JP2013005577A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全処理を行うための演算処理部の数を低減することができるインバータ装置を提供する。
【解決手段】ネットワーク３を介して外部コントローラ１と通信データの送受信を行う通信機能を有する通信処理部２１と、前記通信データに基づいて電力変換器へ制御信号を出力する制御装置２４と、前記通信データによって設定される安全機能を有する安全処理部２２とを備えたインバータ装置２であって、前記安全処理部２２の安全処理機能の一部を、前記通信処理部２１を構成する演算処理部２１ｂで実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワークを介して外部コントローラと通信データの送受信を行う通信機能と、前記通信データによって設定される安全機能とを備えたインバータ装置に関する。

現在、様々な産業用通信方式が規格化されている（例えば、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ（登録商標）など）。また、通信方式には、安全関連の信号（非常停止や安全ブレーキ制御、電力遮断など）の安全通信に対応しているものがあり、それらに対応するためには装置内部に安全装置が必要となる。

そして、セーフティネットワークコントローラ、セーフティＩ／Ｏターミナル等のように、安全用途に使用されるセーフティデバイスとして、安全規格設計された入力機器を接続して、その入力機器からオンオフ信号を入力するとともに、安全規格設計された安全コントローラに対してネットワークを介して接続され、安全コントローラ側の通信マスタ部に対して前記入力機器から入力した信号を送信する、セーフティＩ／Ｏターミナルであって、前記安全仕様の入力機器からの入力信号が与えられる１もしくは２以上の入力端子と、テストＯＵＴ仕様と、不使用仕様、標準出力仕様、電源供給仕様、ミューティングランプ仕様の少なくとも１つの仕様とにおいて、共通に用いられるテスト端子と、テスト端子に関する仕様の設定内容を記憶する記憶手段と、記憶手段の設定内容を記憶する記憶手段、記憶手段の設定内容に従って、テスト端子に関するテストＯＵＴ仕様である場合は、異常の有無を判断するためのテスト信号をテスト端子から出力するとともに、その他の仕様である場合は、その仕様に応じてテスト端子に関する処理を行うマイクロコンピュータとを備えたセーフティＩ／Ｏターミナルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このセーフティＩ／Ｏターミナルによれば、様々な機能並びに端子構成を有する入出力機器にも１台で柔軟に対応が可能なセーフティデバイスを提供することができる。
ところで、安全通信に対応したインバータ装置としては、図７に示す構成が一般的である。プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などで構成される外部コントローラ１０１と安全通信対応のインバータ装置１０２とがネットワーク１０３を介して接続されている。インバータ装置１０１は、ネットワーク１０３に接続して通信データの送受信を行う通信装置１０４と、通信データに含まれる安全機能設定信号が入力される安全装置１０５と、通信装置１０４から出力される指令信号及び安全装置１０５から出力される安全信号とが供給される制御装置１０６と、この制御装置１０６によって制御される電力変換器１０７とで構成されている。そして、電力変換器１０７の出力信号が電動機１０８に供給されて、この電動機１０８が駆動制御される。

ここで、通信装置１０４は、ネットワーク１０３との通信データの送受信を行う通信用ＩＣ１０４ａと、この通信用ＩＣ１０４ａで受信した通信データを、一般的な制御のための信号である指令信号と、安全装置１０５が使用する安全機能を動作させるための信号である安全機能設定信号とに分離する中央演算処理部（ＣＰＵ）１０４ｂとを備えている。
また、安全装置１０５は、２つの中央演算処理部（ＣＰＵ）１０５ａ及び１０５ｂにより冗長化され、一方の演算処理部１０５ａ（又は１０５ｂ）が故障した際に、他方の演算処理部１０５ｂ（又は１０５ａ）により故障を検出し、インバータ装置１０１を停止させるなどの安全処理を行って、安全信号を制御装置１０６に出力する。

特開２００６−３２５３９０号公報

しかしながら、上記図７に記載のインバータ装置にあっては、安全通信に対応するために、安全装置での演算処理装置の冗長化や通信装置での信号の分離などの処理が必要となっている。このため、演算処理装置が多く使用されており、装置内部の構成が複雑化するという未解決の課題がある。また、演算処理装置の冗長化や相互診断を行うために、演算処理装置同士でのデータの通信が必要となり、演算処理装置数が多いことから通信による遅延が発生し、安全信号を受信してから実際に安全になるような動作（電力変換器の遮断など）を行うまでに時間がかかるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、安全処理を行うための演算処理部の数を低減することができるインバータ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係るインバータ装置は、ネットワークを介して外部コントローラと通信データの送受信を行う通信機能を有する通信処理部と、前記通信データに基づいて電力変換器へ制御信号を出力する制御装置と、前記通信データによって設定される安全機能を有する安全処理部とを備えたインバータ装置であって、前記安全処理部の安全処理機能の一部を前記通信処理部を構成する演算処理装置で実行するようにしている。

