JP2011008494A - ウォッチドッグタイマーによるモジュールリセットおよびシステム異常表示方式 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォッチドッグタイマーによりＣＰＵをリセットするに際して、モジュールを必要に応じてリセットすると共に、システム異常状態を表示して、システム運用上の安全性を高める。
【解決手段】制御プログラムを実行するものでシステム異常時にシステム異常パルスを出力するウォッチドッグタイマー機能を有するＣＰＵ７と、モジュール２に強制リセット信号を出力するリセット回路９と、複数のＬＥＤを含む動作状態表示装置１０と、を備え、ＣＰＵ７は、システム暴走時にはリセット回路９を駆動制御することでモジュールをリセットさせる一方、動作状態表示装置１０内のＬＥＤ１０ｂを駆動制御してシステム異常を表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プログラマブルコントローラを用いた制御システム（プログラマブルコントローラシステム）において、ＣＰＵ内蔵のウォッチドッグタイマーによるモジュールリセットおよびシステム異常の表示方式に関するものである。

プログラマブルコントローラは、ユーザによりラダー言語で記述されて作成されたラダープログラム（制御プログラム）を実行してそれに接続された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。プログラマブルコントローラは、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のＯＮ／ＯＦＦ情報を入力し、制御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に対し、ＯＮ／ＯＦＦ情報の信号を出力することで制御機器の制御を実行するようになっている。そして、このプログラマブルコントローラでは、プログラムメモリに制御プログラムを格納すると共にＣＰＵによりこの制御プログラム上の命令をフェッチさせて実行させることで、センサ等の入力機器からの入力信号に基づいてアクチュエータ等の出力機器に出力信号を出力して制御対象をシーケンス制御することが行われている。

このようなプログラマブルコントローラシステムにおいては、ＣＰＵ、メモリ、等を内蔵したプログラマブルコントローラ本体を有し、メモリには上記制御機器を制御するための制御プログラムを格納し、ＣＰＵにより制御プログラムを実行することで、プログラマブルコントローラ本体に接続された各種モジュールを制御することができるようになっている。

モジュールにはＩ／Ｏモジュール、通信モジュール等がある。Ｉ／Ｏモジュールは入力機器、出力機器が接続され、これら機器とプログラマブルコントローラ本体との間で信号を入・出力するようになっている。

プログラマブルコントローラ本体では、制御プログラムの誤動作などにより例えば予め定められた時間内に処理が終了しないなどの異常が発生した際には、制御プログラムの実行を停止させる必要があり、このため、ＣＰＵモジュール内に、ＣＰＵ動作監視のため、ウォッチドッグタイマーを設けることが考えられる。

ウォッチドッグタイマーは、プログラマブルコントローラシステム上で動作している制御プログラムに定期的に信号を送らせ、一定周期を経過してもウォッチドッグタイマーに信号を送らなかった場合、制御プログラムにバグなどがあってＣＰＵが暴走（システム暴走）するなどのシステム異常状態にあると判断し、ＣＰＵに強制リセットをかけることで、プログラム動作を停止したり、再起動したりする。なお、システム暴走をウォッチドッグタイマーで監視する従来技術としては、例えば下記特許文献１を挙げることができる。

上記のように、ＣＰＵが強制リセットされる態様としてはＣＰＵ暴走によるプログラム動作の異常以外にも例えば電源瞬停等がある。そのため、システムユーザからは、ＣＰＵが強制リセットされても、その原因がシステム異常なのかどうかが判らない。そして、ＣＰＵ再起動により制御が再開されると、再度、システム暴走状態で機能モジュールのうち特にＩ／Ｏモジュールを介して制御機器が異常制御されてしまう可能性が高い。このようなシステム制御は好ましくない。

特開２００７−３２３６３１号公報

本発明により解決すべき課題は、ウォッチドッグタイマーによりシステム暴走が検出され、ＣＰＵがリセットされた際に、モジュールを必要に応じてリセットされるようにしたので、リセット後のシステム制御再開に際してのシステムの制御上の安全性を高めることである。

そして、本発明により解決すべき他の課題は、システム異常をユーザに判り易くして、メンテナンスなどを行い易くして、リセット後のシステム制御再開に際してのシステムの制御上の安全性をより高めることである。

