JP2010206583A - 制御システムおよびこれに用いる断線自動復帰型プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】プログラマブルコントローラとユーザ装置との間の配線が断線しても即時に断線状態から正常状態に自動復帰させて、信号の伝送を復旧し、制御システムの安全を確保する。
【解決手段】ＰＬＣ入・出力部とユーザ装置との間の入出力配線を複線化し、任意のＰＬＣ出力部から出力配線上に信号を伝送したとき、そのＰＬＣ入力部にその信号がユーザ装置側から入力配線上にフィードバックされてくる構成とする。これにより、プログラマブルコントローラが任意の出力配線に出力した信号が入力配線上にフィードバックされてこないときは、入出力配線の何処かに断線が発生していると判定して、別の入出力配線上に上記信号と同一の信号を出力することで断線故障からの自動復帰を可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、プログラマブルコントローラにおいて、これとユーザ側装置との間の配線に断線が発生した際に、その断線の状態を解消し正常に信号伝送が行われるようにする断線自動復帰技術に関するものである。

プログラマブルコントローラは、多数の生産機械を制御する制御システムに組み込まれて使用される。プログラマブルコントローラは、当該プログラマブルコントローラ全体を制御するＣＰＵ、ユーザプログラムが格納されるプログラムＲＯＭ、ＣＰＵが作業に用いるワークＲＡＭ等に加えて、各種生産装置や設備装置に取り付けたスイッチやセンサ等の入力機器からの信号を入力したり、アクチュエータ等の出力機器に制御出力を出力したりするＩ／Ｏ部を備える。このＩ／Ｏ部に接続される入力や出力の機器は、ユーザにより、生産機械に合わせて配置され、ユーザ装置を構成する。

以上のプログラマブルコントローラを組み込んだ制御システムの安全性、信頼性の向上においては、ユーザ側装置とＩ／Ｏ部とを接続する配線が断線しないことが求められる。この配線は一部でも断線してしまうと、信号が入出力されなくなるので、断線した場合には、即刻対応して制御システムの安全を確保する必要がある。断線に関しては、例えば、以下の特許文献がある。

特開２００７−２９５６０８号公報

本発明は、プログラマブルコントローラの出力や入力の配線上に断線が発生した際には、断線による信号の伝送途絶を即時に解消して正常状態に自動復帰されるようにして、即刻対応してプログラマブルコントローラを用いた制御システムの安全を確保できるようにすることである。

（１）本発明による制御システムは、プログラマブルコントローラの入・出力部（ＰＬＣ入・出力部）とユーザ装置の入・出力部（ユーザ入・出力部）とを入・出力配線で接続し、上記両者間ではこれら入・出力配線により信号を伝送する制御システムにおいて、
ＰＬＣ入・出力部とユーザ入・出力部との間で入・出力配線対を複数対設けると共に、任意１対の入・出力配線でＰＬＣ出力部側からユーザ装置側に信号を送信させ、ユーザ装置側からＰＬＣ入力部側にその信号または対応する信号をフィードバックさせる構成となし、
プログラマブルコントローラが任意１つの出力配線に出力した信号がこの出力配線と対をなす入力配線上にフィードバックされてこないときは、当該入・出力配線対の何処かに断線が発生していると判定して、別の入・出力配線対を用いて上記信号と同一の信号を送信およびフィードバックさせることで、断線故障からの自動復帰を可能とした、ことを特徴とするものである。

上記において、「その信号または対応する信号」とは、出力配線上の信号と入力配線上の信号とが同一の信号であってもよいし、同一ではなくて対応する関係の信号であってもよいとの意義である。

本発明においては、ＰＬＣ側とユーザ装置側とで任意１つの入・出力配線対上に信号を伝送しても、ユーザ出力部からその信号がフィードバックされてこないときは、別の任意１つの入・出力配線対を用いて信号を伝送することができるので、断線から制御システムを保護しその安全を確保することができる。