また、本発明の一の形態に係るインバータ装置は、ネットワークを介して外部コントローラと通信データの送受信を行う通信機能を有する通信処理部と、前記通信データに基づいて電力変換器へ制御信号を出力する制御装置と、前記通信データによって設定される安全機能を有する安全処理部とを備えたインバータ装置であって、前記通信処理部に対応する演算処理部は、前記通信機能に加えて前記安全機能の一部を実行するように構成され、前記通信機能及び前記安全機能をタスクにより管理し、前記各演算処理部によって対応するタスクを処理し、各演算処理部が各タスクを処理した結果を統合することにより、通信機能及び安全機能を実現する。
また、本発明の他の形態に係るインバータ装置は、前記通信処理部及び前記安全処理部を構成する演算処理部を個別に前記制御装置に接続することにより、前記通信機能及び前記安全機能を実現する。

本発明によれば、通信機能を実現していた演算処理部に安全機能の一部を付加するので、安全機能の冗長化を、演算処理部を削減し且つ構造を簡略化しながら行うことができ、製品設計の簡略化や製造コストの削減、故障確率の低減化を図ることができるという効果が得られる。しかも、演算処理部を削減することにより、演算処理部間の通信が少なくなり、安全信号の受信から安全動作を行うまでの遅延時間を短縮することができる。

本発明に係るインバータ装置のシステム構成を示すブロック図である。 外部コントローラから送信されるメッセージのデータ構成を示す図である。 通信モジュールで実行する通信・安全処理手順の一例を示すフローチャートである。 安全モジュールで実行する安全処理手順の一例を示すフローチャートである。 制御装置で実行する起動処理手順の一例を示すフローチャートである。 制御装置で実行する制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 従来のインバータ装置を示すブロック図である。

以下、本発明に係るインバータ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るインバータ装置のシステム構成を示すブロック図である。この図１において、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等で構成される外部コントローラ１と安全通信対応のインバータ装置２とがネットワーク３を介して接続されている。ここで、ネットワーク３は、例えば、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ（登録商標）などの産業用通信方式を採用して通信データの送受信を行う。

外部コントローラ１は、インバータ装置２に対して、図２に示す通信メッセージＭ１を送信する。この通信メッセージＭ１のフレーム構成は、ネットワーク３内におけるインバータ装置２を表す固有のアドレスを格納するアドレス格納領域１１と、メッセージのデータ形式などを示すヘッダを格納するヘッダ格納領域１２と、インバータ装置２によって電動機を制御するための制御指令を格納する制御指令格納領域１３と、安全機能を動作させるための安全機能設定信号を格納する設定信号格納領域１４とで構成されている。ここで、通信メッセージＭ１の全体のエラー検出を行う場合には、フレームチェックシーケンスＦＣＳ等の誤り符号をメッセージフレームの最後に付加する。なお、通信メッセージは、上記のフレーム構成に限定されるものではなく、対応する通信規格によってメッセージのフレーム構成が異なる。

インバータ装置２は、ネットワーク３に接続された通信機能に安全機能の一部が付加された通信処理部としての通信モジュール２１と、この通信モジュール２１から安全機能設定信号が入力される安全処理部としての安全モジュール２２と、通信モジュール２１から指令信号及び安全信号が入力されるとともに、安全モジュール２２から安全信号が入力され、これらに基づいて電力変換器２３を制御する制御装置２４とを備えている。そして、電力変換器２３から出力される駆動信号が電動機２５に出力される。また、制御装置２４には、表示装置２６が接続されている。