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本体と、このプログラマブルコントローラ本体にバス接続された１ないし複数のモジュールと、を備え、モジュールを介して、制御ターゲットを制御する制御システムにおいて、上記プログラマブルコントローラ本体は、制御システム全体をシーケンス制御するもので、ウォッチドッグタイマー機能を有するＣＰＵと、上記モジュールをリセットするリセット回路と、複数のＬＥＤを含む動作状態表示装置と、を備え、上記ＣＰＵは、ウォッチドッグタイマー機能によりシステム異常検出時には上記リセット回路にモジュールをリセットするか否かを決めるモジュールリセット決定信号を出力すると共に、上記動作状態表示装置内の特定のＬＥＤを駆動制御してシステム異常をエラー表示させ、上記リセット回路は、上記ＣＰＵから入力するモジュールリセット決定信号に応じて上記モジュールを選択してリセットする、ことを特徴とするものである。

モジュールは、その呼称になんら限定されるものではなく、装置、ユニット、デバイス、等、すべてに適用することができる。

また、プログラマブルコントローラの意義に関して、プログラマブルロジックコントローラ、シーケンサ等、その名称に限定されるものではなく、また、上記ＣＰＵを内蔵したプログラマブルコントローラ本体とモジュールとが別々である場合、一体の場合、いずれも含む。

本発明では、プログラマブルコントローラ本体のＣＰＵは、システム異常検出すると、シーケンス制御の状態からリセット回路にモジュールリセット決定信号を出力する。リセット回路は、このモジュールリセット決定信号に応答してモジュールを強制リセットする。すなわち、制御ターゲットの制御状態から、モジュールを強制リセットする必要が無い場合は、モジュールを強制リセットしない。一方、制御ターゲットの状態からモジュールを強制リセットする必要がある場合、モジュールリセット決定信号をリセット回路に出力し、これによりモジュールを強制リセットする。

そして、本発明では、システムユーザが、システム異常により、ＣＰＵが強制リセットされ、次に、ＣＰＵ再起動により制御が再開される場合、制御機器を安全に制御することができるようになり、システム制御上、好ましい。

加えて、本発明では、動作状態表示装置内のＬＥＤを駆動制御してシステム異常をエラー表示することができるようにしたので、ユーザは、ＣＰＵがリセットされた原因がシステム異常でリセットされたことが容易に判り、メンテナンス等の対応をとりやすい。

本発明によれば、ウォッチドッグタイマーによりシステム異常が検出されてＣＰＵがリセットされたとき、ＣＰＵにより制御されるモジュールに対しては必要に応じてリセットできる。これにより、本発明では、リセット後にＣＰＵが再起動され、再度、ＣＰＵが暴走しても、モジュールがリセットされているために、暴走ＣＰＵによりモジュールが制御されてしまうおそれがなくなる。結果として、本発明では、ＣＰＵ暴走からシステムの制御上の安全性を高めることができる。

加えて、本発明では、動作状態表示装置内のＬＥＤを点灯制御してシステム異常をエラー表示するので、ユーザは、ＣＰＵがリセットされた原因がシステム異常でリセットされたことが容易に判り、メンテナンス等の対応をとりやすい。

図１は本発明の実施の形態にかかるプログラマブルコントローラシステムの概略構成を示す図である。 図２はプログラマブルコントローラ本体内のＣＰＵの機能ブロック構成を示す図である。 図３は動作状態表示装置の内部回路構成を示す図である。 図４はプログラマブルコントローラの外観を示す図である。

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プログラマブルコントローラシステムの異常時における表示方式を説明する。

図１は同システムの概略構成を示す。同図を参照して、このプログラマブルコントローラシステムは、制御プログラムを実行するＣＰＵを含むプログラマブルコントローラ本体１と、当該プログラマブルコントローラ本体に接続されている複数のモジュール２と、制御ターゲット３と、を備える。このプログラマブルコントローラ本体１と、モジュール２とを含めて全体をプログラマブルコントローラと称する。モジュール２は例えばＩ／Ｏモジュール、通信モジュール、等の各種インテリジェント機能を有するモジュールである。実施の形態では、このモジュール２は、Ｉ／Ｏモジュールとする。このＩ／Ｏモジュール２には制御ターゲット３が接続される。制御ターゲット３は、内部に図示略の入力機器、出力機器を含むと共に、制御対象である機械、設備を含む。プログラマブルコントローラ本体１と、Ｉ／Ｏモジュール２とは、バス４で接続されている。制御プログラムは、ラダープログラムであるが、これに限定されない。

プログラマブルコントローラ本体１は、制御プログラムを格納するプログラムメモリ５、ワークメモリ６、システム全体の制御を司るＣＰＵ７、Ｉ／Ｏインターフェース８、リセット回路９、動作状態表示装置１０、を具備する。