（２）本発明による断線自動復帰型プログラマブルコントローラは、上記（１）のシステムに用いるために、同一の信号を出力する出力配線が個別接続される複数のＰＬＣ出力部と、同一の信号を入力する入力配線が個別接続される複数のＰＬＣ入力部と、断線自動復帰プログラムを格納するメモリと、このプログラムを実行する制御部と、を備え、上記制御部は、上記プログラムを実行して任意のＰＬＣ出力部から出力配線に信号を出力して、その信号またはこれに対応する信号が、その出力配線に対応する入力配線上にフィードバックされてくるか否かを判断し、フィードバックされてきたときは断線無しと判断し、フィードバックされてこないときは、断線有りと判断して、別のＰＬＣ出力部からそれに接続される出力配線上に上記信号と同一の信号を出力することで、いずれかの配線に断線が発生しても別の配線で信号の伝送を可能として断線故障からの自動復帰を可能とした、ことを特徴とするものである。

本発明のプログラマブルコントローラでは、制御システムにおけるユーザ側装置との間の配線上に断線があって信号伝送が途絶するのを即時に解消し、断線故障から自動復帰することができるようになる。

本発明では、プログラマブルコントローラの出力や入力の配線上に断線が発生して信号を伝送することができなくなった際には、別の配線上にその信号を伝送することができるので、断線により信号が途絶しても即時に断線状態から正常状態に自動復帰することができ、制御システムの安全を確保することができる。

図１は本発明の実施の形態に係る制御システムの概略構成を示す図である。 図２は図１のＰＬＣのＩ／Ｏ部とユーザ装置とを拡大して示す図である。 図３はＩ／Ｏ部とユーザ装置との間の信号の伝送説明に用いるフローチャートである。 図４はＩ／Ｏ部の出力点と入力点とに対応したユーザ装置を示す図である。

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断線自動復帰型の制御システムを詳細に説明する。

図１および図２を参照して、実施の形態の制御システムは、プログラマブルコントローラ１と、ユーザ装置３と、ターゲットシステム５と、により構成されている。

プログラマブルコントローラ１は、ＣＰＵ７、ＲＯＭ９、ＲＡＭ１１、Ｉ／Ｏ部１３、を備える。

ＣＰＵ７は、ＲＯＭ９に格納してあるプログラムに従って制御システム全体を制御するようになっている。ＲＯＭ９は、プログラムメモリとして、システム制御プログラム、ラダープログラム、その他、実施の形態における断線自動復帰のためのプログラムを格納している。図面的にはＲＯＭ９は、単一で示すが、単一に限定するものではない。ＲＡＭ１１は、ＣＰＵ７が自身のワークやその他に用いるメモリである。

Ｉ／Ｏ部１３は、複数の、実施の形態では信号出力部として３つのＰＬＣ入力部ｉｎ１，ｉｎ２，ｉｎ３と、複数の、実施の形態では信号出力部して３つのＰＬＣ出力部ｏｕｔ１，ｏｕｔ２，ｏｕｔ３とを備える。

ユーザ装置３は、スイッチやセンサ等の入力機器１５と、リレー，バルブ，アクチュエータ等の出力機器１７とを含む。これらは、ターゲットシステム５内の制御機械や制御装置等の適所に配置される。

プログラマブルコントローラ１のＣＰＵ７は、プログラムＲＯＭ９内のラダープログラムを実行し、各種機械や装置等の制御機器をシーケンス制御するようになっている。

ＣＰＵ７は、Ｉ／Ｏ部１３を通じて制御機器の状態に対応したスイッチやセンサ等の入力機器１５のＯＮ／ＯＦＦ情報を入力し、ラダープログラムに沿って論理演算を実行すると共に、得られた演算結果に従い、リレー，バルブ，アクチュエータ等の出力機器１７に対し、ＯＮ／ＯＦＦ情報の信号を出力することで、ターゲットシステム５内制御機器の制御を実行するようになっている。