通信モジュール２１は、ネットワーク３に接続して採用された通信方式に対応した手順で通信データの送受信を行う通信用ＩＣ２１ａと、この通信用ＩＣ２１ａに接続された通信機能及び安全機能の一部を実現する演算処理部としての中央演算処理装置（ＣＰＵ）２１ｂとで構成されている。
中央演算処理装置２１ｂは、図３に示す通信・安全処理を実行する。この通信・安全処理は、図３に示すように、先ず、ステップＳ１で、ネットワーク３を介して外部コントローラ１からの通信メッセージＭ１を受信したか否かを判定し、通信メッセージＭ１を受信していないときには、通信メッセージＭ１を受信するまで待機し、通信メッセージＭ１を受信したときにはステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、安全モジュール２２が存在するか否かを判定する。この判定は、制御装置２４の起動時に行われる起動時処理で通信モジュール２１及び安全モジュール２２の存在を確認したときの安全モジュール２２の確認結果が通知されており、この確認結果に基づいて安全モジュール２２が存在するか否かを判定する。
このステップＳ２の判定結果が、安全モジュール２２が存在しない場合にはステップＳ４にジャンプし、安全モジュール２２が存在する場合にはステップＳ３に移行して、受信した通信メッセージＭ１に安全機能設定信号が含まれているか否かを判定し、安全機能設定信号が含まれている場合には、後述するステップＳ６に移行し、安全機能設定信号が含まれていない場合には、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、通信メッセージＭ１に含まれる制御指令に基づいて制御装置２４の指令信号を生成し、次いでステップＳ５に移行して、指令信号を制御装置５へ送信してから前記ステップＳ１に戻る。
また、ステップＳ６では、通信メッセージＭ１の制御指令と安全機能設定信号とで構成されるデータ部分を制御指令と安全機能設定信号とに分割する分割処理を行ってからステップＳ７に移行する。

このステップＳ７では、安全機能設定信号を安全モジュール２２に送信し、ついでステップＳ８に移行して、安全機能設定信号のエラーチェックを行う。このエラーチェック結果でエラーが無いときには、ステップＳ１０に移行して、安全機能設定信号に基づいて安全信号処理を行って、安全機能設定信号に対応した安全信号ＳＳ１を生成する。
次いで、ステップＳ１１に移行して、生成した安全信号ＳＳ１を制御装置２４へ送信してから前記ステップＳ４に移行する。

また、前記ステップＳ９の判定結果が安全機能設定信号にエラーが有る場合には、ステップＳ１２に移行して、電動機２５を停止させる非常停止処理を行ってから前記ステップＳ１に戻る。
また、安全モジュール２２は、演算処理部としての１つの中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２ａを備えている。この中央演算処理装置２２ａは、図４に示す安全処理を実行する。

この安全処理は、図４に示すように、先ず、ステップＳ２１で、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂから送信される安全機能設定信号を受信したか否かを判定し、安全機能設定信号を受信していないときにはこれを受信するまで待機し、安全機能設定信号を受信したときにはステップＳ２２に移行する。
このステップＳ２２では、受信した安全機能設定信号のエラーチェックを行い、次いでステップＳ２３に移行して、安全機能設定信号のエラーチェック結果でエラーが有るか否かを判定し、エラーが無い場合には、ステップＳ２４に移行して安全機能設定信号に基づいて安全信号処理を行って、安全機能設定信号に対応した安全信号ＳＳ２を生成する。

次いで、ステップＳ２５に移行して、生成した安全信号ＳＳ２を制御装置２４へ送信してから前記ステップＳ２１に戻る。
また、前記ステップＳ２３で安全機能設定信号にエラーがあるときには、ステップＳ２６に移行して、電動機２５を停止させる非常停止処理を行ってから前記ステップＳ２１に戻る。

制御装置２４は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を含んで構成され、制御装置２４の起動時に図５に示す起動時処理を実行するとともに、起動後に図６に示す制御処理を実行する。起動時処理は、図５に示すように、先ず、ステップＳ３１で、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａのうち後述する通信モジュール正常フラグＦＣ及び安全モジュール正常フラグＦＳが“０”にリセットされているモジュールに対して初期化信号を送信してからステップＳ３２に移行する。

このステップＳ３２では、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａで、正常時に初期化信号を送信してから初期化完了信号を送信するまでの必要時間に設定されたソフトウェアタイマをセットしてからステップＳ３３に移行する。
このステップＳ３３では、通信モジュール２１及び安全モジュール２２の一方から初期化完了信号を受信したか否かを判定する。初期化完了信号を受信したときには、ステップＳ３４に移行して、通信モジュール２１からの初期化完了信号であるか否かを判定する。このステップＳ３４の判定結果が通信モジュール２１からの初期化完了信号であるときには、ステップＳ３５に移行して通信モジュール２１に対応する機能を有効化してからステップＳ３６に移行し、通信モジュール２１が正常であることを表す通信モジュール正常フラグＦＣを“１”にセットしてからステップＳ３９に移行する。