プログラムメモリ５は、ラダープログラム、システム制御プログラム、各種のアプリケーションプログラム等を格納することができる。このアプリケーションプログラムの１つが、実施の形態の強制リセットを行うための強制リセットプログラムである。また、もう１つのアプリケーションプログラムが、システム異常時にその異常個所を分析するための異常個所分析プログラムである。

ワークメモリ６はＣＰＵ７がそのワークに用いるメモリである。

Ｉ／Ｏインターフェース８は、ＣＰＵ７とＩ／Ｏモジュール２とのインターフェースを行う。

ＣＰＵ７は、図２で機能的にそのブロック構成を示すように、ラダープログラム実行／異常監視部７ａ、ウォッチドッグタイマー部７ｂ、およびモジュールリセット決定信号出力部７ｃ、を有する。

ラダープログラム実行／異常監視部７ａでは、プログラムメモリ５に格納するラダープログラムを実行する。ラダープログラム実行／異常監視部７ａは、ラダープログラムに従い、Ｉ／Ｏインターフェース８を介して、制御ターゲット３との間で、入力機器から制御機器の制御状況に関連する入力信号を入力処理し、制御機器を制御する出力信号を出力処理する。この場合、ラダープログラム実行／異常監視部７ａは、ワークメモリ６をそのワークに用いる。

ウォッチドッグタイマー部７ｂでは、ラダープログラム実行／異常監視部７ａによるラダープログラム実行開始と共に、ウォッチドッグタイマー監視を開始させる。ウォッチドッグタイマー部７ｂは、ラダープログラム実行／異常監視部７ａのラダープログラム実行に異常があるかどうかを監視するため、ラダープログラム実行／異常監視部７ａから定期的に監視信号を送らせる。ラダープログラム実行／異常監視部７ａから一定周期を経過してもウォッチドッグタイマー部７ｂに監視信号が送られてこなかった場合、ウォッチドッグタイマー部７ｂは、制御プログラムにバグなどがあって、ラダープログラム実行／異常監視部７ａが暴走（ＣＰＵ暴走、システム暴走）するなどのシステム異常状態にあると判断して、システム異常パルスを端子ＷＤＴからリセット回路９に出力する。リセット回路９からはＣＰＵ７の端子ＲＳＴを介してラダープログラム実行／異常監視部７ａにリセット信号が入力され、これにより、ラダープログラム実行／異常監視部７ａは、ラダープログラムの実行をリセットする。

そして、ウォッチドッグタイマー部７ｂは、その判断結果をモジュールリセット決定信号出力部７ｃにも出力する。モジュールリセット決定信号出力部７ｃは、その判断結果の入力に応答して、モジュールリセット決定信号を端子ＭＷＤＴからリセット回路９に出力する。このモジュールリセット決定信号は、Ｉ／Ｏモジュール２を強制リセットするか否かを選択し、そのいずれか一方に決める信号である。

リセット回路９は、システム異常パルスを保持する保持回路９ａと、Ｉ／Ｏモジュール２に強制リセット信号を出力する強制リセット信号出力回路９ｂと、を備える。保持回路９ａには、ＣＰＵ７の出力端子ＷＤＴからシステム異常パルスを入力することができるようになっている。保持回路９ａは、このシステム異常パルスの入力に応答してリセット信号を出力するようになっている。このリセット信号はＣＰＵ７の入力端子ＲＳＴに入力され、ＣＰＵ７はリセットされる。また、このリセット信号は、強制リセット信号出力回路９ｂに入力される。

強制リセット信号出力回路９ｂは、保持回路９ａからリセット信号を入力すると共に、ＣＰＵ７の出力端子ＭＷＤＴからＩ／Ｏモジュール２を強制リセットするか否かを選択して決定するモジュールリセット決定信号を入力する。強制リセット信号出力回路９ｂは、Ｉ／Ｏモジュール２を強制リセットするという内容のモジュールリセット決定信号がＣＰＵ７から入力されると、Ｉ／Ｏモジュール２にはそれを強制リセットするリセット信号を出力する。これによりＩ／Ｏモジュール２は強制リセットされる。

このリセット信号は、図面上は、バス４を介して、強制リセット信号出力回路９ｂからＩ／Ｏモジュール２に入力されるようになっているが、図示略のリセット信号線により、強制リセット信号出力回路９ｂとＩ／Ｏモジュール２とを接続し、このリセット信号線を介して、強制リセット信号出力回路９ｂからＩ／Ｏモジュール２に入力することができる。