Ｉ／Ｏ部１３の第１、第２、第３ＰＬＣ出力部ｏｕｔ１，ｏｕｔ２，ｏｕｔ３それぞれは、出力機器１７の第１、第２、第３入力部（ユーザ入力部）ｉｎＡ，ｉｎＢ．ｉｎＣそれぞれに、第１、第２、第３出力配線ｗｏ１，ｗｏ２，ｗｏ３により、個別に対応して接続されている。

Ｉ／Ｏ部１３の第１、第２、第３ＰＬＣ入力部ｉｎ１，ｉｎ２，ｉｎ３それぞれは、入力機器１５の第１、第２、第３出力部（ユーザ出力部）ｏｕｔＡ，ｏｕｔＢ，ｏｕｔＣそれぞれに、第１、第２、第３入力配線ｗｉ１，ｗｉ２，ｗｉ３により、個別に対応して接続されている。

以上により、出力配線は、第１、第２、第３出力配線ｗｏ１，ｗｏ２，ｗｏ３により複線化され、各ＰＬＣ出力部ｏｕｔ１，ｏｕｔ２，ｏｕｔ３から各出力配線ｗｏ１，ｗｏ２，ｗｏ３に同一の信号を伝送可能となっている。

入力配線は、第１、第２、第３入力配線ｗｉ１，ｗｉ２，ｗｉ３により複線化され、各ユーザ出力部ｏｕｔＡ，ｏｕｔＢ，ｏｕｔＣから各入力配線ｗｉ１，ｗｉ２，ｗｉ３に同一の信号を伝送可能となっている。

そして、第１出力配線ｗｏ１と第１入力配線ｗｉ１とが入・出力配線対をなし、第２出力配線ｗｏ２と第２入力配線ｗｉ２とが入・出力配線対をなし、第３出力配線ｗｏ３と第３入力配線ｗｉ３とが入・出力配線対をなす。

次に、図３、図４を参照して信号の送受信を説明すると、ステップｎ１で、ＣＰＵ７は、第１ＰＬＣ出力部ｏｕｔ１から第１出力配線ｗｏ１を介してユーザ装置３の第１ユーザ入力部ｉｎＡに向けて信号Ａ０を伝送する。ステップｎ２では、ＣＰＵ７は、第１ＰＬＣ入力部ｉｎ１で信号Ａ０に対応して信号Ａ１を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ７は、第１ＰＬＣ入力部ｉｎ１に信号Ａ１を受信すると、ステップｎ３で、第１出力配線ｗｏ１、これと対をなす第１入力配線ｗｉ１のいずれにも断線無しと判断し、第１ＰＬＣ入力部ｉｎ１で信号Ａ１を受信しなかったときは、第１出力配線ｗｏ１、これと対をなす第１入力配線ｗｏ１のいずれかに断線有りと判断し、ステップｎ４に移行する。

ＣＰＵ７は、ステップｎ４で、第２ＰＬＣ出力部ｏｕｔ２から第２出力配線ｗｏ２を介して第２ユーザ入力部ｉｎＢに向けて信号Ａ０を伝送制御する。ＣＰＵ７は、ステップｎ５で、第２ＰＬＣ入力部ｉｎ２で信号Ａ０に対応する信号Ａ１を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ７は、ステップｎ５で第２ＰＬＣ入力部ｉｎ２に信号Ａ１を受信すると、ステップｎ６では、第２出力配線ｗｏ２、これと対をなす第２入力配線ｗｉ２のいずれにも断線無しと判断し、第２ＰＬＣ入力部ｉｎ２で信号Ａ１を受信しなかったときは、第２出力配線ｗｏ２、これと対をなす第２入力配線ｗｉ２のいずれかに断線有りと判断し、ステップｎ７に移行する。