また、前記ステップＳ３４の判定結果が、通信モジュール２１からの初期化完了信号ではないときには安全モジュール２２からの初期化完了信号であると判断してステップＳ３７に移行して、安全モジュール２２に対応する機能を有効化してからステップＳ３８に移行し、安全モジュール２２が正常であることを表す安全モジュール正常フラグＦＳを“１”にセットしてからステップＳ３９に移行する。

ステップＳ３９では、通信モジュール正常フラグＦＣが“１”にセットされ、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされて、通信モジュール２１及び安全モジュール２２がともに正常であるか否かを判定し、通信モジュール正常フラグＦＣが“１”で且つ安全モジュール正常フラグＦＳが“１”であるときには、そのまま起動時処理を終了し、通信モジュール正常フラグＦＣ及び安全モジュール正常フラグＦＳの何れか一方が“１”であるときには前記ステップＳ３１に戻る。

一方、ステップＳ３３の判定結果が、初期化完了信号を受信していないときには、ステップＳ４０に移行して、ステップＳ３２で設定したタイマがタイムアップしたか否かを判定し、タイムアップしていないときには、前記ステップＳ３３に戻り、タイムアップしたときにはステップＳ４１に移行する。
このステップＳ４１では、通信モジュール正常フラグＦＣが“１”にセットされているか否かを判定し、通信モジュール正常フラグＦＣが“１”にセットされていないときには、ステップＳ４２に移行して、通信モジュール２１に対する初期化信号の現在の試行回数Ｎｃに“１”を加算した値を新たな試行回数Ｎｃとして算出してからステップＳ４３に移行する。

このステップＳ４３では、試行回数Ｎｃが予め設定した設定回数Ｎｃｓに達したか否かを判定し、Ｎｃ＝Ｎｃｓであるときには通信モジュール２１に異常があるものと判断し、ステップＳ４４に移行して通信モジュール２１に対応する機能を無効化してステップＳ４５に移行し、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているか否かを判定し、ＦＳ＝“１”であるときには起動時処理を終了し、ＦＳ＝“０”であるときには後述するステップＳ４８に移行する。

また、前記ステップＳ４３の判定結果が、Ｎｃ＜Ｎｃｓであって、試行回数Ｎｃが設定回数Ｎｃｓに達していない場合には、ステップＳ４６に移行して、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているか否かを判定し、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているときにはそのまま前記ステップＳ３１に戻り、安全モジュール正常フラグＦＳが“０”にリセットされているときには後述するステップＳ４８に移行する。

一方、ステップＳ４１の判定結果が、通信モジュール正常フラグＦＣが“１”にセットされているときには、ステップＳ４７に移行して、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているか否かを判定し、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているときにはそのまま起動時処理を終了し、安全モジュール正常フラグＦＳが“０”にリセットされているときにステップＳ４８に移行する。
このステップＳ４８では、安全モジュール２２に対する初期化信号の現在の試行回数Ｎｓに“１”を加算した値を新たな試行回数Ｎｓとして算出してからステップＳ４９に移行する。

このステップＳ４９では、試行回数Ｎｓが予め設定した設定回数Ｎｓｓに達したか否かを判定し、Ｎｓ＝Ｎｓｓであるときには安全モジュール２２に異常があるものと判断し、ステップＳ５０に移行して安全モジュール２２に対応する機能を無効化し、次いでステップＳ５１に移行して安全モジュール２２が異常であることを表す安全モジュール異常信号を通信モジュール２１に送信してから起動時処理を終了する。
また、前記ステップＳ５０の判定結果が、試行回数Ｎｓが予め設定した設定回数Ｎｓｓに達していないときには前記ステップＳ３１に戻る。

制御処理は、図６に示すように、先ず、ステップＳ６１で、前述した起動時処理で、通信モジュール２１及び安全モジュール２２の少なくとも一方が異常であるか否かを例えば試行回数Ｎｃ及びＮｓが設定回数Ｎｃｓ及びＮｓｓに達しているか否かで判定する。この判定結果が、通信モジュール２１及び安全モジュール２２の少なくとも一方が異常であるときにはステップＳ６２に移行して、異常であるモジュール名を表示装置２６に表示してからそのまま制御処理を終了し、通信モジュール２１及び安全モジュール２２の双方が正常であるときにはステップＳ６３に移行する。