図３で示すように、動作状態表示装置１０は、ＬＥＤ駆動回路１０１、およびこのＬＥＤ駆動回路１０１により駆動されるＬＥＤ装置１０２と、を含む。ＬＥＤ装置１０２は、電源投入状態（ＰＯＷＥＲ）表示用のＬＥＤ１０ａと、エラー（ＥＲＲ）表示用のＬＥＤ１０ｂと、運転（ＲＵＮ）表示用のＬＥＤ１０ｃと、停止（ＳＴＯＰ）表示用のＬＥＤ１０ｄとを含む。

ＬＥＤ駆動回路１０１は、ＣＰＵ７からの制御信号に応答して、ＬＥＤ装置１０２内のいずれのＬＥＤ１０ａ−１０ｄを点灯させるか、消灯させるか、あるいは点滅させるかを駆動制御する。実施の形態では、システム異常時では、ＬＥＤ装置１０２内のＬＥＤ１０ｂを点灯あるいは点滅させる。この点灯や点滅状態の態様に応じてそのシステム異常状態をユーザに知らせることができるようにしてもよい。

以上から本実施の形態では、プログラマブルコントローラ本体１のＣＰＵ７からシステム異常パルスが出力された場合、リセット回路９は、ＣＰＵ７からのモジュールリセット決定信号に応じてＩ／Ｏモジュール２を強制リセットするかどうかを決定する。制御ターゲット３内の機器制御状態から、Ｉ／Ｏモジュール２を強制リセットする必要が無い場合は、ＣＰＵ７はＩ／Ｏモジュール２を強制リセットしないモジュールリセット決定信号をリセット回路９に出力し、Ｉ／Ｏモジュール２を強制リセットしない。

一方、機器制御状態からＩ／Ｏモジュール２を強制リセットする必要がある場合、Ｉ／Ｏモジュール２をリセットするというモジュールリセット決定信号をリセット回路９に出力して、Ｉ／Ｏモジュール２を強制リセットする。このことにより、本実施の形態では、ユーザが、システム異常により、ＣＰＵ７を強制リセットし、次に、ＣＰＵ再起動により制御が再開される場合、機器を安全に制御することができるようになる。

そして、実施の形態では、図４で示すようにプログラマブルコントローラ本体１の正面パネル１ａに、動作状態表示装置１０における、ＰＯＷＥＲ表示ＬＥＤ１０ａ、ＥＲＲ表示ＬＥＤ１０ｂ、ＲＵＮ表示ＬＥＤ１０ｃ、ＳＴＯＰ表示ＬＥＤ１０ｄを備える。

ユーザは、動作状態表示装置１０のエラー（ＥＲＲ）表示ＬＥＤ１０ｂが点灯ないし点滅していると、プログラマブルコントローラ本体１の内部回路の何処かに異常があることが判り、そのメンテナンスをすることができる。

あるいは、この動作状態表示装置１０の表示に加えて、音でもアラートできるように、正面パネル１ａにアラーム１ｅを設け、ＣＰＵ７により、システム異常時に音声アラートさせてもよい。

１ プログラマブルコントローラ本体
５ プログラムメモリ
６ ワークメモリ
７ ＣＰＵ
９ リセット回路
１０ 動作状態表示装置
２ Ｉ／Ｏモジュール
３ 制御ターゲット
４ バス

Claims (1)

1. プログラマブルコントローラ本体と、このプログラマブルコントローラ本体にバス接続された１ないし複数のモジュールと、を備え、プログラマブルコントローラ本体は、モジュールを介して、制御ターゲットを制御する制御システムにおいて、
   上記プログラマブルコントローラ本体は、
   制御システム全体をシーケンス制御するもので、ウォッチドッグタイマー機能を有するＣＰＵと、
   上記モジュールをリセットするリセット回路と、
   複数のＬＥＤを含む動作状態表示装置と、を備え、
   上記ＣＰＵは、ウォッチドッグタイマー機能によりシステム異常検出時には上記リセット回路にモジュールをリセットするか否かを決めるモジュールリセット決定信号を出力すると共に、上記動作状態表示装置内の特定のＬＥＤを駆動制御してシステム異常をエラー表示させ、
   上記リセット回路は、上記ＣＰＵから入力するモジュールリセット決定信号に応じて上記モジュールをリセットする、ことを特徴とする制御システム。

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