ＣＰＵ７は、ステップｎ７で、第３ＰＬＣ出力部ｏｕｔ３から第３出力配線ｗｏ３を介して第３ユーザ入力部ｉｎＣに向けて信号Ａ０を伝送制御する。ＣＰＵ７は、ステップｎ８で、第３ＰＬＣ入力部ｉｎ３で信号Ａ０に対応する信号Ａ１を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ７は、第３ＰＬＣ入力部ｉｎ３に信号Ａ１を受信すると、ステップｎ８では、第３出力配線ｗｏ３、これと対をなす第３入力配線ｗｉ３のいずれにも断線無しと判断し、ステップｎ９で信号Ａ１を処理する。ステップｎ８で第３ＰＬＣ入力部ｉｎ３で信号Ａ１を受信しなかったと判断すると、第３出力配線ｗｏ３、これと対をなす第３入力配線ｗｉ３のいずれかに断線有りとして、ステップｎ１０に移行する。ステップｎ１０では、断線により信号を伝送することができない異常状態であると処理する。

以上により本実施の形態では、複数のＰＬＣ出力部ｏｕｔ１−ｏｕｔ３と複数のユーザ入力部ｉｎＡ−ｉｎＣとの間で出力配線ｗｏ１−ｗｏ３を複線化して各出力配線ｗｏ１−ｗｏ３に同一の信号を伝送可能とし、また、ユーザ出力部ｏｕｔＡ−ｏｕｔＣとＰＬＣ入力部ｉｎ１−ｉｎ３との間で入力配線ｗｉ１−ｗｉ３を複線化して各入力配線ｗｉ１−ｗｉ３に同一の信号を伝送可能としていることにより、プログラマブルコントローラ１側は各配線のいずれかが断線しても、別の配線で信号を伝送させることができるので、断線により信号が途絶しても即時に断線状態から正常状態に自動復帰することができ、制御システムの安全を確保することができる。

１ プログラマブルコントローラ
７ ＣＰＵ
１３ Ｉ／Ｏ部
３ ユーザ装置
１５ 入力機器
１７ 出力機器

Claims (2)

1. プログラマブルコントローラの入・出力部（ＰＬＣ入・出力部）とユーザ装置の入・出力部（ユーザ入・出力部）とを入・出力配線で接続し、上記両者間ではこれら入・出力配線により信号を伝送する制御システムにおいて、
   ＰＬＣ入・出力部とユーザ入・出力部との間で入・出力配線対を複数対設けると共に、任意１対の入・出力配線でＰＬＣ出力部側からユーザ装置側に信号を送信させ、ユーザ装置側からＰＬＣ入力部側にその信号または対応する信号をフィードバックさせる構成となし、
   プログラマブルコントローラが任意１つの出力配線に出力した信号がこの出力配線と対をなす入力配線上にフィードバックされてこないときは、当該入・出力配線対の何処かに断線が発生していると判定して、別の入・出力配線対を用いて上記信号と同一の信号を送信およびフィードバックさせることで、断線故障からの自動復帰を可能とした、ことを特徴とする制御システム。
2. 請求項１のシステムに用いるために、同一の信号を出力する出力配線が個別接続される複数のＰＬＣ出力部と、同一の信号を入力する入力配線が個別接続される複数のＰＬＣ入力部と、断線自動復帰プログラムを格納するメモリと、このプログラムを実行する制御部と、を備え、
   上記制御部は、上記プログラムを実行して任意のＰＬＣ出力部から出力配線に信号を出力して、その信号またはこれに対応する信号が、その出力配線に対応する入力配線上にフィードバックされてくるか否かを判断し、フィードバックされてきたときは断線無しと判断し、フィードバックされてこないときは、断線有りと判断して、別のＰＬＣ出力部からそれに接続される出力配線上に上記信号と同一の信号を出力することで、いずれかの配線に断線が発生しても別の配線で信号の伝送を可能として断線故障からの自動復帰を可能とした、ことを特徴とする断線自動復帰型プログラマブルコントローラ。

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