このステップＳ６３では、通信モジュール２１及び安全モジュール２２からともに安全信号を受信したか否かを判定し、通信モジュール２１及び安全モジュール２２の安全信号ＳＳ１及びＳＳ２の少なくとも一方を受信していないときには、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２の双方を受信するまで待機し、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２の双方を受信したときにはステップＳ６４に移行する。

このステップＳ６４では、受信した安全信号ＳＳ１及びＳＳ２を比較し、次いでステップＳ６５に移行して、比較結果が安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に差があるか否かを判定し、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に差があるときにはステップＳ６６に移行して、非常停止処理を行ってから制御処理を終了する。
ステップＳ６５の判定結果が、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に差が無いときすなわち一致するときには、ステップＳ６７に移行して、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に安全処理が規定されているか否かを判定し、安全処理が規定されているときにはステップＳ６８に移行して、安全処理に応じた各種安全動作を行ってから前記ステップＳ６１に戻る。

また、ステップＳ６７の判定結果が、安全処理が規定されていないときにはステップＳ６８に移行して、通信モジュール２１らか指令信号を受信したか否かを判定し、指令信号を受信していないときには指令信号を受信するまで待機し、指令信号を受信したときにはステップＳ６９に移行する。
このステップＳ６９では、指令信号に基づいて電動機２５を制御する制御信号を生成し、次いでステップＳ７０に移行して制御信号を電力変換器２３に送信してから前記ステップＳ６１に戻る。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、ネットワーク３に外部コントローラ１と複数の安全通信対応インバータ２とが接続されているものとする。
この状態で、安全通信対応のインバータ装置２の電源を投入して起動すると、先ず、制御装置２４で図５の起動時処理が実行される。この起動時処理では、先ず、初期化信号を通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａに送信する（ステップＳ３１）。次いで、初期化信号を送信してから中央演算処理装置２１ｂ及び２２ａから初期化完了信号を受信するまでの許容時間に設定されたソフトウェアタイマをセットし（ステップＳ３２）、次いで、中央演算処理装置２１ｂ又は２２ａから初期化完了信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ３３）。

そして、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａでは、制御装置２４から初期化信号を受信すると、所定の初期化処理を実行し、初期化処理が正常に終了すると、初期化完了信号を制御装置２４に送信し、初期化処理が正常に終了しないときには、初期化完了信号の出力を停止する。
したがって、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａがともに正常に初期化処理を終了したときには、初期化完了信号を制御装置２４へ送信する。

制御装置２４では、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂから初期化完了信号を受信すると、通信モジュールに対応した機能を有効化してから通信モジュール正常フラグＦＣを“１”にセットする。
同様に、制御装置２４では、安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａから初期化完了信号を受信すると、安全モジュールに対応した機能を有効化してから安全モジュール正常フラグＦＳを“１”にセットする。
したがって、通信モジュールの中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュールの中央演算処理装置２２ａの双方の正常フラグＦＣ及びＦＳが“１”にセットされると、起動時処理を終了する。

ところが、制御装置２４で、例えば安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａから初期化完了信号が受信され、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂから初期化完了信号が受信されてないときには、通信モジュール正常フラグＦＣが“０”にリセットされたままとなる。このため、ステップＳ３３の判定結果が、初期化完了信号を受信していないときにはステップＳ４０に移行してソフトウェアタイマがタイムアップしたか否かを判定し、タイムアップしていないときには前記ステップＳ３３に戻って初期化完了信号を受信したか否かを判定することを繰り返し、ソフトウェアタイマがタイムアップするとステップＳ４１に移行する。このステップＳ４１では、通信モジュール正常フラグＦＣが“０”にリセットされているので、ステップＳ４２に移行して、試行回数Ｎｃを“１”だけインクリメントしてＮｃ＝１とする。このとき、試行回数Ｎｃが設定回数Ｎｃｓに達していないので、ステップＳ４６に移行し、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているので、前記ステップＳ３１に戻る。

このステップＳ３１では、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされ、通信モジュール正常フラグＦＣが“０”にリセットされているので、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂに対してのみ初期化信号を送信し、次いでステップＳ３２に移行して、ソフトウェアタイマを再度セットして計時を開始してから通信モジュールの中央演算処理装置２１ｂからの初期化完了信号の受信を待つ。

