停止信号を出力する自己診断部とを備えた、自己診断機能付きの近接センサ。
2. 上記出力部が、検出対象の検出に係る出力をベースに入力しコレクタエミッタ間に上記出力電流が流れるトランジスタと、上記トランジスタのエミッタに接続された抵抗とを含み、上記出力電流センサ部は、上記トランジスタのベース電圧から上記出力電流の変化を検出すると共に、上記自己診断部は、上記出力電流センサ部により検出された出力電流の変化から出力電流が過大であるか否かを自己診断する、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
3. 上記出力電流センサ部に代えて、上記自己診断部は、内部に上記出力電流センサ部のセンサ動作を行う機能を有するマイクロコンピュータにより構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の近接センサ。

Images