この通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂへの初期化信号の再送信を繰り返し、試行回数Ｎｃが設定回数Ｎｃｓに達しないうちに、中央演算処理装置２１ｂから初期化完了信号が受信されると、ステップＳ３３からステップＳ３４を経てステップＳ３５に移行して、通信モジュール対応機能を有効化し、通信モジュール正常フラグＦＣを“１”にセットするので、ステップＳ３９に移行して、起動時処理を終了する。

ところが、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂへの初期化信号の再送信を繰り返して、試行回数Ｎｃが設定回数Ｎｃｓに達すると、ステップＳ４３からステップＳ４４に移行して、通信モジュール対応機能を無効化してからステップＳ４６に移行する。このステップＳ４６では、安全モジュール正常フラグＦＳが“１”にセットされているので、起動時処理を終了する。
同様に、安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａから初期化完了信号が受信されずに、試行回数Ｎｓが設定回数Ｎｓｓに達した場合には、安全モジュール対応機能を無効化するとともに、安全モジュール異常信号を通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂへ送信してから起動時処理を終了する。

そして、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂでは、初期化信号を受信して初期化処理が完了すると、初期化完了信号を制御装置２４へ送信するとともに、図３に示す通信・安全処理を実行する。この通信・安全処理は、外部コントローラ１から通信メッセージＭ１を受信したか否かを判定し（ステップＳ１）、通信メッセージＭ１を受信していないときには、これを受信するまで待機し、通信メッセージＭ１を受信したときにはステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、安全モジュール２２が存在するか否かを判定する。この判定は、制御装置２４の起動時処理によって、安全モジュール異常信号を受信しているか否かを判定することにより行い、安全モジュール２２が存在しないときには、通信メッセージＭ１にの制御指令格納領域１３る格納された制御指令に基づいて指令信号を生成し（ステップＳ４）、生成した指令信号を制御装置２４へ送信してから前記ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ２の判定結果が、安全モジュール２２が存在する場合には、ステップＳ３に移行して、通信メッセージＭ１に安全機能設定信号が含まれているか否かを判定し、安全機能設定信号が含まれていない場合には、前記ステップＳ４に移行して、制御指令に基づいて指令信号を生成し、安全機能設定信号が含まれている場合には、ステップＳ６に移行して、通信メッセージＭ１から安全機能設定信号を分割し（ステップＳ６）、安全機能設定信号を安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａに送信する（ステップＳ７）。

次いで、安全機能設定信号のエラーチェックを行い（ステップＳ８）、安全機能設定信号にエラーが有る場合には、電動機２５を停止させる非常停止処理を実行してから通信・安全処理を終了する。
安全機能設定信号にエラーが無い場合には、安全機能設定信号に基づいて安全信号処理を行って安全信号ＳＳ１を生成し（ステップＳ１０）、次いで生成した安全信号ＳＳ１を制御装置２４へ送信する（ステップＳ１１）。

また、安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａでは、初期化信号を受信して初期化処理が完了すると、初期化完了信号を制御装置２４へ送信するとともに、図４に示す安全処理を実行する。この安全処理では、先ず、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂから安全機能設定信号を受信したか否かを判定し、安全機能設定信号を受信していないときには、これを受信するまで待機し、安全機能設定信号を受信したときにはステップＳ２２に移行する。

このステップＳ２２では、前述した通信モジュール２１の通信・安全処理と同様に、安全機能設定信号のエラーチェックを行い、安全機能設定信号にエラーが有る場合には、電動機２５を停止させる非常停止処理を実行してから通信・安全処理を終了する。
安全機能設定信号にエラーが無い場合には、安全機能設定信号に基づいて安全信号処理を行って安全信号ＳＳ２を生成し（ステップＳ２４）、次いで生成した安全信号ＳＳ１を制御装置２４へ送信する（ステップＳ２５）。

そして、制御装置２４は、起動時処理が終了すると、図６に示す制御処理を実行する。この制御処理では、起動時処理で通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂ及び安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａがともに正常であるときには、ステップＳ６１からステップＳ６３に移行して、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂから安全信号ＳＳ１を受信するとともに、安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａから安全信号ＳＳ２を受信したか否かを判定する。安全信号ＳＳ１及びＳＳ２を受信していないときには、これらを受信するまで待機し、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２を受信したときには、受信した安全信号ＳＳ１及びＳＳ２を比較し（ステップＳ６４）、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に差があるか否かを判定する（ステップＳ６５）。

そして、受信した安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に差があるときには非常停止処理を行って電力変換器２３による電動機２５の駆動を停止してから制御処理を終了する。
しかしながら、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に差がないときには、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂで実行する安全処理と、安全モジュール２２の中央演算処理装置２２ａで実行する安全処理がともに正常であると判断してステップＳ６６に移行する。このステップＳ６６では、安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に安全処理が含まれているか否かを判定し、安全処理が含まれているときにはステップＳ６７に移行して、安全処理に対応する各種安全動作を実行してから前記ステップＳ６１に戻る。

また、ステップＳ６６の判定結果が安全信号ＳＳ１及びＳＳ２に安全処理が含まれていない場合には、ステップＳ６８に移行して、通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂから指令信号を受信したか否かを判定し、指令信号を受信していないときには指令信号を受信するまで待機し、指令信号を受信したときには、ステップＳ６９に移行して、指令信号に基づいて電力変換器２３に対する制御信号を生成し、生成した制御信号を電力変換器２３へ送信してから前記ステップＳ６１へ戻る。

このように、上記実施形態によると、通常、安全モジュール２２で実行する冗長化された安全処理を２つのタスクに分割し、分割したタスクのうちの一方を通信モジュール２１の中央演算処理装置２１ｂで通信処理のタスクとともに実行させ、両タスクの実行結果を制御装置２４で統合するようにしているので、安全モジュール２２で複数の中央演算処理装置を設ける必要がないとともに、通信モジュール２１でも別途中央演算処理装置を増設する必要がなく、インバータ装置２で必要とする演算処理装置数を必要最小限とすることができ、製造コストを低減することができる。

したがって、インバータ装置２の安全機能の冗長化を、演算処理部を削減し且つ構造を簡略化しながら行うことができ、製品設計の簡略化や製造コストの削減、故障確率の低減化を図ることができる。しかも、演算処理部を削減することにより、演算処理部間の通信が少なくなり、通信モジュール２１で安全信号を受信してから制御装置２４で安全動作を行うまでの遅延時間を短縮することができる。

また、上記実施形態では、通信モジュール２１及び安全モジュール２２の何れかが異常となった場合に、異常であるモジュール名を表示装置２６で表示するので、異常となったモジュールの特定を容易に行うことができる。
なお、上記実施形態においては、安全機能の冗長化を安全モジュール２２と通信モジュール２１とで行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、安全モジュール２２と制御装置２４の演算処理部とで安全機能の冗長化を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、演算処理部として中央演算処理装置（ＣＰＵ）を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等の他の演算処理部を適用するようにしてもよい。

１…外部コントローラ、２…インバータ装置、３…ネットワーク、Ｍ１…通信メッセージ、１１…アドレス格納領域、１２…ヘッダ格納領域、１３…制御指令格納領域、１４…設定信号格納領域、２１…通信モジュール、２１ａ…通信用ＩＣ、２１ｂ…中央演算処理装置２１ｂ、２２…安全モジュール、２２ａ…中央演算処理装置、２３…電力変換器、２４…制御装置、２５…電動機、２６…表示装置

Claims (3)

1. ネットワークを介して外部コントローラと通信データの送受信を行う通信機能を有する通信処理部と、前記通信データに基づいて電力変換器へ制御信号を出力する制御装置と、前記通信データによって設定される安全機能を有する安全処理部とを備えたインバータ装置であって、
   前記安全処理部の安全処理機能の一部を、前記通信処理部を構成する演算処理装置で実行するようにしたことを特徴とするインバータ装置。
2. ネットワークを介して外部コントローラと通信データの送受信を行う通信機能を有する通信処理部と、前記通信データに基づいて電力変換器へ制御信号を出力する制御装置と、前記通信データによって設定される安全機能を有する安全処理部とを備えたインバータ装置であって、
   前記通信処理部に対応する演算処理部は、前記通信機能に加えて前記安全機能の一部を実行するように構成され、
   前記通信機能及び前記安全機能をタスクにより管理し、前記各演算処理部によって対応するタスクを処理し、各演算処理部が各タスクを処理した結果を統合することにより、通信機能及び安全機能を実現することを特徴とするインバータ装置。
3. 前記通信処理部及び前記安全処理部を構成する演算処理部を個別に前記制御装置に接続することにより、前記通信機能及び前記安全機能を実現することを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ装置。

Images